Новосибирск
Novosibirsk
Новосибирск
Novosibirsk
Новосибирск
Novosibirsk
Новосибирск
Novosibirsk
В рамках данной обзорной статьи рассмотрены возможности молекулярно-генетических подходов к управлению технологическими свойствами зерна пшеницы, влияющими на качество готовой продукции хлебопекарного производства. В настоящее время при росте производства зерна происходит вымывание традиционного ассортимента, ухудшается качество хлеба массовых сортов, в хлебопечении в виде улучшителей применяются десятки различных веществ биологического и химического происхождения. Между тем генетический потенциал пшеницы позволяет создавать сорта для производства зерна с технологическими характеристиками, пригодными для производства высококачественного хлеба. В истории отечественной селекции имеются множественные примеры создания сортов для получения зерна 1-го и 2-го класса, а современная молекулярная генетика предлагает подходы, которые при комбинировании с традиционными методами селекции делают возможным ускоренное создание новых адаптированных к условиям и требованиям хлебопекарной отрасли сортов за счет использования естественного генетического потенциала пшеницы. Авторами обобщены данные по разнообразию требований, предъявляемых к зерну и муке различного конечного пищевого использования. Проанализированы статистические данные по объемам и структуре качества зерна в России в период 2011–2014 гг. Выявлена существенная деформация структуры качества производимого зерна пшеницы в пользу менее ценных классов. Проведен краткий ретроспективный анализ исследований в области генетики пшеницы, показавших роль генетических факторов в формировании технологических свойств зерна и муки. Рассмотрены различные подходы для ускоренной селекции сортов с заданными свойствами в перспективе развития исследований в области молекулярной генетики растений. Приведены примеры, иллюстрирующие возможность и целесообразность использования методов ДНК-диагностики на разных этапах процесса, в ходе которого реализуется и сказывается на качестве конечного продукта заложенный в генофонде продовольственных культур генетический потенциал. Рассмотрены результаты молекулярно-генетических исследований по определению локализации и структуры генов, вовлеченных в формирование технологических свойств зерна пшеницы: содержание белка и сырой клейковины, мукомольные свойства, реологические свойства муки и теста, цвет муки, свойства крахмала. Суммированы данные о диагностических ДНК-маркерах, подходящих для эффективного отбора генотипов взамен трудоемкого анализа технологических характеристик на промежуточных этапах селекции. Таким образом, в обобщенном виде представлена информация о генетическом потенциале мягкой пшеницы и современных технологических подходах, которые составляют основу для смены направления от повышенной химизации в сторону более мягкого и органичного влияния на качество основного сырья и продукции во всей продовольственной цепочке «зерно – мука – хлеб».
The potential of molecular approaches in the management of the technological properties of wheat grain affecting the quality of the end product of bread industry is considered. Currently, along with the growth of grain production, the traditional range of staples is crowded out, the quality of most popular bread varieties deteriorates, and dozens of different substances of biological and chemical origin are used as bread improvers. Meanwhile, the genetic potential of wheat allows the development of varieties with technological parameters of grain suitable for production of high-quality bread. In Russia, multiple examples of the creation of varieties for the production of first and second-class grain are known, and modern molecular genetics offers techniques that can supplement classical breeding approaches and accelerate the development of new varieties adapted to the conditions and requirements of the baking industry, using the natural genetic potential of wheat. We summarize the diversity of requirements for grain and flour for different end-use products. Statistics on the volume and structure of grain quality in Russia in 2011–2014 is analyzed. An essential deformation of the quality structure of the produced wheat grain in favor of less valuable classes is observed. A brief retrospective analysis of research in wheat genetics, demonstrating the contribution of genetic factors to grain and flour technological properties, is performed. Various approaches to rapid breeding of varieties with desired properties are considered in relation with the development of plant molecular genetics. The paper provides examples illustrating the feasibility of using methods of DNA diagnostics in various stages of the process, during which the genetic potential of food crops expresses itself and affects the quality of the end product. The results of molecular studies on the localization and isolation of genes determining technological properties (protein and wet gluten contents, milling properties, rheological properties, flour color, and starch properties) are reviewed. The data on diagnostic DNA markers, which are suitable for efficient selection of genotypes instead of the time-consuming analysis of technological properties during breeding process, are summarized. Thus, the information about the genetic potential of bread wheat and modern technologies that provide grounds for moving from excessive use of chemicals to a more benign and organic effect on the quality of the products throughout the "grain – flour – bread" chain, is summarized.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.