Changes in the germination and content of protein and gluten in the caryopses of hard and soft wheat under pulse pressure and prolonged storage conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study aims to identify the aging characteristics of hard and soft wheat caryopses without treatment and following treatment with pulse pressure created by a shock wave. The grain was treated with pulse pressures of 11 and 29 MPa. After one month and after three years, the caryopses were sorted into vitreous and floury types. The germination of control soft wheat caryopses decreased after storage, while after pulse pressure treatment and storage, it exceeded that of the control. The germination of control hard wheat caryopses with floury endosperm decreased after storage to a greater extent than that of caryopses with vitreous endosperm. Pulse pressure treatment reduced the germination of caryopses with vitreous endosperm. No change was observed in the protein content of control hard wheat caryopses following prolonged storage. In this case, pulse pressure contributed to the reduction in protein content during storage. The protein content of soft wheat caryopses with floury endosperm decreased after storage. In these caryopses, pulse pressure treatment contributed to better protein retention. Thus, the caryopses of hard wheat and soft wheat with vitreous endosperm were less susceptible to aging as compared to the caryopses of soft wheat and caryopses with floury endosperm, respectively. Pulse pressure damaged the vitreous endosperm, accelerating seed aging. It also contributed to the long-term storage of soft wheat caryopses without a significant loss of viability. Thus, it is possible to treat soft wheat grain to extend its shelf life.

About the authors

Ya. I. Khramova

Volgograd State Technical University

Email: yaroslavnacosmos@icloud.com

E. E. Nefed’eva

Volgograd State Technical University

Email: nefedieva@rambler.ru

S. L.  Belopukhov

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: sbelopuhov@rgau-msha.ru

I. I. Dmitrevskaya

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: i.dmitrevskaya@rgau-msha.ru

V. N. Khramova

Volgograd State Technical University

Email: hramova_vn@mail.ru

References

  1. Lv Y., Zhang S., Wang J., Hu Y. Quantitative proteomic analysis of wheat seeds during artificial ageing and priming using the isobaric tandem mass tag labeling // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, no. 9. P. e0162851. doi: 10.1371/journal.pone.0162851.
  2. Мамедова С.А., Бабаева М.А. Оценка стрессоустойчивости генотипов синтетической пшеницы японского происхождения // Успехи современного естествознания. 2022. N 2. С. 14–19. doi: 10.17513/use.37772. EDN: GWKLMI.
  3. Bernal-Lugo I., Leopold A.C. Changes in soluble carbohydrates during seed storage // Plant Physiology. 1992. Vol. 98, no. 3. P. 1207–1210. doi: 10.1104/pp.98.3.1207.
  4. Nefedieva E.E., Khramova Ya.I., Khramova V.N., Gorlov I.F., Lysak V.I., Slozhenkina M.I. Dependence of germination of wheat grains after the treatment by impulse pressure and long-term storage on the vitreousness of endosperm // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 677. P. 032078. doi: 10.1088/1755-1315/677/3/032078.
  5. Shvachko N.А., Khlestkina E.K. Molecular genetic bases of seed resistance to oxidative stress during storage // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. Т. 24. N 5. С. 451–458. doi: 10.18699/VJ20.47-o. EDN: FRHCMO.
  6. Митрофанова О.П., Хакимова А.Г. Новые генетические ресурсы в селекции пшеницы на увеличение содержания белка в зерне // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. Т. 20. N 4. C. 545–554. doi: 10.18699/VJ16.177. EDN: WMUFYV.
  7. Veselovsky V.A. Veselova T.V. Lipid peroxidation, carbohydrate hydrolysis, and Amadori-Maillard reaction at early stages of dry seed aging // Russian Journal of Plant Physiology. 2012. Vol. 59, no. 6. P. 811–817. doi: 10.1134/S1021443712030181.
  8. Ciacka K., Tymiński M., Gniazdowska A., Krasuska U. Carbonylation of proteins – an element of plant ageing // Planta. 2020. Vol. 252. P. 12. doi: 10.1007/s00425-020-03414-1.
  9. Patil K.G., Karjule A., Patel D.A., Sasidharan N. Effect of accelerated ageing on viability and longevity of wheat (Triticum aestivum) seed // Indian Journal of Agricultural Sciences. 2019. Vol. 89, no. 6. P. 920–928. doi: 10.56093/ijas.v89i6.90760.
  10. Нецветаев В.П., Бондаренко Л.С., Рыжкова Т.А. Новый подход к оценке пшеницы качества зерна мягкой // Достижения науки и техники АПК. 2012. N 9. С. 24–27. EDN: PCYGOX.
  11. Гурьева К.Б., Хаба Н.А., Корнева О.С., Тарасова Е.А., Белецкий С.Л. Мониторинг белкового комплекса пшеницы при долгосрочном хранении // Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд: международный научный сборник: открытое приложение к информационному сборнику «Теория и практика длительного хранения». М., 2020. Вып. 14. С. 91–104. EDN: ZRBRWI.
  12. Ramesh R., Vidhya V., Khan F.L.A., Alnasrawi A.M., Alkahtani J., Elshikh M.S., et al. Shockwave treated seed germination and physiological growth of Vigna mungo (L) in red soil environment // Physiological and Molecular Plant Pathology. 2022. Vol. 117. P. 101747. doi: 10.1016/j.pmpp.2021.101747.
  13. Павлова В.А., Лысак В.И., Нефедьева Е.Э., Булгакова Е.В., Шайхиев И.Г. Влияние параметров ударно-волнового нагружения на состояние биополимеров и поглощение воды семенами гречихи // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. N 10. С. 79–84. EDN: UCBPBP.
  14. Нефедьева Е.Э., Лысак В.И. Импульсное давление как фактор регуляции роста, развития и продуктивности растений // Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Обнинск, 26–28 сентября 2018 г.). Обнинск: Изд-во ВНИИРАЭ, 2018. C. 296–298. EDN: YXVFYT.
  15. Пат. № 175463, Российская Федерация, МПК A01 C1/06. Устройство для обработки семян, подлежащих хранению / Е.Э. Нефедьева, А.Б. Голованчиков, В.А. Павлова, В.И. Лысак, С.В. Кузьмин, В.А. Балашов. Заявл. 06.06.2017; опубл. 06.1.2017. Бюл. № 34.
  16. Zhao X., Hou C., Tian M., Zhou Yu., Yang R., Wang X., et al. Effect of water-extractable arabinoxylan with different molecular weight on the heat-induced aggregation behavior of gluten // Food Hydrocolloids. 2020. Vol. 99. P. 105318. doi: 10.1016/j.foodhyd.2019.105318.
  17. Колпакова В.В., Студенникова О.Ю. Гидратационная способность и физико-химические свойства белков пшеничной клейковины // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2009. N 2-3. С. 5–8. EDN: KXBPOV.
  18. Середкин Н.Н., Хищенко К.В. Расчет ударных адиабат смесей при высоких давлениях // Лазерные, плазменные исследования и технологии – ЛАПЛАЗ-2021: сб. науч. тр. VII Междунар. конф. (г. Москва, 23–26 марта 2021 г.). М.: Изд-во МИФИ, 2021. С. 454–455. EDN: YSTIQP.
  19. Храмова Я.И., Дмитревская И.И., Белопухов С.Л.,Нефедьева Е.Э., Храмова В.Н. Влияние импульсного давления на стекловидность, влажность и всхожесть зерновок пшеницы при хранении // Агрофизика. 2023. N 1. С. 15–23. doi: 10.25695/AGRPH.2023.01.03. EDN: XZTEEI.
  20. Бахарев Д.Н. Прикладные аспекты волновой теории удара в теоретических исследованиях обмолота початков кукурузы // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2020. N 2. С. 9–16. EDN: KYPPZF.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).