The effect of water stress on wheat kernel size, color and protein composition

• Autorzy: Konopka I , Tanska M. , Pszczolkowska A. , Fordonski G. , Kozirok W. , Olszewski J.

Warianty tytułu

PL

Wplyw stresu wodnego na wielkosc, barwe oraz sklad bialek ziarniaka pszenicy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present study determines the influence of water deficit during the vegetation period of three wheat cultivars on the accumulation of proteins in kernels. Additionally, it examines which trait of the kernel image (dimensions, shape or color) is the best marker for the occurrence of such type of stress. It was found, that as the result of water stress wheat kernels were smaller, mostly due to the reduction in their thickness and width, while their surface was lighter and redder. The color of their cross-section did not differ from the image of control kernels. Water deficit also resulted in an increase in mass density of kernels and in the level of protein density in endosperm. Kernels obtained under stress conditions were less abundant in albumins and globulins, γ gliadins and low and high molecular weight glutenins. Nawra spring wheat proved to be the most sensitive to water stress.

PL

W pracy określono wpływ deficytu wody podczas wegetacji trzech odmian pszenicy na akumulację białek w ziarniakach oraz analizowano, która z cech obrazu ziarniaka (wymiary, kształt, barwa) jest najlepszym markerem wystąpienia tego rodzaju stresu. Stwierdzono, że w wyniku stresu wodnego ziarniaki pszenicy stały się drobniejsze, głównie na skutek zmniejszenia grubości i szerokości, miały jaśniejszą i bardziej czerwoną powierzchnię. Barwa ich przekroju nie różniła się od obrazu ziarniaków kontrolnych. Efektem niedoboru wody był również wzrost masy właściwej ziarniaków oraz gęstości białek w bielmie. Ziarniaki otrzymane w warunkach stresowych zawierały mniej albumin i globulin, γ gliadyn oraz glutenin wysoko- i niskocząsteczkowych. Najbardziej wrażliwa na stres wodny była pszenica jara odmiany Nawra.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: 22
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.157-171,fig.,ref.

Twórcy

autor

Konopka I

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl.Cieszynski 1, 10-957 Olsztyn, Poland

autor

Tanska M.

autor

Pszczolkowska A.

autor

Fordonski G.

autor

Kozirok W.

autor

Olszewski J.

Bibliografia

• AHARONI N., BLUMENFELD A., RICHMOND A.E. 1977. Hormonal activity in detached lettuce leaves by leaf water content. Plant Physiol., 59: 1169-1173.
• AHMADI A., BAKER D.A. 2001. The effect of water stress on the activities of key regulatory enzymes of the sucrose to starch pathway in wheat. Plant Growth Regul., 35: 81-91.
• ALTENBACH S.B., DUPONT F.M., KOTHARI K.M., CHAN R., JOHNSON E.L., LIEU D. 2003. Temperature, water and fertilizer influence the timing of key events during grain development in a US spring wheat. J. Cereal Sci., 37: 9-20.
• BLUMENTHAL C., BEKES F., GRAS P.W., BARLOW E.W.R., WRIGLEY C.W. 1995. Identification of wheat genotypes tolerant to the effects of heat stress on grain quality. Cereal Chem., 72(6): 539-544.
• BOCZEK J., SZLENDAK E. 1992. Wpływ stresów roślinnych na porażenie roślin przez szkodniki. Post. Nauk Rol. PAN, Wydz. Nauk Rolniczych i Leśnych, 2/237: 1-17.
• CHAVES M.M. 1991. Effects of water deficits on carbon assimilation. J. Exp. Bot., 42: 1-16.
• DANIEL C., TRIBOÏ E. 2002. Changes in wheat protein aggregation during grain development: effects of temperatures and water stress. Eur. J. Agron., 16: 1-12.
• Descriptive List of Cultivars 2006. Rośliny Rolnicze. Cz. 1. Ed. by Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych Słupia Wielka (in Polish).
• DUPONT F.M., ALTENBACH S.B. 2003. Molecular and biochemical impacts of environmental factors on wheat grain development and protein synthesis. J. Cereal Sci., 38: 133-146.
• DZIUBA J., NAŁĘCZ D., HANASIEWICZ A., MINKIEWICZ P. 2007. The application of spectroscopy to discriminate wheat α/β – and γ-gliadins separated using high-performance liquid chromatography. Pol. J. Food Nutri. Sci. (in press).
• FORDOŃSKI G., GÓRECKI R.J., BIENIASZEWSKI T., MAJCHRZAK B. 1994. Wpływ tiuramu na kiełkowanie, wigor nasion i zdrowotność siewek roślin strączkowych w warunkach stresu chłodnowodnego. Mat. konf. Uszlachetnianie Materiałów Nasiennych. PAN, ART Olsztyn, ss. 81-88.
• FORNAL Ł., KOZIROK W., CHORĄŻEWICZ R. 2003. New possibilities to characterizing wheat grain endosperm. Pol. J. Natur. Sci., 13(1): 169-183.
• GRZESIUK S., KOCZOWSKA I., GÓRECKI R.J. 1999. Fizjologiczne podstawy odporności roślin na choroby. Wyd. II. Wyd. ART Olsztyn.
• KOBATA T., PALTA J.A., TURNER N.C. 1992. Rate of development of postanthesis water deficits and grain filing of spring wheat. Crop Sci., 32: 1238-1242.
• KONOPKA I., CZAPLICKI S., ROTKIEWICZ D. 2006. Differences in content and composition of free lipids and carotenoids in flour of spring and winter wheat cultivated in Poland. Food Chem., 95: 290-300.
• KONOPKA I., FORNAL Ł., DZIUBA M., CZAPLICKI S., NAŁĘCZ D. 2007. Composition of proteins in wheat grain obtained by sieve classification. J. Sci. Food Agric. (in press).
• KONOPKA I., KOZIROK W., ROTKIEWICZ D. 2004. Lipids and carotenoids of wheat grain and flour and attempt of correlating them with digital image analysis of kernel surface and cross-sections. Food Res. Int., 37(5): 429-438.
• KONOPKA I., KOZIROK W., TAŃSKA M. 2005. Wheat endosperm hardness. Part I. Relationships to colour of kernel cross-section. Eur. Food Res. Technol., 220(1): 11-19.
• MACRITCHIE F. 1999. Wheat proteins: characterization and role in flour functionality. Cereal Foods World, 44: 188-193.
• NAGARAJAN S., RANE J., MAHESWARI M., GAMBHIR P.N. 1999. Effect of post-anthesis water stress on accumulation of dry matter, carbon and nitrogen and their partitioning in wheat varieties differing in drought tolerance. J. Agron. Crop Sci., 183: 129-136.
• NICOLAS M.E., LAMBERS H., SIMPSON R.J., DALLING M.J. 1985. Effect of drought on metabolism and partitioning of carbon in two wheat varieties differing in drought-tolerance. Ann. Bot., 55: 727-747.
• OZTURK A., AYDIN F. 2004. Effect of water stress at various growth stages on some quality characteristics of winter wheat. J. Agron. Crop Sci., 190: 93-99.
• PERKOWSKI J. 1999. Badania zawartości toksyn fuzaryjnych w ziarnie zbóż. Rocz. AR w Poznaniu. Rozpr. Nauk., 295: 1-136 (in Polish).
• RABBANI S., BEYER P., V. LINTIG J., HUGUENEY P., KLEINIG H. 1998. Induced β-carotene synthesis driven by triacylglycerol deposition in the unicellular alga Dunaliella Bardawil. Plant Physiol., 116: 1239-1248.
• RISTIC Z., GIFFORD D.J., CASS D.D. 1992. Dehydratation, damage to the plasma membrane and thylakoids and heat – shock proteins in lines of maize differing in endogenous levels of abscisic acid and drought resistance. J. Plant Physiol., 139: 467-473.
• SCHNYDER H., BAUM U. 1992. Growth of the grain of wheat (Triticum aestivum L.). The relationship between water content and dry matter accumulation. Eur. J. Agron., 1: 51-57.
• SHI Y.-C., SEIB P.A., BERNARDIN J.E. 1994. Effects of temperature during grain-filling on starches from six wheat cultivars. Cereal Chem., 71: 369-383.
• SKYLAS D.J., CORDWELL S.J., HAINS P.G., LARSEN M.R., BASSEAL B.J., WALSH B.J., BLUMENTHAL C., RATHMELL W., COPELAND L., WRIGLEY C.W. 2002. Heat shock of wheat during grain filling: proteins associated with heat-tolerance. J. Cereal Sci., 35: 175-188.
• STARCK Z., CHOŁUJ D., NIEMYSKA B. 1995. Fizjologiczne reakcje roślin na niekorzystne czynniki środowiska. SGGW, Warszawa.
• WIESER H., ANTES S., SEILMEIER W. 1998. Quantitative determination of gluten protein types in wheat flour by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Cereal Chem., 75(5): 644-650.
• WILHITE D.A. 1993. Drought Assessment, management and planning: Theory and case studies. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ.
• ZHAO Ch., LIU L., WANG J., HUANG W., SONG X., LI C. 2005. Predicting grain protein content of winter wheat using remote sensing data based on nitrogen status and water stress. Int. J. Appl. Earth Observ. Geoinform., 7: 1-9.