CC BY
134
УДК 633.14:577.114
ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПЕНТОЗАНОВ В ЗЕРНЕ ОЗИМОЙ РЖИ
Р.Р. ИСМАГИЛОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой Башкирский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью определения изменения содержания водорастворимых пентозанов в зерне озимой ржи в зависимости от генотипа и внешних условий. Величина этого показателя изменялась от 1,97 до 4,15 % при коэффициенте вариации 22,62 %. В зависимости от условий произрастания, например, у сорта Чулпан 7 она варьировала от 2,23 % (2008 г.) до 2,84 % (2006 г.). Согласно результатам дисперсионного анализа доля влияния условий формирования зерна на величину этого показателя составила 10,1 %, сорта -59,6 %, что свидетельствует о значительных межсортовых различиях. Наибольшее содержание водорастворимых пентозанов в среднем за годы исследования отмечено в зерне сорта Ирина (3,50 %), наименьшее - сорта Саратовская 7(2,12 %). Сравнительно низкой величиной этого показателя характеризовались сорта Антарес (2,15 %), Снежана (2,29 %) и Паром (2,27 %). Сорт Чулпан 7 по содержанию водорастворимых пентозанов занимал среднее положение (2,50 %). Подобная закономерность наблюдалась во все годы исследований.
Ключевые слова: озимая рожь, качество зерна, пентозаны, изменчивость, сорт, внешние условия.
Содержание пентозанов - один из важнейших показателей качества зерна ржи. Высокая величина этого показателя снижает кормовые качества, но положительно влияет на хлебопекарные свойства зерна. Сорта, богатые водорастворимыми пентозанами лучше использовать для хлебопечения [1, 2], а содержащие сравнительно небольшое их количество более пригодны для кормления животных[3, 4]. Известно, что относительная концентрация водорастворимых пентозанов в зерне различных сортов ржи непостоянна и подвержена значительным колебаниям по годам [5], а также под влиянием генотипических факторов [6].
Для управления содержанием водорастворимых пентозанов в зерне озимой ржи с помощью селекции и технологических приемов необходимо изучить его изменчивость.
Цель наших исследований - изучить содержание водорастворимых пентозанов в зерне различных сортов озимой ржи и его изменение в зависимости от генотипа (сорт) и внешних условий (год возделывания).
Условия, материалы и методы. Объектом исследований послужили 7 сортов озимой ржи разного происхождения - Чулпан 7, Чулпан, Ирина, Саратовская 7, Антарес, Снежана, Паром.
Полевой опыт проводили в учебно-научном центре ФГБОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет, который расположен в южной лесостепной зоне республики Башкортостан, в 2005-2008 гг. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое - 8,9 %, легкогидролизуемого азота - 91 мг/кг, доступного фосфора - 124 мг/кг, обменного калия -164 мг/кг, рН - 5,8.
' ’ “ сол ’
Повторность четырёхкратная, размещение вариантов систематическое, площадь делянок 50 м2. Предшественник чистый пар, норма высева 5 млн всхожих семян на 1 га, способ посева обычный рядовой сеялкой С3-3,6. Подготовку почвы осуществляли согласно технологии принятой в южной лесостепной зоне республики. Фосфорно-калийные удобрения вносили по результатам
Достижения науки и техники АПК, №6-2012 —
почвенной диагностики локально до посева на планируемую урожайность 40 ц/га, весной проводили подкормку растений азотным удобрением.
Массу 1000 зерен определяли по ГОСТ 10842-89, влажность зерна - по ГОСТ 13586.5-93, содержание пентозанов - орцинол-хлоридным методом модифицированным Hashimoto S. [7].
Анализ зерна проводили в аналитической лаборатории Научно-образовательного центра Башкирского ГАУ.
Вклад генотипа («сорт») и внешних условий («год») в формирование качества зерна определяли на основе результатов двухфакторного дисперсионного анализа, тесноту связи - корреляционным, характер связи - регрессионным анализом с использованием компьютерных программ Excel и STATISTICA 6.0.
Результаты и обсуждение. Содержание водорастворимых пентозанов в зерне сортов озимой ржи изменялось от 1,97 до 4,15 %. Коэффициент вариации этого признака составлял 22,62 %, что свидетельствует о его на сравнительно высокой изменчивости (табл. 1). Содержание пентозанов зависело как от условий (год) формирования зерна на материнском растении, так и от сорта (генотип). Например, в 2007 г. оно варьировало по сортам от 1,97 (Саратовская 7) до 3,04 % (Ирина), а у сорта Чулпан 7 по годам - от 2,23 (2008 г.) до 2,84 % (2006 г.). Согласно результатам дисперсионного анализа, доля влияния условий формирования зерна на величину этого показателя составила 10,1 %, сорта - 59,6 %, что свидетельствует о значительном различии сортов по содержанию водорастворимых пентозанов. Наибольшим в среднем за годы исследований оно было у сорта Ирина (3,50 %), а наименьшим - у сорта Саратовская 7 (2,12 %). Сравнительно низкое количество водорастворимых пентозанов отмечено у сортов Антарес (2,15 %), Снежана (2,29 %) и Паром (2,27 %). Сорт Чулпан 7 по величине этого показателя занимал среднее положение (2,50 %). Аналогичная закономерность наблюдалась во все годы исследования.
Все сорта, за исключением сорта Чулпан, по содержанию водорастворимых пентозанов в 2005 г. статистически достоверно отличались от контрольного сорта Чулпан 7 (см. табл.). В то же время несущественные различия по величине этого показателя в 2005 и 2007 гг. отмечены между сортами Саратовская 7, Антарес, Снежана и Паром, в 2006 г. - Саратовская 7 и Антарес, в 2008 г. - Чулпан 7, Чулпан, Снежана и Паром.
В среднем наибольшее содержание водорастворимых пентозанов у изученных сортов зафиксировано в 2006 г. (2,79 %), наименьшее - в 2008 г. (2,29 %). Отличие по годам составило 1,22 раза.
Мы не нашли какого-либо объяснения механизмов, как фенотипической, так и генотипической изменчивости содержания водорастворимых пентозанов в зерне
Таблица. Содержание водорастворимых пентозанов в зерне сортов озимой ржи, %
Сорт 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Чулпан 7 2,61 2,84 2,33 2,23
Чулпан 2,66 2,98 2,51 2,24
Ирина 4,03 4,15 3,04 2,78
Саратовская 7 2,12 2,30 1,97 2,08
Антарес 2,14 2,33 2,01 2,12
Снежана 2,23 2,51 2,13 2,29
Паром 2,17 2,43 2,19 2,28
35
озимой ржи. В то же время ряд авторов [7, 8] указывают на то, что оно находится в определенной связи с массой и размером зерновки. При этом выявлено, что в мелкой зерновке их содержится больше, чем в крупной.
Еще одним из факторов межсортовой изменчивости содержания пентозанов может быть их разная молекулярная масса. Установлено, что макромолекулы пентозанов зерновок сортов ржи с высокой вязкостью отличались большей молекулярной массой, чем у сортов со средней и низкой вязкостью. Кроме того, молекулярная масса пентозанов оказывала сильное влияние на вязкость их водного экстракта (r=0,95) [9]. В.Д. Кобылянский [10] отмечает, что содержание водорастворимых пентозанов связано с толщиной оболочек зерновки.
Сопоставление результатов наших экспериментов показывает наличие связи между массой зерновки (масса 1000 зерен) и содержанием водорастворимых пентозанов. Масса 1000 зерен существенно различалась, как у изученных сортов между собой, так и у одного и того же сорта по годам. Например, в 2007 г. межсортовая вариация этого признака составляла от 28,80 до 30,17 г. Самой высокой массой 1000 зерен отличался сорт Антарес (в среднем за 4 года 32,08 г), а наименьшей - сорт Ирина (27,40 г).
Корреляционно-регрессионный анализ показал наличие сравнительно тесной обратной зависимости между массой 1000 зерен и содержанием водорастворимых пентозанов в зерне сортов в пределах одного года. В 2005 г. коэффициент корреляции между этими признаками был равен -0,769, в 2006 г. -0,789, в 2007 г. -0,573 и в 2008 г. -0,430. Однако при анализе данных за ряд лет эта связь становится менее тесной (r= - 0,380). На наш взгляд, это объясняется разнонаправленным влиянием погодных условий на массу зерновки и содержание пентозанов.
Зависимость содержания водорастворимых пентозанов от массы 1000 зерен характеризует следующее уравнение регрессии:
У = - 0,1154х+5,8125,
где У - содержание водорастворимых пентозанов в зерне, %; х - масса 1000 зерен, г.
Согласно этому уравнению при увеличении массы 1000 зерен на 1 г содержание водорастворимых пентозанов снижается на 0,115 %.
Таким образом, у сортов озимой ржи с крупными зерновками и в годы, когда формируется такое зерно, содержание водорастворимых пентозанов ниже. В то же время судя по коэффициенту корреляции масса зерновки не полностью определяет содержание пентозанов в зерне озимой ржи.
Для определения степени влияния различных факторов (кроме массы 1000 зерен) на содержание пентозанов в зерне одинакового размера разных сортов его при помощи набора сит разделили на фракции по толщине зерновки.
Результаты анализа показали, что зерно одной фракции разных сортов отличается по содержанию водорастворимых пентозанов. Так, величина этого показателя у зерна сорта Чулпан 7 толщиной 2,0.. .2,2 мм в среднем за 2005-2007 гг. составляла 2,67 %, Чулпан - 2,80 %, Ирина - 3,90 %, Саратовская 7 - 2,17 %, Антарес - 2,25 %, Снежана - 2,66 %, Паром - 2,33 %. Наибольшая разница между содержанием пентозанов в зерне фракции 2,0.. .2,2 мм по сортам составила 1,73 %.
В целом изученные сорта можно расположить в порядке возрастания содержания водорастворимых пентозанов в зерновке одинаковой толщины в следующей последовательности: Саратовская 7, Антарес, Паром, Снежана, Чулпан 7, Чулпан и Ирина. Аналогичный порядок его изменения сохранялся и в общей массе зерна. Следовательно, изменчивость содержания пентозанов у разных сортов, кроме размера зерновки, в значительной мере обусловлена другими внутренними факторами.
Выводы. Таким образом, содержание водораство-имых пентозанов в зерне озимой ржи подвержено значительной изменчивости. Большая ее доля обусловлена генотипом (сорт) и меньшая - влиянием условий произрастания материнского растения. Самым высоким содержанием пентозанов среди изученных сортов характеризуется сорт Ирина, наименьшим - Саратовская 7.
Литература.
1. Weipert D. Pentosans in rye // Vortr. Pflanzenzuchtung. - 1996. - №35. - P. 85-94.
2. Исмагилов Р.Р., Нурлыгаянов Р.Б., Ванюшина Т.Н. Качество и технология производства продовольственного зерна озимой ржи. - М.: АгриПресс, 2001. - 224 с.
3. Горелик В.В., Урбан Э.П., Бирюкович Т.В. Основные направления селекции озимой ржи Белоруссии // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 1. - С. 18-20.
4. Исмагилов Р.Р., Ахиярова Л.М. Кормовые качества зерна различных сортов озимой ржи //Достижения науки и техники в АПК. - 2007.-№11.-С.16-17.
5. Karlsson, R. Pentosans in rye//Sveriges Utsadesforenings Tidskrift. - 1988. - V.98. - P. 213-225.
6. Оценка хлебопекарных качеств зерна озимой ржи по вязкости водного экстракта/ А.А. Гончаренко, Р.Р. Исмагилов, Н.С. Беркутова, Т.Н. Ванюшина, Д.С. Аюпов //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2005. - № 1. - С. 6-9.
7. Hashimoto S., Shogren M.D., Pomeranz Y. Cereal pentosans: Their ensimatin and significance. I. Pentosans in wheat and milled wheat products// Cereal Chem., 1987. - V. 64. - P. 30.
8. Gan Y.T., McLeod I.G., Scoles G.I., Campbell G.L. Relationship between extract viscosity and kernel size in winter rye // Canadium lournai of Plant Sci. - 1998. - V. 78 - №3. - Р. 423-427.
9. Гончаренко А.А. Производство и селекция озимой ржи в Российской Федерации// Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. - Уфа: ГНУ БНИИСХ, 2009. - С. 40-63.
10. Кобылянский, В.Д., Солодухина, О.В. Перспективы селекции малопентозанной зернофуражной озимой ржи// Озимая рожь: Селекция, семеноводство, технологии и переработка. - Уфа, 2009. - С.93-96
THE VARIABILITY OF THE CONTENT OF WATER-SOLUBLE PENTOSANS IN THE WINTER RYE GRAIN R.R. Ismagilov
Summary. The purpose of researches: to carry out study of the content of water-soluble pentosans in a grain of winter rye and its change depending on a genotype and external conditions. The content of water-soluble pentosans in a grain of winter rye varieties changed from 1.97 up to 4.15%, at coefficient of variation about 22.62%. The influence of growth conditions is revealed too. For example, at variety Chulpan 7 its contents varied from 2.23% (2008) up to 2.84% (2006). Dispersion analysis has shown that the share of influence of conditions of grain formation on level of the given parameter has made 10.1%, and of variety - 59.6%. The given results show significant difference of varieties by the content of water-soluble pentosans. The greatest content of water-soluble pentosans in a grain was on the average for years of research at variety Irina (3.50%), and least - at variety Saratovskaya 7 (2.12%). The rather low contents of water-soluble pentosans had the variety Antares (2.15%), Snezhana (2.29%), and Parom (2.27%). The variety Chulpan 7 by the contents of water-soluble pentosans occupied an average place (2.50%). The given law was observed per all years of research.
Key words: rye, grain quality, pentosans, variability, variety, external conditions.
36
Достижения науки и техники АПК, №6-2012
