CC BY
45
О/
СОРТА И СЕМЕНА
О) о
СЧ (О
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
ш со
001: 10.24411/0044-3913-2019-10609 УДК 633.112.631.52:581.19
Изучение исходного материала озимой мягкой пшеницы по биохимическим показателям качества зерна
Н. С. КРАВЧЕНКО, кандидат биологических наук, научный сотрудник
С. В. ПОДГОРНЫЙ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Е. В. ИОНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора Аграрный научный центр «Донской», пос. Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Российская Федерация
Резюме .В 2016-2017и 2017-2018сельскохозяйственных годах на базе «Аграрного научного центра «Донской» (г. Зерноград), проведены исследования с целью изучения исходного материала озимой мягкой пшеницы по биохимическим показателям качества зерна. Объект исследований - 58 образцов озимой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения. Предшественник - черный пар. Почва опытного участка - чернозём обыкновенный карбонатный (в пахотном слое 3,6% СаСОэ, содержание гумуса - 3,7 %, рН - 7,0...7,3, P2Os и К2(Э (по ГОСТ29205-91)-21 и 342мг/ кг). Массовую долю белка в зерне определяли по ГОСТ 108460-91, содержание клейковины - на приборе SPECTRA STAR 2200, SDS-седиментацию - по методике Н. С. Васильчука, усовершенствованной в «АНЦ «Донской». Величины изучаемых признаков варьировали в зависимости от сортовых особенностей. По признаку «массовая доля белка» выделены сорта Ростовчанка 3(13,60 %), Танаис (13,57 %), Донской сюрприз (13,58 %), Вид (13,93 %), Юмпа (13,71 %), Кавалерка(13,66%), Безостая 100 (13,71%)иСварог(13,52%). Отобрано17об-разцов с содержанием клейковины от28,2% до 30,4 %. По SDS-седиментации выделены сорта Аксинья (75 мл), Донская безостая (70 мл), Конкурент (70 мл), Зерноградка 11 (68 мл), Ростовчанка 5(65 мл), Дон 107(65 мл), Каролина 5 (74 мл), Арсенал (70 мл), Шестопаловка (70 мл) и Wisdom (65 мл). Сорта Донской сюрприз, Танаис, Аксинья, Изюминка, Лидия, Кавалерка и Видея отобраны по комплексу изучаемых признаков и рекомендованы как источники высокого качества клейковинно-белкового комплекса длядальнейшей селекции.
Ключевые слова: озимая мягкая пшеница (Triticum aestivum L.), сорт, массовая
доля белка, количество клейковины, вОв-седиментация.
Для цитирования: Кравченко Н. С., Подгорный С. В., Ионова Е. В. Изучение исходного материала озимой мягкой пшеницы по биохимическим показателям качества зерна//Земледелие. 2019. № 6. С. 40-42. СЮ1:10.24411/0044-3913-2019-10609.
Пшеница - один из самых распространенных источников белка, крахмала, минеральных веществ и витаминов в рационе человека, кормах животных и птицы. Поэтому повышение качества зернаэтой культуры, улучшение его технологических и хлебопекарных свойств - важнейшая задача [1 ]. Для успешного ее решения селекционными методами нужно использовать в гибридизации родительские формы с генетически детерминированным высоким качеством зерна [1, 2]. Сложность отбора заключается в широкой модификационной изменчивости показателей качества, значительной их зависимости, как от эндогенных, таки экзогенных факторов. Кроме того, имеет место ограниченность генофонда для выбора надежных источников и доноров высококачествен-ногозерна [3].
В связи с этим, поиск и изучение генетических ресурсов с необходимыми признаками и свойствами, высоким потенциалом качества продукции позволяет отбирать родительские формы для гибридизации.
Цель исследований - изучить исходный материал озимой мягкой пшеницы по массовой доле белка в зерне, количеству клейковины, ЭОЭ-седиментации и выделить источники для дальнейшей селекционной работы.
Посев проводили в отделе селекции и семеноводства озимой пшеницы ФГБНУ «АНЦ «Донской» (г Зерноград) в 2016-2017 и 2017-2018 сельскохо-
зяйственных годах. Предшественник -черный пар.
Почва опытного участка - чернозём обыкновенный карбонатный (3,6 % СаС03 в пахотном слое). Для него характерна мощность гумусового горизонта (до 140 см), содержание гумуса-3,7%, рН - 7Д..7Д подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 29205-91) - со-ответственно21 и342мг/кгпочвы.
Климат зоны характеризуется недостаточным и неустойчивым увлажнением. Среднегодовое количество осадков составляет 582,4 мм. За сельскохозяйственный год сумма эффективныхтемператур воздухадо-стигает 3400.. .3600 "С.
За вегетационный период 2017 г. выпало 202,6 мм осадков, что ниже среднемноголетней нормы на65,6 мм. Среднесуточная температура воздуха была равна 20,1 °С, или на 1,6 °С выше среднемноголетней. Относительная среднесуточная влажность воздуха составила 62 % при среднемноголетней 63 %. За период вегетации отмечено 62 суховейных дня (с относительной влажностью воздуха 30 % и ниже), ГТК был равен 1,1.
В 2018 г количество осадков за вегетационный период составило 101 ,5 мм, что на 166,7 мм ниже среднемноголет-них показателей (268,2 мм). Среднесуточная температура воздуха была равна 19,4°С, или на0,9"Свышенормы. Относительная влажность воздуха находилась на уровне 66 %, отмечено 87 суховейных дня. Гидротермический коэффициент (ГТК) за период вегетации 2018г составил 0,6.
Объектом исследований были сорта озимой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения, в том числе, селекции «АНЦ «Донской», в количестве 58 образцов. Массовую долю белка в зерне определяли в соответствии с ГОСТ 108460-91, содержание клейковины - на приборе SPECTRA STAR 2200, SDS-седиментацию - по методике Н.С. Васильчука [4], усовершенствованной в ФГБНУ «АНЦ «Донской» М. М. Копусь [5] применительно к поставленным задачам.
Метод состоит из двух этапов. На первом шрот помещают в откапиброванные
1. Шкала 808-седиментации для селекционной оценки образцов мягкой пшеницы интенсивноготипа, мл
Группа Очень сильная Сильная Средняя Удовлетворительная и слабая
Интенсивные 65 > 64...45 44...36 35и<
. 14 ь Э
и 12
о
S 10
а ю о о m ь
и ф
т s
о
8
24,1%
17,2%
15,5%
1,7%
19,0%
12,1е:
1,7%
6,9%
1,7%
. I I I I I I I I I I I . 11,8 12,0 12,2 12,4 12,6 12,8 13,0 13,2 13,4 13,6 13,8 14,0 14,2
Массовая доля белка, %
Рис. 1. Распределение образцов озимой мягкой пшеницы по массовой доле белка в зерне, среднее за 2017—2018 гг.
пробирки, куда вначале приливают воду, частички муки и белки набухают в воде,
ем продуктивности озимои пшеницы, большое значение имеет решение
Рис. 2. Распределение образцов озимой мягкой пшеницы по количеству клейковины в зерне образцов озимой мягкой пшеницы, среднее за 2017—2018 гг.
что отражает реальную картину агрегации и дезагрегации белков клейковины. Этот этап называется стартовым. Его прекращают добавлением в пробирки рабочего раствора (молочная кислота и SDS-натрия). После двух взбалтываний ведут отсчет высоты осадка в миллиметрах и по формуле переводят в миллилитры. Затем по дифференцированной шкале определяют принадлежность образца к соответствующей группе качества(табл. 1).
Экспериментальные данные обработаны общепринятыми методами математической статистики с помощью программ Microsoft Office Excel и STATISTICA10.0.
На мировом рынке массовая доля содержания белка в зерне - один из важнейших критериев оценки качества пшеницы. В последние годы наблюда-етсятенденция к некоторому снижению средней величины этого показателя [6]. В связи с чем, наряду с повышени-
проблемы стабилизации содержания белка в зерне на уровне требований к сильным и ценным сортам. Селекция на повышение белковости очень сложна. Для успешного решения этой задачи в
первую очередь необходимы изучение и отбор исходного материала с использованием образцов мировой коллекции пшениц и местных форм.
Анализ результатов нашего опыта показал, что величина признака «массовая доля белка» варьировала (рис. 1) в пределах от 12,0 % у сорта Wisdom (Канада) до 13,9 % у сорта Танаис (ФГБНУ «АНЦ«Донкой»),
Выделены сорта, соответствующие требованиям, предъявляемым ко
2-му классу качества: Ростовчанка 3 (13,60 %), Танаис (13,93 %), Донской сюрприз (13,58 %), Аксинья (13,93 %), Лидия (13,71 %), Изюминка (13,55 %) (ФГБНУ «АНЦ «Донской»), Юмпа (13,71 %), Кавалерка (13,66 %), Безостая 100 (13,71 %) и Сварог (13,52 %) ФГБНУ «НЦЗ им. П. П. Лукьяненко». Мы рекомендуем использовать их в селекционном процессе в качестве родительских форм для создания сортов с высоким содержанием белка.
В процессе исследований также установлена изменчивость признака «количество клейковины» (рис. 2). Величина этого показателя варьировалаот 24,2 % у сорта Барьер ФГБНУ СевероКавказский ФНАЦ до 30,4 % у сорта Танаис (ФГБНУ «АНЦ «Донской»),
За годы исследований 32,7 % изученных образцов соответствовали требованиям, предъявляемым к сильным сортам (не менее 28,0 % клейковины), то есть относились ко 2-му классу качества согласно ГОСТ 9353-2016. Наибольшее количество образцов соответствовало
3-му классу (не менее 23,0 % клейковины).
Сорта Танаис (30,4 %), Аксинья (29,9 %), Зерноградка 11 (28,1 %), Конкурент (28,4 %), Марафон (28,0 %), Станичная (28,7 %), Донской сюрприз (28,8 %), Лидия (28,2 %), Изюминка (28,2 %) - ФГБНУ «АНЦ «Донской», Донская Лира (30,3 %), Губернатор Дона (28,2 %) - ФГБНУ ФРАНЦ, Ахмат (29,3 %), Безостая 100 (28,2 %), Видея (28,7 %), Сварог (28,8 %), Кавалерка (28,8%)-ФГБНУ«НЦЗ им. П. П. Лукья-
Рис. 3. Распределение образцов озимой мягкой пшеницы по шкале БББ-седиментации, среднее за 2017—2018 гг.
(О
2
0
2. Лучшие образцы мягкой озимой пшеницы по клейковинно-белковомукомплексу, среднее за 2017-2018 гг.
Массовая Количество SDS-седи-
Сорт Оригинатор доля белка клейковины ментация,
в зерне, % в зерне, % мл
Ермак, стандарт АНЦ «Донской» 12,78 26,5 53
Танаис АНЦ «Донской» 13,57 30,4 63
Аксинья АНЦ «Донской» 13,93 29,9 75
Донской сюрприз АНЦ «Донской» 13,58 28,8 55
Изюминка АНЦ «Донской» 13,55 28,2 56
Лидия АНЦ «Донской» 13,71 28,2 50
Кавалерка «НЦЗ им. П. П. Лукьяненко» 13,66 28,8 55
Видея «НЦЗ им. П. П. Лукьяненко» 13,70 28,7 67
нср05 0,85 0,92 5,2
ненко» и Чорнява (28,9 %) - Украина формировали зерно с высоким содержанием клейковины. Выделенные генотипы могут быть использованы в качестве родительских форм в селекционном процессе для создания сортов с высоким содежанием клейковины.
Показатель ЭОЭ-седиментации (на-бухаемость муки) - высоконаследуемый признак, который определяется содержанием и качеством клейковины. Таким образом, седиментация характеризует качество муки в целом и служит важным показателем качества зерна.
Этот метод включен в стандарты, регламентирующие качество зерна пшеницы ведущими мировыми производителями и экспортерами зерна (США, Канада, Австралия и в странах ЕС). В России его применяют на ранних этапах селекционного процесса(при небольшом количестве зерна) для оценки качества исходного материала.
Величина ЭОЭ-седиментации варьировала от 40 мл у сортов Безостая 100 и Алексеич (ФГБНУ НЦЗ «им. П. П. Лукъяненко») до 77 мл у сорта Аксинья (ФГБНУ «АНЦ «Донской»), Согласно шкале ЭОЭ-седиментации для селекционной оценки образцов мягкой пшеницы интенсивного типа, группам очень сильных и сильных пшениц соответствовала большая часть изучаемых сортов - 84,3 % (рис. 3).
Сорта Аксинья (75 мл), Донская безостая (70 мл), Конкурент (70 мл), Зерноградка 11 (68 мл), Ростовчанка 5 (65 мл), Дон 107(65 мл)-ФГБНУ «АНЦ «Донской»; Каролинаб (74 мл), Арсенал (70 мл) - ФГБНУ Северо-Кавказский ФНАЦ; Видея (67 мл) - ФГБНУ «НЦЗ им. П. П. Лукьяненко»; Шестопаловка (70 мл) -Украина^Ыот (65 мл) - Канада, отличались самым высоким уровнем проявления исследуемого показателя.
В результате двухлетнего опыта, по комплексу изучаемых признаков были о выделены 8 сортов: Донской сюрприз, <о Танаис, Аксинья, Находка, Изюминка и Лидия (ФГБНУ «АНЦ «Донской»), Каев ваперка и Видея (ФГБНУ «НЦЗ им. П.П. | Лукьяненко»), которые мы рекомендуем использовать как источники высокого ® качества зерна (табл. 2). 5 По результатам исследований реко-$ мендовано использовать в селекцион-
ном процессе в качестве родительских форм выделенные генотипы, как по отдельным признакам, так и по их совокупности:
по высокой массовой доле белка в зерне - сорта Ростовчанка 3 (13,60 %), Танаис (13,93 %), Донской сюрприз (13,58 %), Аксинья (13,93 %), Лидия (13,71 %), Изюминка (13,55 %), Юмпа (13,71 %), Кавалерка (13,66%), Безостая 100(13,71 %) и Сварог(13,52 %);
по содержанию клейковины - выделены сорта Танаис (30,4 %), Аксинья (29,9 %), Зерноградка 11 (28,1 %), Конкурент (28,4 %), Марафон (28,0 %), Станичная (28,7 %), Донской сюрприз (28,8 %), Лидия (28,2 %), Изюминка (28,2 %), Донская Лира (30,3 %), Губернатор Дона (28,2 %), Ахмат (29,3 %), Безостая 100 (28,2 %), Видея (28,7 %), Сварог (28,8 %), Кавалерка (28,8 %) и Чорнява(28,9%);
по уровню ЭОЭ-седиментации - сорта Аксинья (75 мл), Донская безостая (70 мл), Конкурент (70 мл), Зерноградка 11 (68 мл), Ростовчанка 5 (65 мл), Дон 107 (65 мл), Каролина 5 (74 мл), Арсенал (70 мл), Видея (67 мл), Шестопаловка (70 мл),ШЫот (65 мл).
Литература.
1. Сандухадзе Б. И., Беркутова Н. С., Давыдова Е. И. Качество зернаусортов озимой пшеницы созданныхв НИИСХ ЦРНЗ // Селекция и семеноводство. 2005. №4. С. 19-22.
2. Белоглазова М. В., Калмыков Ю. В., Распутин В. М. Селекционная ценность сортообразцов пшеницы при улучшении качества зерна // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2006. №4.С. 17-19.
3. Сандухадзе Б. И. Селекция озимой пшеницы - важнейший фактор повышения урожайности и качества// Достижения науки и техники АПК. 20Ю.№ 11.С. 4-6.
4. Оценка прочности клейковины в процессе селекции твердой пшеницы (Triticum durum Desf) / H. С. Васильчук, С. H. Гапонов, Л. В. Еременко и др. // Аграрный вестник Юго-Востока. 2009. №3. С. 34-39.
5. SDS-седиментация в поэтапной оценке селекционного материала озимой пшеницы по качеству зерна / H. Е. Самофалова, M. М. Копусь, О. В. Скрипка и др. Ростов-на-Дону: ЗАО «Книга», 2014.32 с.
6. Алабушев А. В. Экспортные поставки и современное состояние рынка зерна пшеницы в России и мире // Достижения науки и
техники АПК. 2019. Т 33. № 2. С. 68-70. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10216.
Examination of the Source Material of Winter Common Wheat according to Biochemical Indices of Grain Quality
N. S. Kravchenko, S. V. Podgorny, E. V. lonova
Agrarian Scientific Center «Donskoj», Nauchnyi gorodok, 3, Zernograd, 347740, Russian Federation
Abstract. In 2016-2017 and 2017-2018 agricultural years, at the premises of agrarian scientific center Donskoy, Zernograd, the studies were carried out to examine the source material of winter common wheat according to biochemical indices of grain quality. The objects of the research were 58 samples of winter common wheat of various ecological and geographical origins. The forecrop was bare fallow. The soil of the experimental plot was ordinary carbonate chernozem. The characteristics of the arable layer were: CaC03 content - 3.6%, humus content - 3.7%, pH - 7.0-7.3, K205 content - 21 mg/kg; P205 content - 342 mg/ kg (according to Machigin's methods in the modification of TslNAO, GOST29205-91). The mass fraction of protein in the grain was determined by GOST 108460-91, the gluten content in the grain was measured using a Spectra Star 2200, SDS-sedimentation was carried out according to Vasilchuk's method, improved at the ASC Donskoy. The variation of the values of the studied parameters depending on the varietal characteristics was established. High mass fraction of protein was characteristic for such varieties as Rostovchanka 3 (13.60%), Tanais (13.57%), Donskoy Syurprize (13.58%), Vid (13.93%), Yumpa (13.71%), Kavalerka (13.66%), Bezostaya 100(13.71%), andSvarog (13.52%). Seventeen samples with gluten content from 28.2% to 30.4% were selected. By SDS-sedimentation it was selected varieties Aksin 'ya ( 75 mL), Donskaya Bezostaya (70 mL), Konkurent (70 mL), Zernogradka 11 (68 mL), Rostovchanka 5 (65 mL), Don 107 (65 mL), Karolina 5(74 mL), Arsenal (70 mL), Shesto-palovka(70 mL), and Wisdom (65 mL). Varieties Donskoy Syurpriz, Tanais, Aksin'ya, Izyuminka, Lydia, Kavalerka, and Videya were selected according to the complex of studied traits and recommended as sources of the high-quality gluten-protein complex for further breeding.
Keywords: winter common wheat(Triticum aestivum L.); variety; mass fraction of protein; gluten quantity; SDS-sedimentation.
Author Details: N.S. Kravchenko, Cand. Sc. (Biol.), research fello (ninakravchenko78@ mail.ru);S.V. Podgorny, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow(e-mail: podgorny128@rambler. ru);E. V. lonova, D. Sc. (Agr.), deputydirectorfor science (e-mail: [email protected]).
For citation: Kravchenko N. S., Podgorny S. V., lonova E V. Examination of the Source Material of Winter Common Wheat according to Biochemical Indices of Grain Quality. Zemle-delije. 2019. No. 6. Pp. 40-42 (inRuss.). DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10609.
