Научная статья на тему 'Селекция зернофуражной озимой ржи'

Селекция зернофуражной озимой ржи Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
490
135
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РОЖЬ / СТРАТЕГИЯ СЕЛЕКЦИИ / НАСЛЕДОВАНИЕ / ДОНОРЫ / «ПРЕДСОРТА» / ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПЕНТОЗАНЫ (АРАБИНОКСИЛАНЫ) / “PREVARIETIES” / WATER SOLUBLE PENTOSANS (ARABINIXYLANS) / RYE / BREEDING STRATEGY / INHERITANCE / DONORS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Кобылянский В. Д., Солодухина О. В.

Использование зерна ржи на корм животным ограничено присутствием в нем большого количества водорастворимых пентозанов, представленных арабинозой и ксилозой, входящими в состав некрахмальных полисахаридов. Зерно ржи содержит в 2-2,5 раза больше водорастворимых арабиноксиланов (ВАК), чем зерно других зерновых культур. Изучено 400 образцов коллекции озимой ржи из генофонда ВИР. Размах изменчивости содержания ВАК находится в пределах 1,5...3,0 %, чего недостаточно для селекции малопентозановой ржи. Однако популяции этой культуры содержат в своем составе единичные малопентозановые формы растений (0,5...1,0 %). Дифференциацию популяций ржи на отдельные генотипы можно осуществлять разработанным и представленным в статье методом, с помощью которого в пределах популяций разных сортов выявлено более 90 источников малого содержания ВАК в зерне, пригодныхдля использования в селекции. Предварительное анатомо-морфологическое изучение зерновки ржи с малым содержанием ВАК показало уменьшение толщины перикарпия на 40...50 %. Большой размах биотипов в популяциях ржи подоле оболочекот массы всей зерновки открывает возможность для отбора «тонкопокровных» форм. Сопряженность факторов малое содержание ВАК и малая толщина оболочек взаимно обусловлена. Наличие такой связи позволило сформулировать стратегию селекции малопентозановой ржи: «Селекция ржи на снижение количества водорастворимых арабиноксиланов в зерне возможна путем уменьшения доли оболочек в составе зерновок при улучшении химического состава эндосперма». Снижение доли оболочек в составе зерновки одновременно с сокращением содержания общих и водорастворимых арабиноксиланов автоматически приводит к увеличению натуры зерна, содержания белка, жира и крахмала, уменьшению выхода отрубей и росту выхода муки. Низкое содержание водорастворимых пентозанов в зерне ржи не ухудшает его хлебопекарных качеств. Все это увеличивает питательную, биологическую и технологическую ценность зерна ржи. С использованием указанной стратегии получен селекционный материал, пригодный для формирования популяций ржи с малым содержанием ВАК в зерне. На его основе созданы 7 популяций (предсортов) зернофуражной озимой ржи. Семена популяций «предсортов» переданы в научно-исследовательские учреждения РФ для дальнейшего размножения, изучения кормовой ценности и последующего испытания, а также для развития нового направления в селекции озимой ржи.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Кобылянский В. Д., Солодухина О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The breeding of winter grain fodder rye

The rye grains’ use for animals’ feeding is restricted by the presence of a large amount of water soluble pentosans represented by arabinose and xylose being a part of nonstarch polysaccharides. The content of water soluble arabinixylans (WS-AX) in rye grain is 2-2,5 times higher as compared with that in other cereals’ grain. We have studied 400 samples of winter rye from VIR genofond. Range of variability was shown to lie in 1, 5-3, 0% limits being insufficient to breed rye with low pentosans’ content in grains. At the same time rye populations were noticed to contain individual low pentosans plants (0,5...1,0%). The method of identification and selection of valuable genotypes was elaborated. Rye populations’ differentiation was carried out with use of “plant clonal halves” method earlier proposed in our work. The method of “clonal halves” allowed to identify and to obtain 90 sources of low pentosans’ content suitable for breeding at the bases of the rye populations’ differentiation. Preliminary anatomic-morphological research of grains in rye with low WS-AX content showed pericarp thickness reduction to 40-50%. Wide range of biotypes in rye populations for percentage portion of seed coat per whole grain mass gives possibility to select tenuitegillate forms. Conjugacy of two factors low WS-AX content and small coat thickness are mutually causal. This cause-and-effect relation allowed defining strategy of rye breeding for low pentosans’ content. The strategy formula is “rye breeding to lower water soluble arabinixylans’ content in grains can be carried out by decreasing coats’ portion in seeds at improving chemical composition of endosperm”. Decrease of coats’ portion in grains at lowering of total and water-soluble arabinixylans automatically lead to increase of grain-units, percentage of proteins, fats and starch and flour yield as well as to decrease of bran yield. Low content of water-soluble pentosans in rye grains was shown does not worsen their baking qualities. It improves nutritional, biological and technological value of rye grains. Using this strategy breeding materials suitable to form rye populations with low WS-AX content in grains was developed. With use of these materials 7 populations (“prevarieties”) of winter grain fodder rye with low WS-AX were developed. Seeds of “prevarieties” populations were sent to research institutions of Russian Federation for reproduction, evaluation of feeding value, further tests and also for development of new direction in winter rye breeding.

Текст научной работы на тему «Селекция зернофуражной озимой ржи»

5. Чайка М.Т., Михайлова С.А., Климович А.С. Адаптационная изменчивость организации фотосинтетического аппарата ячменя в посевах разной плотности // Факторы среды и организация первичного процесса фотосинтеза. - Киев, 1989. - С.91-96.

6. Головко Т.К., Родина Н.А., Куренкова С.В., Табаленкова Г.Н. Ячмень на Севере (селекционно-генетические и физиологобиохимические основы продуктивности). - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 155 с.

7. Чиков В.И. Эволюция представлений о связи фотосинтеза с продуктивностью растений// Физиология растений. - 2008.

- Т.55. - С.140-154.

8. Чиков В.И., Бакирова Г.Г., Иванова Н.П., Нестерова Т.Н., Чемикосова С.Б., Горшкова Т.А., Лозовая В.В. Усвоение меченого углерода отдельными частями льна-долгунца и его распределение// Физиология и биохимия культ. растений. - 1997.

- Т. 29. - С. 93-99.

9. Лисицын Е.М. Пигментный комплекс озимой ржи в условиях эдафического стресса // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2011. - № 3. - С.9-13.

10. Lichtenthaler H.K., Bushmann C. Chlorophylls and carotenoids: measurement and characterization by UV-VIS spectroscopy // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. - 2001. - F4.3.1-F4.3.8.

VARIABILITY OF THE RELATIVE CONTENTS OF PIGMENTS IN NON-FOLIAR ORGANS OF WINTER RYE UNDER CONDITIONS OF EDAPHIC STRESS

E.M. Lisitsyn

Summary. The leaf serves as the basic organ of photosynthesis for terrestrial plants. Except for it chloroplasts are present at stem and vaginas of leaves. The purpose of work - to study variability of a selection material of a winter rye on a ratio of content of pigments in foliar and non-foliar organs of the top part of plants and to estimate an opportunity of use of this variety in selection. Samples of flag leaves and top internodes of plants of twelve varieties of a winter rye of various eco;ogical-geographical origin were selected in 2009.. .2010 under conditions of neutral and aluminum-acid soil sites at beginning of flowering; the content of photosynthetic pigments in them is estimated. At change of growth conditions from neutral to acid soils increase of the relative content of pigments in top internode is noted as a whole: a chlorophyll a - by105%, a chlorophyll b - by 120%, and carotenes - by 123%. Substantial increase of the pigment contents in top internode in comparison with flag leaf under action of stressor was observed for varieties Rushnik (by 40.50%), Falenskaya-2 (by 97.180%), Kiprez (by 12.85%), and Leda (by 9.20%). At plants of these varieties, possibly, expenses on maintenance and development of vegetative organs raise, that reducing the contribution to creation of an economic-valuable product. Varieties which reduce relative charges on maintenance of photosynthesis in non-foliar bodies and strengthen synthesis of the plastic substances directed on development of reproductive organs under stressful conditions are allocated - Faret, Graphynya, and Flora (accordingly by 6, 17 and 30%). Presence of natural variability on reaction of the photosynthetic device of foliar and non-foliar organs on edaphic stress pointed out an opportunity of purposeful selection and use in breeding work of the samples that reconstruct activity of the assimilative device on primary maintenance of an output of an economic-valuable part of a crop. Key words: winter rye, aluminum, stress, pigment, chlorophyll, carotenoids, selection.

УДК 633.14:631.527:581.19

СЕЛЕКЦИЯ ЗЕРНОФУРАЖНОЙ ОЗИМОЙ РЖИ

В.Д. КОБЫЛЯНСКИЙ, доктор биологическихнаук, главный научный сотрудник

О.В. СОЛОДУХИНА, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова Россель-хозакадемии

E-mail: v.kobylyansky@vir.nw.ru

Резюме. Использование зерна ржи на корм животным ограничено присутствием в нем большого количества водорастворимых пентозанов, представленных арабинозой и ксилозой, входящими в состав некрахмальных полисахаридов. Зерно ржи содержит в 2-2,5 раза больше водорастворимыхарабиноксиланов (ВАК), чем зерно других зерновых культур. Изучено400 образцов коллекции озимой ржи из генофонда ВИР. Размах изменчивости содержания ВАК находится в пределах 1,5...3,0 %, чего недостаточно для селекции малопентозановой ржи. Однако популяции этой культуры содержат в своем составе единичные малопентозановые формы растений (0,5...1,0 %). Дифференциацию популяций ржи на отдельные генотипы можно осуществлять разработанным и представленным в статье методом, с помощью которого в пределах популяций разных сортов выявлено более 90 источников малого содержания ВАК в зерне, пригодныхдля использования в селекции. Предварительное анатомо-морфологическое изучение зерновки ржи с малым содержанием ВАК показало уменьшение толщины перикарпия на40.50 %. Большой размах биотипов в популяциях ржи подоле оболочекот массы всей зерновки открывает возможность для отбора «тонкопокровных» форм. Сопряженность факторов малое содержание ВАК и малая толщина оболочек взаимно обусловлена. Наличие такой связи позволило сформулировать стратегию селекции малопентозановой ржи: «Селекция ржи на

снижение количества водорастворимыхарабиноксиланов в зерне возможна путем уменьшения доли оболочек в составе зерновок при улучшении химического состава эндосперма». Снижение доли оболочек в составе зерновки одновременно с сокращением содержания общих и водорастворимыхарабиноксиланов автоматически приводит кувеличению натуры зерна, содержания белка, жира и крахмала, уменьшению выхода отрубей и росту выхода муки. Низкое содержание водорастворимых пентозанов в зерне ржи не ухудшает его хлебопекарных качеств. Все это увеличивает питательную, биологическую и технологическую ценность зерна ржи. С использованием указанной стратегии получен селекционный материал, пригодный для формирования популяций ржи с малым содержанием ВАК в зерне. На его основе созданы 7 популяций (предсортов) зернофуражной озимой ржи. Семена популяций «предсортов» переданы в научно-исследовательские учреждения РФ для дальнейшего размножения, изучения кормовой ценности и последующего испытания, а также для развития нового направления в селекции озимой ржи.

Ключевые слова: рожь, стратегия селекции, наследование, доноры, «предсорта», водорастворимые пентозаны (арабиноксиланы).

Современное производство концентрированныхкормов для сельскохозяйственных животных основано, преимущественно, на зерне пшеницы, тритикале, ячменя и кукурузы. Зерно ржи, несмотря на его превосходство по содержанию и качеству аминокислотного состава белков, используется в пределах 10 % от его валового сбора [1, 2].

Главным препятствием для употребления зерна современных сортов ржи на корм животным, особенно с однокамерным желудком (свиньи, птицы), служат

некрахмальные пятиуглеродные сахара - пентозаны: водорастворимые арабиноза и ксилоза (ВАК). Их в зерне ржи в 2 раза больше, чем в пшенице. Они выделяются при набухании гемицеллюлозы и благодаря высокой водопоглотительной способности становятся основными компонентами вязких слизей, ограничивающих доступ пищеварительных ферментов к питательным веществам. Кроме того, арабиноксиланы ограничивают всасывание продуктов пищеварения в кишечнике животных [3,4].

Пентозаны не перевариваются ферментами человека и

животных, не гидролизуются дрожжами и проходят через весь пищеварительный тракт почти без изменений [5].

В отношении возможности селекции зернофуражной озимой ржи с низким содержанием ВАК в зерне существуют две противоположные точки зрения. Западноевропейские и канадские специалисты, изучив ранее созданные самоопы-ленные линии этой культуры, пришли к заключению, что создание малопентозановых популяций возможно на основе использования редко встречающихся линий, отвечающих требованиям селекции зернофуражной ржи [7,8,9,10].

Другие авторы на основе исследований ржи, пшеницы и тритикале с использованием замещенных линий установили, что гены, контролирующие содержание пентозанов в зерне, разбросаны по всем хромосомам, что не дает возможности манипулировать при селекции [11].

В мире растений широко известны три формы пятиуглеродных сахаров-пентозанов: рибоза - присутствует и функционирует в живых клетках растений, участвует в обмене веществ и образовании ДНК и РНК и не влияет на качество зерна, арабиноза и ксилоза (арабиноксиланы) - входят в состав гемицеллюлозы и, наряду с другими моносахарами, целлюлозой, лигнином и минеральными веществами служат структурными компонентами клеточных стенок [12,5].

Зерно популяций современной ржи содержит 7.. .13 % общих пентозанов. На долю ВАК в водной вытяжке зерна приходится 20.38 % от суммы других сахаров [12,5,13]. Арабиноксиланы не относятся к числу запасных веществ эндосперма и выделяются из клеточных стенок при набухании или переваривании зерна.

Условия, материалы и методы. Поиск источников низкого содержания водорастворимых пентозанов в зерне проводили среди образцов коллекции ржи из мирового генофонда ВИР.

Количество пентозанов в зерне определяли методами биохимического анализа.

Для идентификации низ-копентозановых генотипов использовали клонирование растений с последующей биохимической оценкой зерна каждого генотипа. Параллельно до цветения растений с целью сохранения их в генетической чистоте использовали инбридинг.

Степень доминирования низкого содержания водорастворимых пентозанов в зерне определяли по формуле, предложенной F. Petr, K. Frey (1966).

Коэффициенты вариации рассчитывали методами вариационной статистики [6].

Результаты и обсуждение. В результате обследования более 400 образцов озимой и яровой ржи из коллекции ВИР, представленных отечественными и зарубежными сортами и формами, мы установили

межсортовое варьирование содержания ВАК в зерне ржи находится в пределах 1,5...3,0 %, что согласуется с литературными данными;

готовых источников малого их содержания (0,5.. .1,0 %) среди генофонда популяций ржи не обнаружено;

среди зерна разных популяций ржи с частотой 0,01.20 % встречаются единичные малопентозановые зерновки (последняя цифра относится только к одному образцу из 400 изученных);

в подавляющем большинстве случаев зародыши низ-копентозановых зерен гетерогенны, но только гомогенные генотипы (растения) проявляют признак в потомстве. Среди фенотипически низкопентозановых зерновок на гомогенные приходится от малых долей процента до нескольких процентов. Это зависит от уровня первоначальной их частоты в популяциях ржи.

Предварительное анатомо-морфологическое изучение зерновок ржи с низким содержанием ВАК, показало уменьшение толщины перикарпия, по сравнению с высокопентозановыми, на 40.50 %. Согласно исследованиям Е. Казакова и Л. Любарского, средняя доля оболочки в составе зерна ржи варьирует от 7,4 до12,4 % при толщине 60,1.101,4 мкм (табл. 1) [14,15].

Исходя из того, что основное местонахождение ара-биноксиланов - клеточные стенки тканей растений, в том числе и зерновок, можно предположить, что место их самой высокой концентрации - ткани, состоящие из большого числа толстостенных клеток, к которым относятся клетки алейронового слоя.

Оболочки зерновок состоят полностью из отмерших клеточных стенок. Биохимические материалы классических публикаций, проанализированные Ф.И. Дименштейн, А.И. Ермаковым и др., указывают на то, что у зерновых культур пентозаны в основном локализуются в покровах зерновки и алейроновом слое [1].

Мы установили большой размах вариаций биотипов в популяциях ржи по доле оболочек от массы зерновки, что открывает возможности для отбора форм, характеризую-

щихся «тонкопокровным» зерном.

Таблица 2. Степень доминирования высокого содержания ВАК в зерне

гибридов F1 озимой ржи

Комбинация скрещивания Содержание ВАК*, % на сухое вещество Степень доминирования, S (ha)

? 1 F, Я

Коминакс 37/8 х Дымка 1,20 2,017 2,0S 0,99

Минакс 2/05 х Дымка 1,15 2,0S 2,0S 0,99

Эра Л.32/06 х Фаленская 4 1,32 2,03 2,01 1,00

Иммунная 762 х Дымка 1,43 2,17 2,0S 0,97

Волхова 2 х Амило 1,46 2,01 2,00 1,03

Эра Л.74/06 х Дымка 1,20 2,09 2,0S 1,03

Минакс 173/06 х Коминакс 37/08 1,20 1,20 1,20 0,00

Коминакс 37/08 х Минакс 2/05 1,20 1,20 1,15 0,01

* - определено по А.И. Ермакову.

следующее:

Таблица 1. Составные части зерновки

Часть зерновки Доля от массы зерновки, % Толщина оболочки, мкм

по Казакову (1947) по Любарскому (1956)

Эндосперм (без алейронового слоя) 77,7 72,2 -

Зародыш 3,S 3,6 -

Оболочки зерновки 7,4 12,4 60,1-101,5 (54,5)*

Алейроновый слой 11,2 11,3 54,5 (34,0)*

* - аналогичные показатели для пшеницы, содержание ВАК в зерне которой в 2 раза меньше, чем у рожи.

Таблица 3. Содержание ВАК в гибридных зерновках озимой ржи при ре- ния ВАК в зерне в зависимости

от условий года. Одни реагировали сильно (СУ=10,3...14,1 %), другие - слабо (СУ=2,7.. .3,9 %), что открывает возможности для создания сортов ржи стабильно сохраняющих величину этого показателя на низком уровне [4].

Изучение наследования и изменчивости признака низкопентозановости зерна позволило создать исходный материал, не нарушая выраженности других

ципрокных скрещиваниях растении

Компоненты скрещиваний Содержание ВАК в зерне, % Гибриды реципрокные Содержание ВАК в зерне, %

Кл. 289/07 2,00 Кл.289/07 х Кл.246/07 2,00

Кл. 246/07 0,53 Кл.246/07 х Кл.289/07 0,54

Кл.74/07 1,20 Кл.74 х Дымка 1,20

Дымка 2,08 Дымка х Кл.74 2,08

Дифференциацию изучаемых популяций сортов озимой ржи на отдельные генотипы по содержанию ВАК в зерне проводили разработанным нами методом «клоновых половинок» растений, суть которого заключается в следующем:

каждое первичное растение (генотип) изучаемой популяции в период весна-лето до ухода в зимовку клонировали до уровня 25.30 клонов (можно и больше);

на следующий год после естественной яровизации в период выколашивания растений одну часть (50 колосьев) каждого клонированного генотипа из популяции сорта изолировали до цветения с целью получения са-моопыленного потомства и сохранения части клонов в генетической целостности;

зерно свободно опыленных колосьев клонов этих же генотипов использовали для биохимического анализа на содержание ВАК или визуального отбора по признакутонко-покровности, по результатам которых определяли пригодность зерна самоопыленной части клонов для селекции.

Методом «клоновых половинок» в пределах популяций разных сортов выявлено более 90 источников малого содержания водорастворимых арабиноксиланов в зерне, пригодных для использования в селекции и комплектования популяций зернофуражных сортов ржи.

Определение наследования показало, что в Р1 все гибриды проявили четкое доминирование или сверхдоминирование признака высокого содержания ВАК над низким и рецессивный характер наследования низкого содержания водорастворимых арабиноксиланов (табл. 2).

Реципрокные скрещивания контрастных по изучаемому признаку форм ржи показали отсутствие влияния отцовских компонентов на качество семян материнских растений по содержанию ВАК в зерне, что свидетельствует о фенотипическом проявлении признака низкопентозановости (табл. 3). Это означает, что зерно товарных посевов не потеряет своего качества при опылении растений пыльцой от форм с высоким содержанием водорастворимых арабиноксиланов.

Наличие сложного поли-генного контроля признака содержания ВАК в зерне ржи и доминирование его высокого содержания над низким предполагает строгое соблюдение определенных правил при селекционно семеноводческой работе. В частности, для сохранения в генетической чистоте низкопентозановых селекционных материалов посевы первичного семеноводства, элиты и товарного семеноводства необходимо размещать в местах, исключающих возможность их переопыления чужеродной пыльцой.

Популяции ржи, изучавшиеся в течение 5 лет, показали различное изменение содержа-

селекционно ценных признаков.

По внешнему виду тонкопокровные низкопентозановые зерна заметно отличаются от толстопокровных. Их оболочки более гладкие, прозрачные и выглядят стекловидными, не будучи таковыми при разрезе на фаринотоме. При определенном опыте и навыке можно проводить визуальный отбор низкопентозановых зерновок, колосьев и растений, не прибегая к биохимической оценке. Это значительно повышает эффективность и снижает затраты на селекцию «низкоара-биноксилановой» зернофуражной ржи (know haw).

Выявление тесной связи между толщиной оболочек зерна и содержанием ВАК в зерне дало нам возможность выдвинуть гипотезу о закономерности и взаимной обусловленности этих двух факторов, на основании которой мы сформулировали стратегию селекции малопентозановой ржи: «Селекция ржи на снижение количества водорастворимых арабиноксиланов в зерне осуществляется путем уменьшения доли оболочек в составе зерновок при улучшении химического состава эндосперма».

В результате изучения разных популяций озимой ржи отобраны 85 линий и гибридных потомств с крайне низким (0,31.0,68 %) содержанием ВАК в зерне.

Анализ зерна из урожая растений, отобранных визуально по признаку тонкопокровности зерновок, показал высокое совпадение анатомо-морфологических параметров с оценкой современными биохимическими методами [13].

В результате проведенных исследований впервые созданы 5 доноров и сформированы 7 популяций зернофуражной озимой ржи с низким содержанием ВАК в зерне (табл. 4).

Доноры МИНАКС КЛ. 2/05, КОМИНАКС ШТ.37/08, КОМПУС 87/04, КРУЗЕРОМИНВАК 37-1/10, ТРИНОДИС 4 характеризуются короткостебельностью, крупнозерно-стью, устойчивостью к фузариозной корневой гнили,

Таблица 4. Малопентозановые популяции озимой ржи, переданные в НИ-ИСХ РФ (СПб, ГНУ ВНИИР, 2010)

Название предсорта* Технология селекции Содержание в зерне, % на сухое вещество Куда переданы

ВАК белок крахмал

Новая Эра метод клоновых половинок; биохимический отбор клонов 0,64 8,8 53,4 Псковский НИИСХ

Этеч -//- 0,68 13,3 50,4 Башкирский НИИСХ

Джин -//- 0,53 - - Уральский НИИСХ

Подарок модернизированный метод клоновых половинок; визуальный отбор клонов 0,64 8,6 50,7 Татарский НИИСХ

Фаленская универсальная -//- 0,68 9,8 48,3 НИИСХ Северо- Востока

Енисейка 2 -//- 0,31 13,9 47,0 Красноярский НИИСХ

Вавиловская универсальная -//- 0,42 9,9 47,3 Тульский НИИСХ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

* популяции характеризуются хорошими агрономическими показателями.

бурой и стеблевой ржавчине, низким содержанием водорастворимых арабиноксиланов в зерне.

Семена популяций «предсортов» (Новая Эра, Этеч,

Джин, Подарок, Фаленская универсальная, Енисейка 2, Вавиловская универсальная) в количестве 5.9 кг переданы в научно-исследовательские учреждения РФ для дальнейшего размножения, изучения кормовой ценности и последующего испытания, а также для развития нового направления селекции озимой ржи.

Первые исследования хлебопекарных свойств зерна сортов низкопентозановой зернофуражной ржи, проведенные в Санкт-Петербургском филиале ГНУ НИИ хлебопекарной промышленности И.И. Кузнецовой и Н.С. Лаврентьевой, показали хорошие результаты. Низкое содержание (0,58 %) арабиноксиланов в зерне не ухудшило его хлебопекарные качества (см. рисунок).

Снижение ВАК в зерне ржи до уровня других зерновых культур и сохранение хороших показателей других хозяйственно ценных признаков и свойств делает ее универсальной культурой, пригодной, как для зернофуражного, так и для зернового использования.

Выводы. Таким образом, в результате проведенных исследований разработана технология идентификации и отбора малопентозановых генотипов методом «клоно-вых половинок»; предложен метод визуальной идентификации и отбора малопентозановых генотипов по зерну без биохимической оценки (know haw); сформулирована

Литература.

1. Кобылянский В.Д. Рожь. Генетические основы селекции.

2. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: Справочное пособие. - М.:Агропромиздат, 1985.

3. Boros D. Quality aspects of rye for feed purposes. // Vortr. Pflanzenzücht. - 2007. - 71. - P. 80-85.

4. Cyran M., Rakowska M., Wasilewko J., Buraczewska L. Degradation of dietary fiber polysaccharides of rye in the intestinal tract of growing pigs used as a model animal for studying digestion in humans.// J.Anim. Feed Sci. - 1995. - 4.-P. 217-227.

5. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. - М., 1965. - 447 с.

6. Снедекор Д.У. Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии. - М., 1964. - 504 с.

7. Кобылянский В.Д., Солодухина О.В. Основы селекции малопентозановой ржи.// Тр. по приклад. ботан., генет. и селек. -2009. - 166. - С.112-118.

8. Boros D. Madej L., Jagodzinski J. Perspectives of selection for better nutritive quality of rye. // Plant Breed. Seed. Sci. - 1997. -41. - P. 81-89.

9. Falme W., Dill P., Jansen G., Roux S. Developing rye germplasm for alterative uses: Quality assessment methods and progress from selection. // Vortr. Pflanzenzücht. - 1997. - 35. - P. 129-138.

10. Kolasinska I., Boros D., Madej L., Cygankiewicz A. Quantitative characteristics of rye inbred lines. // Proceeding of the EUCARPIA Rye Meeting (Juli 4-7, 2001). - Radzicow, Poland, 2001. - P. 315-318.

11. Boros D., Lukaszewski A., Aniol. Location of genes controlling of dietary fibre and arabinoxilans in rye // Proceedings of the EUCARPIA Rye Meeting (Juli 4-7, 2001). - Radzicow, Poland, 2001. - P. 78

12. Дименштейн Ф.И., Ермаков А.И. и др. Биохимия ржи. // Биохимия культурных растений. - 1958. - 1. - С. 165-232.

13. Delcour J.A., Vanhamel S., De Geest C. Physico-chemical and functional properties of rye non-starch polysaccharides. I. Colorimetric analysis of pentosans and their relative monosaccharide compositions in fractionated (milled) rye products. // Cereal Chem. - 1989. - 66. - No2. - P.107-111.

14. Казаков Е.Д. Количественное соотношение и зольность составных частей зерна ржи //ДАН СССР - 1947. - 58. - №6. -С. 1081-1082.

15. Любарский Л.Н. Рожь (биолого-технологические свойства зерна). - М., 1956. - 260 с.

Рисунок. Образцы ржаного хлеба, испеченного из зерна с малым содержанием водорастворимых пентозанов (слева) и из традиционно с высоким содержанием пентозанов (справа).

стратегия селекции низкопентозановой озимой ржи; созданы 5 доноров признака низкого содержания водорастворимых арабиноксиланов в зерне и 7 малопентозановых популяций озимой ржи; установлено, что низкое содержание водорастворимых пентозанов в зерне ржи не снижает его хлебопекарных качеств.

- М., 1982. - 271с.

THE BREEDING OF WINTER GRAIN FODDER RYE

V. D. Kobylyansky, O. V. Solodukhina

Summary. The rye grains’ use for animals’ feeding is restricted by the presence of a large amount of water soluble pentosans represented by arabinose and xylose being a part of nonstarch polysaccharides. The content of water soluble arabinixylans (WS-AX) in rye grain is 2-2,5 times higher as compared with that in other cereals’ grain. We have studied 400 samples of winter rye from VIR genofond. Range of variability was shown to lie in 1, 5-3, 0% limits being insufficient to breed rye with low pentosans’ content in grains. At the same time rye populations were noticed to contain individual low pentosans plants (0,5.. .1,0%). The method of identification and selection of valuable genotypes was elaborated. Rye populations’ differentiation was carried out with use of “plant clonal halves” method earlier proposed in our work. The method of “clonal halves” allowed to identify and to obtain 90 sources of low pentosans’ content suitable for breeding at the bases of the rye populations’ differentiation. Preliminary anatomic-morphological research of grains in rye with low WS-AX content showed pericarp thickness reduction to 40-50%. Wide range of biotypes in rye populations for percentage portion of seed coat per whole grain mass gives possibility to select tenuitegillate forms. Conjugacy of two factors - low WS-AX content and small coat thickness are mutually causal. This cause-and-effect relation allowed defining strategy of rye breeding for low pentosans’ content. The strategy formula is “rye breeding to lower water soluble arabinixylans’ content in grains can be carried out by decreasing coats’ portion in seeds at improving chemical composition of endosperm”. Decrease of coats’ portion in grains at lowering of total and water-soluble arabinixylans automatically lead to increase of grain-units, percentage of proteins, fats and starch and flour yield as well as to decrease of bran yield. Low content of water-soluble pentosans in rye grains was shown does not worsen their baking qualities. It improves nutritional, biological and technological value of rye grains. Using this strategy breeding materials suitable to form rye populations with low WS-AX content in grains was developed. With use of these materials 7 populations (“prevarieties”) of winter grain fodder rye with low WS-AX were developed. Seeds of “prevarieties” populations were sent to research institutions of Russian Federation for reproduction, evaluation of feeding value, further tests and also for development of new direction in winter rye breeding.

Key words: rye, breeding strategy,linheritance, donors, “prevarieties”, water soluble pentosans (arabinixylans).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.