CC BY
13УДК 635.657.658
КОЛЛЕКЦИЯ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР КАК ИСТОЧНИК ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННЫХ НАПРАВЛЕНИЙ
ШИХАЛИЕВА КАМИЛА БАЛАБЕК КЫЗЫ
Доктор философии по биологии, доцент, Институт Генетических Ресурсов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики, г. Баку
МИРЗОЕВ РУФАТ САДРАДДИН ОГЛЫ
Доктор философии по биологии, доцент, Азербайджанский Научно-Исследовательский
Институт Земледелия, (АзНИИЗ)
Аннотация. В статье приводятся теоретические обоснования и практические результаты привлечения в коллекцию генетических ресурсов зернобобовых культур как: соя, горох, нут и чечевица за последние 15 лет. С учетом актуальных требований настоящего времени и агроклиматического потенциала страны за эти годы в коллекцию привлечено около 1500 образцов: местных и селекционных форм с известными свойствами, а также новые интродуцированные сортообразцы из зарубежья. Дальнейшее расширение работ в этом направлении целесообразно направить, прежде всего, на изучение особенностей наследования устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам с целью разработки адекватных генетических систем их контролирования. Глобальные изменения климата в сторону потепления приводят к тому, что все большие территории периодически подвергаются воздействию засухи. В связи с этим в земледелии возникает необходимость расширения зоны возделывания засухоустойчивых культур, к числу которых относится нут и чечевица. По актуальным направлениям селекции нами созданы новые сорта нута «Джамиля» и чечевицы «Жасмин», которые успешно реализируется на производстве республики.
Ключевые слова: генетические коллекции, изучение, соя, горох, нут, чечевица, сорт.
В национальное богатство любой страны, наравне с учитываемыми всеми материальными ценностями включают также землю, недра и зеленый покров. Однако генетический фонд полезных растений является самым драгоценным богатством страны и народа, одаренным природой родной землей. К ним должно быть всегда самое внимательное, доброжелательное и заботливое отношение, их надо всесторонне изучать, беречь и рационально использовать. Сегодня весь мир обеспокоен за судьбу живой природы-генетического фонда растений и животных. Проблема сохранения генофонда тесно связана с проблемой окружающей среды, необходимостью увеличения ресурсов питания человека, животных, также сырьевых ресурсов легкой, пищевой и фармакологической промышленности [14] .
В общей проблеме питания человечества решающее места занимает и будет занимать белковая проблема. Зернобобовые являются высокобелковыми культурами, что определяет их важную роль в решении проблемы растительного белка. Среди белков растительного происхождения на первом месте по возможности использования для этой цели стоят белковые вещества семян бобовых культур, отличающихся высоким содержанием ряда незаменимых аминокислот как лизин, триптофан и метионин. Генофонд зерновых бобовых культур и их диких сородичей, содержащийся в коллекции, представляет разнообразие бобовых, используемых преимущественно на зерно. Несмотря на высокие пищевые, кормовые и средоулучшающие достоинства, зернобобовые культуры обычно находятся «на втором плане» после зерновых. Конкурентоспособными эту группу культур могут сделать наличие сортов, стабильно продуктивных, устойчивых к болезням, вредителям и неблагоприятным стресс факторам; улучшение качества зерна (высокое содержание белка, улучшение его
аминокислотного состава, низкое содержание антипитательных веществ, улучшенный вкус, хорошие технологические свойства и т.д.) [5].
Зернобобовые культуры- это самый надежный и выгодный компонент в смешанных посевах, что обусловлено их способностью активной фиксации азота и большой засухоустойчивостью. Они являются бережливыми и экономными «хозяевами» на поле. В настоящее время в республике зернобобовые люпин, горох, вика, чина, соя, фасоль, нут и чечевица возделываются на зерно и зеленую массу. Как известно, современные сорта зернобобовых культур хорошо растут как на плодородных, так и на бедных почвах с рН от 5,0 до7,5. К тому же это высокопроизводительный биозавод по фиксации азота воздуха. Азот корневых и пожнивных остатков практически не вымывается, т.к. минерализуется постепенно, в течение 3-5 лет. Они улучшают почву, а соответственно, являются отличными предшественниками для многих культур [12].
Однако, на современном этапе развития сельского хозяйства и промышленности, потенциал зернобобовых культур не только не использован в должной мере, но и еще технологически не выявлен полностью.
За счет питательной ценности зернобобовые признаны частью «здорового питания» и стоят на одном из ведущих мест в развитии пищевых технологий третьего поколения, которые обеспечивают более полную и глубинную переработку сырья и регулируют химический состав по критериям пищевой и биологической ценности. Неоспоримо, что в ближайшем будущем рацион человечества будет совершенствоваться за счет более широкого использования продуктов, богатых растительным белком [7].
Зернобобовые культуры используются как в питании населения, так и в кормлении сельскохозяйственных животных. Кроме того, они имеют и немаловажное агротехническое значение, обогащая почву фиксированным азотом атмосферы и являясь хорошими предшественниками для многих культур севооборота [2; 3].
Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур во многом зависит от обеспеченности почв элементами минерального питания. Поэтому вопрос о поднятии плодородия почв прежде всего связывается с обеспечением их минеральным азотом. При высоких дозах азотных удобрений загрязняется питьевая вода, при потреблении которой нитраты трансформируются в желудочно-кишечном тракте в канцерогенные нитрозамины. Внимание ученых многих стран в настоящее время привлечено к биологическому азоту. В сельском хозяйстве широко используются бобовые культуры, на корневой системе которых обитают клубеньковые бактерии рода Rhizobium, фиксирующие свободный азот атмосферы. Бобовые культуры не только обогащают почву азотом, но и улучшают ее фитосанитарное состояние, также дают корм богатый белками [11].
Излишнее азотное удобрение часто благоприятствует росту сорняков и вынуждает усиливать применение гербицидов, небезопасных для соседних огородных садовых участков и водоемов, для полезной микрофлоры и фауны, скота и людей. Важнейший субстрат жизни -вода особенно страдает от стока избытков азотных удобрений. Низкие цены на минеральные удобрения и незнание большинством фермеров опасных последствий переудобрения ведут иногда в интересах прибыли к завышению доз, вызывающим накоплении нитратов растениями.
Попадая в кровь животных и людей, нитраты переводят двухвалентного железо гемоглобина в трехвалентное. Образующийся метгемоглобин не способен к переносу кислорода, как и нитрогемоглобин образующийся действием нитратов. Замещение ими 20% гемоглобина вызывает кислородную недостаточность, 80% - смерть. Долгое употребление воды, пищи, кормов богатых нитратами, вызывают болезни обмена веществ, опорно-двигательной и нервной системы, генеративных органов и генетические нарушения. Не менее 5% злокачественных опухолей возникает из-за нитратов-нитритов в пище, а также микотоксинов, образование которых усиливают азотные удобрения. Еще известны пищевые достоинства белка бобовых для людей ограничивающих или избегающих мясные блюда. Их
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
медицинские и экологические достоинства очевидны. Целесообразно усиление доли бобовых в посевах, кормах и пище. Еще важнее увеличение доли растительной пищи в питании людей. Наукой установлено, что для нормального развития и хорошей жизнедеятельности организма человеку в день необходимо потреблять с пищей на каждый килограмм веса следующее количество белков: в дошкольном возрасте- 3-5 г, в школьном- 2-3 г и взрослым- 1,5 г, или 100-120 г в день [1].
Снижение уровня белькового питания приводит к тяжелым нарушениям жизненных функций организма человека и животных, задерживает его рост и развитие, отрицательно влияет на состояние центральной нервной системы и неминуемо приводит к сокращению жизни человека.
Белки различны по своему составу и значению. Поэтому биологическая полноценность достаточность белкового питания обеспечивается правильным сочетанием растительных и животных продуктов, аминокислотный состав которых дополняет друг другу [8].
На фоне того, что более 800 миллионов людей по всему миру страдают от острого или хронического истощения, а также ввиду нарастания проблем со здоровьем, связанных с недостатком питания, Международный год зернобобовых-2016 призван продемонстрировать ключевую роль, которую эти продукты с высоким содержанием питательных веществ играют в поддержании мировой продовольственной безопасности и обеспечении питанием. Зернобобовые представляют собой съедобные высушенные зерна бобовых культур, включая фасоль, горох, нут и чечевицу. Это многообразная группа основных продуктов питания выращивается различными цивилизациями по всему миру уже более 10 тысяч лет. Указанные культуры характеризуются высоким содержанием белков, клетчатки, различных витаминов и аминокислот, а также обладают большой энергетической ценностью. Зернобобовые входят в «продуктовую корзину», используемую при разработке стратегий содействия в обеспечении населения продовольствием в рамках Всемирной продовольственной программы [20].
Являясь доступным в ценовом плане, богатым питательными веществами и маложирным источником белка и клетчатки, зернобобовые также безопасны для экологии планеты. Они отличаются низким уровнем выбросов углекислого газа и обогащают почву, в которой выращиваются, служа пищей для почвенных микроорганизмов и улучшая состояние почвы, а также снижают потребность в минеральных удобрениях.
Бобовые привлекают все большее внимание фармацевтов, поскольку являются источниками витаминов, в частности, А, В, Е, D, алкалоидов, пектинов, фитостероидов, минеральных веществ. Показана их неоценимая роль для профилактики диабета и в питании диабетиков, антихолестериновая, антиканцерогенная и иммуномодулирующая функции некоторых веществ семян зернобобовых [11].
Особенно большое внимание диетологов, медиков и фармацевтов приковано к сое, которой по мнению американских экспертов, суждено быть главным источником белка для потребления человеком в XXI веке [7]. В связи с этим перспективными направлениями селекции сои нам представляются следующие: - высокое содержание белка (до 55%), крупносемянность, светлая семенная оболочка - для пищевой промышленности.
Соя - Glycine max (L.) Merr. - это исключительно прибыльное растение. Разнообразный химический состав семян сои позволяет использовать их для пищевых, кормовых и технических целей. Из сои готовят молоко, масло, маргарин, сыр, муку, колбасные, кондитерские изделия и много других продуктов. Широко используется соя и для технических целей - в мыловаренной, лакокрасочной, текстильной, химической и других отраслях промышленности. Из нее изготавливают пластмассу, клеенку, линолеум, смазочные масла и многие другие товары. Соя - ценная кормовая культура в животноводстве. Для кормовых целей используют жмых, шрот, соевую муку, зеленую массу. Соя конкурирует не только с зерновым, но и с мясомолочным сектором и является не столько зерновой, сколько бобовой культурой.
Учитывая перспективность и ценность сортов сои, в Институте Генетических Ресурсов НАНА проводятся работы по выявлению, сбору, воспроизводству и охране генофонда от уничтожения, а также по изучению и использованию сои. В связи с этим проведен ряд опытов с различными сортами, среди которых наряду с местными были испытаны интродуцированные сорта "Слава" (Украина) и "Вилана" (Ставрополь, РФ), которые не уступали по урожайности другим. По нашим данным наиболее урожайными были сорта Лан, Вилана и Слава [17].
Горох (Pisum sativum L.) - зернобобовая культура, имеющая разнообразное использование: продовольственное, кормовое, сидерационное. Современные биотехнологии открывают новые возможности использования гороха в технике (получение спирта, биодеградирующих полимеров и др.), в медицине и фармацевтике.
Горох является замечательной культурой. Прежде всего зерно гороха используется для продовольственных целей. Белок гороха заключает в себе очень ценные для организма аминокислоты и хорошо усваивается.
Горох также является прекрасным белковым кормом для сельскохозяйственных животных. На корм идет как зерно, так и солома. Она содержит в 3 раза больше белка, чем солома зерновых злаковых культур.
Растения гороха обогащают почву азотом, чем выше урожай этой культуры, тем больше в почве остается азота. Азотусваивающая способность гороха, его способность обогащать почву необходимым элементом делает эту культуру весьма ценной в севообороте. Он является хорошим предшественником для других культур.
Горох относится к растениям, способным произрастать на различных почвах и давать высокие урожаи. По урожайности горох превосходит многие сельскохозяйственные культуры. Правда, следует сказать, что разные сорта гороха имеют разный вегетационный период. Поэтому важно для каждой зоны подбирать свой сорт гороха, который бы лучше соответствовал ее природным условиям [9].
В нашей республике производственные посевы овощного гороха почти отсутствуют, консервы его завозят из других стран. Одной из причин слабого распространения культуры является отсутствие сортов, пригодных для промышленного возделывания. В селекционной практике других стран имеются большие достижения в области выведения овощных сортов гороха. Многие из них поступив в нашу коллекцию могут стать приспособленными к нашим условиям. Вместе с коллекцией местных форм были изучены некоторые образцы новых интродуцированных российских сортов овощного гороха как: Ранний-301, Фуга, Воронежский зеленый, Вега, Альфа, Жегалово-112, Амброзия, Адагумский, Хавский жемчуг и др.
Генофонд гороха, сохраняемый в коллекции, отражает все разнообразие этой ценной экономически значимой культуры: по происхождению, направлениям использования и селекционному статусу образцов. По итогам работы выделен новый исходный материал, обладающий как отдельными ценными признаками (высокой семенной продуктивностью, крупностью семян, скороспелостью), так и их комплексом. Горох устойчив к замерзанию и болезни аскохитозу. Большим недостатком этой культуры является то, что она сильно заражается гороховой зерновкой на Апшероне [16].
Однако, несмотря на ценные пищевые достоинства, горох не находит должного применения в питании населения. Помимо пищевой ценности горох успешно используют в народной медицине: зеленый горошек и недозрелые бобы в свежем и консервированном виде содержат большое количество активных липотропных противосклеротических веществ, в частности, холина [6].
Программой Международного научно-исследовательского центра ICARDA обеспечивается испытание в контрастных экологических средах разных сортов зернобобовых культур и отбор лучших, приспособленных к весьма широкому ряду сред. Коллекция, создаваемая нами в течение десяти лет, охватывает большое разнообразия образцов нута и
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
чечевицы, представленных экспедиционными сборами, местными сортами, селекционным материалом, собранными со всех регионов республики и некоторые интродуцированные зарубежные сорта.
Нут (Cicer arietinum L.) является одной из перспективных культур среди зернобобовых, возделываемых в нашей Республике особенно для продовольственных целей. Между тем, по питательной ценности нут превосходит все другие виды зерновых бобовых культур. Он обладает такими агрономическими преимуществами как высокая засухоустойчивость и устойчивость к зерновке. Однако сильно заражается болезнью аскихитоза при влажных погодных условиях (Голубев, Булынцев,1988). Поэтому необходимо подобрать такой срок посева, чтобы возможно было получить высокоустойчивый урожай, т.е. один срок осенью -ноябрь; весной - февраль и март месяцы [19].
Выдерживая длительную засуху, нут дает урожай даже в экстремально засушливые годы. Засухоустойчивость нута объясняется тем, что он богат повышенным содержанием связной воды, которая препятствует его увяданию. Кроме того, все растение покрыто железистыми волосками, которые уменьшают испарение влаги [4]. Другой характерной особенностью нута является очень развитая стержневая корневая система, которая проникает в почву на глубину до 2 метров и питает растение влагой [1].
Семена нута содержат много фосфора, калия и магния. Нут - хороший источник лецитина, рибофлавина (витамин B2), никотиновой и пантотеновой кислот, холина. Содержание белка в семенах нута варьирует от 21,2% до 28,0%. Одним из хозяйственно-ценных признаков нута является рост растений. В наших исследованиях рост образцов варьировал в интервале 26 - 75 см. По показателю массы 100 зерен между образцами существует резкое отличие 19,5 - 49,8 г.Местный генофонд нута в основном восприимчив к аскохитозу. Из выделенных нами образцов нута отобраны элитные растения и созданы отдельные линии [18].
Чечевица относится к числу важнейших бобовых культур и имеет большое народнохозяйственное значение. Семена ее характеризуются высоким содержанием белка (27 - 36%), в котором содержатся почти все незаменимые аминокислоты, а также витамины группы В. Важна чечевица и как кормовая культура. В корм употребляют солому, мякину, отходы, полученные при сортировке семян, сено и зеленую массу. Чечевица представляется двумя подвидами: крупносемянным - subsp. macrosperma и мелкосемянным - subsp. microsperma (Braumg) [2].
Чечевица пищевая (Lens culinaris Medik) - это мелкий, сильно ветвящийся однолетник высотой 25-45 см с перисто-сложными листьями, несущими на конце цепкий усик, невзрачными белыми или голубоватыми цветками и короткими бобами, содержащими по 1 -2 уплощенных линзовидных семени. Окраска семян варьируется от светло-зеленой до черной
[13].
Одним из хозяйственно-ценных признаков чечевицы является рост растений, который варьировал в интервале 22-52 см. Число бобов и семян на растении можно условно назвать факторами продуктивности. Среди названных признаков наиболее изменчивы высота растений и число бобов на растении 50-153 шт. В основном нут и чечевица культуры богарного земледелия. Фермеры, выращивающие эти культуры, сталкиваются некоторыми биотическими и абиотическими стрессовыми факторами, ограничивающие увеличения его производства. В этом направлении нами были исследованы местные и интродуцированные генотипы нута и чечевицы из генбанка ICARDA. Генетическое разнообразие форм и сравнительное изучение их в экологически различных зонах республики дали возможность выделить ценнейшие источники, отличающиеся как высокой урожайностью, так и агробиологическими признаками. К ним относятся местные образцы из Джалилабада, Ярдымлы, Акстафы, Масаллы, Кусары, Нахчыванской АР и др. Отобранные образцы отличаются наибольшей пластичностью, т.е. приспособленностью к местным условиям. Испытания местных и интродуцированных сортов позволили выявить ряд перспективных
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
направлений для широкого внедрения производства, а также для целенаправленного использования в качестве исходного материала в селекционном процессе получения новых сортов нута и чечевицы.
В Государственную Комиссию по Испытанию и Охране Селекционных Достижений были представлены новые - высокоурожайный краснозерный сорт чечевицы "Жасмин" и высокорослый, зимостойкий, аскохитоустойчивый и высокоурожайный сорт нута "Джамиля", полученные нами методом повторного индивидуального отбора из коллекции ГСАКОА.
Проведенные исследования показали что, одной из основных задач селекции является подбор подходящих сортов нута и чечевицы с высокой урожайностью и создание на их основе новых сортов, более пригодных для механизированной уборки-высокорослых, с высоким прикреплением нижних бобов, дружно созревающих и неосыпающихся, а также устойчивых к грибным, бактериальным и вирусным болезням.
Так что проведение селекционных работ по созданию новых сортов нута и чечевицы приспособленных к различным аридным экологическим условиям Азербайджана, разработка технологий возделывания, защита их от болезней и вредителей, создание перерабатывающей промышленности - все это актуальные задачи для резкого подъема экономики аграрного сектора.
Без ускорения внедрения новых сортов нельзя добиться серьезного повышения эффективности производства зернобобовых культур. Проведенные исследования показали что, перспективные формы должны способствовать решению ряда таких важных для республики задач, как обеспечение населения высокобелковой продукцией, улучшение экономического положения фермеров, занятых возделыванием этих культур, освоение пока еще пустующих площадей в засушливых зонах, улучшение системы севооборота и плодородия почвы, а также более широкое использование механизации и получение дешевой продукции.
Следовательно, ускорению темпов увеличения производства продукции зерновых бобовых должно уделяться исключительно большое внимание. Научно обоснованно размещение, специализация и концентрация производства зернобобовых культур также будут положительно влиять на повышение экономический эффективности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боднар Г.В., Лавриненко Г.Т. - Зернобобовые культуры. Москва: «Колос» 1977. 18-21 с.
2. Буданова В.И. - Овощные бобовые культуры. Москва: Сельхозгиз, 1958. 3-37 с.
3. Бадина Г. В. - Возделывание бобовых культур и погода. Ленинград: Гидрометеоиздат,1974. 3-5с.
4. Байтаракова К., Кудайбергенов М. С. - Нут - стратегическая культура для Казахстана. Тезисы Международной научной конференции «Селекция и генетика бобовых культур: Современные аспекты и перспективы» 23-26 июня 2014 г. Одесса, Украина. 28-30с.
5. Вавилов Н. И. Избранные сочинения. Генетика и селекция. Москва, "Колос", 1966.
6. Вишнякова М.А. - Основные направления изучения коллекции зернобобовых ВИР на современном этапе. //Генетичш ресурси рослин, 2008, № 6. 9-14 с.
7. Вишнякова М.А., Сеферова И.В. - Соя. Идентифицированный генофонд в коллекции ВИР и его использование в селекции. СПб., 2005. 841-850 с.
8. Высокос Г.П.- Горох и азот. ГОРОХ. (Сборник статей). Москва., Сельхозиздат,1962. 211218 с.
9. Воловченко И.П. Горох. Москва, Сельхозиздат, 1962. 6-8 с.
10. Голубев А.А., Булынцев С.В. и др. Каталог мировой коллекции ВИР. Нут (Устойчивость образцов к аскохитозу). Л.: ВИР.1988. Вып.456. С.28.
11. Доброхлеб И. Ф. и Татаринцев А.И. - Бобовые и зернобобовые культуры. Москва: «Колос», 1966. 3-8с. и 9-11с.
12. Купцов Н.С., Борис И.И. Зернобобовые культуры и их значение в сельскохозяйственном производстве Беларуси [Электронный ресурс]. // http;//old agriculture.by/archives/214. С.2.
13. Леонтьев В.М. - Чечевица. Ленинград: Сельхозгиз, 1960. 16-25 с.
14. Мустафаев И.Д. - Генетический фонд растительных ресурсов - на службу Продовольственной программы Республики. Материалы Республиканской научной конференции «Генетика и селекция на службе Продовольственной программы республики». Баку, «Элм»,1983. 3-11с.
15. Павловская Н.Е. - Белковый комплекс семян зернобобовых культур и перспективы повышения его качества // Научное обеспечение производства зернобобовых и крупяных культур. Орел, 2004. 56-66 с.
16. Шихалиева К.Б. - Изучение новых интродуцированных сортов овощного гороха (Pisum sativum) в целях выявления лучших из них для выращивания на Апшероне. VII Международный симпозиум. Том III "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования". 18-22 июня, 2007. Москва-Пущино. 296-298 c.
17. Шихалиева К.Б. - Соя (Glycine hispida max) - ценнейшая универсальная культура. XVII Международный симпозиум "Нетрадиционное растениеводство. Селекция." 13-21 сентября, 2008. г. Алушта, Симферополь. 297-298 с.
18. Шихалиева К.Б. - Роль зернобобовых культур в обеспечении продовольственной программы потребителей в Азербайджане. Genetik Ehtiyatlar institutunun elmi asarlari. I cild, Baki, "Elm", 2009. 246-252 s.
19. Шихалиева К.Б. - Селекционная оценка коллекций нута и чечевицы в условиях Азербайджана. Материалы XI Международной научно-методической конференции 9-13 июня, 2014. "Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия культурных растений." часть 2, Махачкала, 2014. 194-196 с.
20. По всему миру отмечают запуск годовой инициативы ООН - Международного года зернобобовых-16 [Электронный ресурс]. - // URL: http://tass.ru/press-relizy/2418693 (дата обращения 01.03.2016).
