CC BY
32
ВЕСТНИК БЕЛОРУССКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
АКАДЕМИИ № 4 2018
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, СЕЛЕКЦИЯ, РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК 633.16:581.16
ОЦЕНКА СТЕКЛОВИДНОСТИ ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ ЯРОВОГО КРУПЯНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
И. А. ПЕТУХОВА, В. К. РЯБЧУН, В. А. МУЗАФАРОВА, Е. И. ПАДАЛКА
Институт растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН, г. Харьков, Украина, 61060, e-mail: [email protected], [email protected]
(Поступила в редакцию 15.02.2018)
В условиях восточной части Левобережной лесостепи Украины оценена стекловидность зерна 189 образцов ячменя ярового и факторы, влияющие на ее формирование. Установлено, что стекловидность зерна ячменя зависит от длительности вегетационного периода и температур во время формирования и налива зерна, плёнчатости сорта. Голозерные образцы имели высокую стекловидность (>70 %), превышающую пленчатые сорта; высокие температуры воздуха и, как следствие, короткий вегетационный период ячменя, что способствовало увеличению стекловидности зерна. Как правило, чем выше содержание белка в зерне, тем выше стекловидность. Анализ зерна позволяет распределить исходные сорта на три группы: высокостекловидные - больше 60 %, среднестекловидные - 40-60 % и низкостекловидные - меньше 40 %. Сорта Совiра, Прерiя (UKR); Анна, Омский 90, Золотник (RUS), все голозерные образцы: Ахллес, Гатунок (UKR); Оскар, Голозерный 1 (RUS) характеризуются высокой стекловидностью (больше 60 %). Таким образом, эти сорта можно рекомендовать в качестве родительских форм в селекционных программах для создания сортов ячменя крупяного направления.
Ключевые слова: ячмень яровой, сорта, стекловидность зерна, пленчатый, голозерный.
In the conditions of the eastern part of Left-bank Forest-Steppe of Ukraine, the glassiness of 189 spring barley samples and the factors influencing its formation were evaluated. It has been established that the glassiness of barley grain depends on the duration of growing season and temperatures during the formation and filling of the grain, and the hoodness of the variety. Naked samples had a high glassiness (> 70 %) exceeding the filmy varieties; high air temperatures and, as a result, the short growing season of barley, contributed to an increase in the glassiness of grain. As a rule, the higher the protein content in the grain, the higher the glassiness. Analysis of the grain allows you to distribute the original varieties into three groups: high glassiness - more than 60 %, medium glassiness - 40-60 % and low glassiness - less than 40 %. Varieties Sovira, Preriia (UKR); Anna, Omsk 90, Zolotnik (RUS), all bare samples: Ahilles, Gatunok (UKR); Oscar, Holozerny 1 (RUS) are characterized by high glassiness (more than 60%). Thus, these varieties can be recommended as parental forms in breeding programs for creating barley varieties of cereal direction.
Key words: spring barley, varieties, grain vitreousness, membranous, bare.
Введение
Зерно ячменя ярового широко используют в сельском хозяйстве в качестве корма для животных, в пивоваренной, а также в пищевой промышленности для изготовления крупы и муки [1, 2]. По консистенции эндосперма оно значительно различается. Эти различия хорошо видны на поперечном срезе зерна по стекловидности. Для получения качественной крупы большое значение имеет стекловидность зерна, так как наибольший выход крупы получают при переработке стекловидного зерна ячменя. Стекловидность зерна имеет важное значение и для получения муки [3]. В промышленности ячменную муку используют для обогащения хлебобулочных и кондитерских изделий. Обогащение пшеничной муки первого сорта добавлением ячменной муки увеличивает содержание витаминов группы В в хлебе на 7-10 % и удовлетворяет суточную потребность человека в витаминах на день с минимальной энергетической ценностью 198 ккал на 100 г [4]. Поэтому в последние годы селекцию ячменя все больше направляют на повышение качества зерна, в том числе по показателю стекловид-ности.
Стекловидный эндосперм обладает большей механической прочностью, чем мучнистый. В процессе размола стекловидный эндосперм образует большое количество крупок, что очень важно для получения муки высокого качества. Такая мука выше ценится как добавка при выпечке хлеба. Мучнистый эндосперм измельчается в порошок. Поэтому стекловидное зерно обладает более высокими мукомольными качествами [5, 6].
За последние годы в коллекцию включены образцы различного происхождения, уровень стекло-видности которых требует изучения.
Цель исследования - оценить исходный материал ячменя ярового и выделить сорта с высоким уровнем стекловидности.
Основная часть
Изучали 189 образцов ячменя ярового (Hordeum vulgare L.) отечественной и зарубежной селекции двух подвидов (distihon - двурядные, vulgare - шестирядные) 11 разновидностей: двурядные плёнчатые - nutans, medicum, inerme, deficiens, submedicum, subinerme, erectum; двурядные голозерные - glabrinudum, nudum; шестирядные пленчатые - pallidum, rikotense. Большинство из них из Украины 38 % и России 32 %, а также Канады 6 %, Германии 6 %, Беларуси 5 %, Франции 4 %, Казахстана 3 %,Чехии 2 %, Великобритании, Дании, Эстонии, Норвегии, Сербии, Сирии по 1 %.
Исследование осуществляли в лаборатории генетических ресурсов зерновых культур Национального центра генетических ресурсов растений Украины (НЦГРРУ) Института растениеводства имени В. Я. Юрьева НААН. Опыты проведены в соответствии с требованиями селекционных полевых экспериментов. Коллекционные образцы высевали в ранние сроки селекционной сеялкой ССФК-7 по предшественнику горох с нормой высева 500 всхожих зерен на 1 м2 с глубиной заделки семян 4-6 см. Учетная площадь делянки 2 м2. Ширина междурядий 15 см. Национальный стандарт - Взiрець (UKR) высевали через 20 коллекционных образцов.
Погодные условия 2014-2016 гг. в период вегетации ячменя ярового были благоприятными для роста и развития растений как по температурному режиму, так и по уровню влагообеспеченности, что способствовало формированию высокого урожая ячменя. В период посев-всходы 2014-2016 гг. среднесуточная температура составляла почти 10 °С. Сумма осадков была в 2014 г. - 47 мм, в 2015 г. -71,4 мм, в 2016 г. - 64,7 мм. В фазы кущения и трубкования отмечалось превышение температуры от средней многолетней на 0,9-3,5 °С с достаточным количеством осадков, большей от средней многолетней нормы на 26,6 мм в 2014 г. и на 48,0 мм в 2016 г. Это дало возможность растениям нормально раскуститься, выйти в трубку и сформировать хороший колос. Количество осадков в 2015 г. в эти фазы было на уровне среднего многолетнего значения. В период формирование-созревание зерна средняя температура в 2014-2016 гг. была на уровне многолетней 22,5-23,3 °С, а количество осадков в этот период в 2014-2015 гг. было меньше нормы на 22,8-29,1 мм. В 2016 г. количество осадков превышало среднюю многолетнюю норму на 34,7 мм.
Стекловидность ячменя определяли по ГОСТу 10987-76 (Зерно. Методы определения стекловидности) [7] на диафаноскопе ДСЗ-2 путем просвечивания зерна. Из очищенного зерна выделяли без выбора 100 целых зерен. Заполняли ячейки кассеты зерном и помещали в прибор. При включенной лампе просматривали зерна каждого ряда в проходящем свете [8, 91. В зависимости от консистенции зерно распределяли на стекловидное - зерно полностью просвечивалось, полустекловидное - зерно просвечивалось частично и мучнистое - зерно не просвечивалось совсем [10].
Стекловидность ячменя ярового характеризовали показателем, выраженным в процентах по отношению к 100 зернам. Как свидетельствуют полученные результаты, стекловидность зерна варьировала от 18 % до 94 %. На основе наших исследований разработана шкала распределения стекловидности зерна: высокостекловидные - больше 60 %, среднестекловидные - 40-60 % и низкостекловидные -меньше 40 %.
Группу высокостекловидных (больше 60 %) составляют 26,3 % изученных сортов, среди них пленчатые Совiра, 1лот, Варiант (UKR); Омский 90, Золотник, Бахус, Натали (RUS), а также голозерные образцы Ахшлес, Гатунок (UKR); Оскар, Голозерный 1 (RUS). К среднестекловидным (40-60 %) относятся 61,1 % сортов, среди них Святомихайлiвський, 1мщж, Сонцедар (UKR); Приазовский 9, Поволжский 65, Нутанс 533, Эколог (RUS); Бурштын, Зубр, Магутны, Бровар (BLR) и др. Группу низкостекловидных (менее 40 %) составляли 12,6 % сортов, среди них Гермес, Хорс, Взiрець (UKR); Азов, (RUS); Poet (DNK).
Высокие температуры воздуха и, как следствие, сокращение вегетационного периода ячменя в наших исследованиях способствовало к увеличению стекловидности зерна. Вегетационный период ячменя в 2015 и 2016 гг. был короче, чем в 2014 г. на 5-21 день, что привело к повышению уровня стекловидности зерна ячменя на 2-29 % (табл. 1). При этом температура воздуха в июне 20152016 гг. была выше на 11,9-12,8 °С, чем в 2014 г. На такую связь стекловидности с температурным режимом также указывает Козьмина Н. П. [11].
Для установления уровня зависимости стекловидности зерна и среднесуточной температуры воздуха в период вегетации ячменя ярого определения коэффициент корреляции. Сорта ячменя ярового показали высокую, среднюю и несущественно позитивную зависимость. Выделены образцы, у которых формирование стекловидности тесно зависит от среднесуточной температуры воздуха. Это сорта: Гатунок, Совiра, Донецький 12, Сока, Водограй (UKR); Голозерный 1, Оскар, Анна, Омский 90 Таловский 9 (RUS); Каройский, Карагандинский 5 (KAZ); Якуб, Бровар (BLR) (г = 0,67-1,00). Эти образцы формировали в 2015-2016 гг. высокий уровень стекловидности (61-94 %).
Образец Разновидность Страна происхождения Вегетационный период, дней Стекловидность, %
2014 г. 2015 г. 2016 г. средний 2014 г. 2015 г. 2016 г. средняя
Пленчатые двурядные
CoBipa var. nutans UKR 89 67 80 78 68,1 71,0 72,5 70,5
Алегро var. nutans UKR 89 68 75 77 49,0 53,0 59,0 53,7
Аспект var. nutans UKR 88 69 81 79 43,0 44,0 46,0 44,3
Баскак var. nutans UKR 89 69 78 79 48,0 61,5 54,0 54,5
Пpеpiя var. medicum UKR 88 68 80 79 53,0 59,5 68,0 60,1
Сварожич var. nutans UKR 89 70 80 80 45,0 53,5 60,0 52,3
CxÍAHm var. nutans UKR 87 69 80 79 49,0 50,5 51,0 50,1
Задонский 8 var. medicum RUS 88 69 80 79 48,0 52,5 62,0 50,3
Омский 90 var. medicum RUS 87 69 82 79 51,0 68,0 70,0 63,0
Биом var. nutans RUS 87 69 80 79 55,0 56,5 67,0 59,5
Гастинец var. nutans BLR 89 71 81 80 56,0 50,0 65,0 57,0
Якуб var. deficiens BLR 89 72 81 81 48,0 65,0 61,0 58,0
Бурштын var. erectum BLR 89 68 81 79 58,0 55,0 68,0 60,0
В среднем по сортам 88 69 80 79 51,6 56,9 61,8 56,4
Голозерные двурядные
Гатунок var. nudum UKR 89 68 81 79 72,0 77,5 87,0 78,8
Ахшлес var. glabrinudum UKR 88 72 81 80 77,0 89,0 90,0 85,0
Майский var. nudum RUS 87 69 80 79 64,0 74,0 93,0 77,0
Голозерный 1 var. nudum RUS 92 70 72 78 66,0 79,0 87,0 80,8
Оскар var. nudum RUS 81 74 72 76 64,0 77,0 89,0 77,0
В среднем по сортам 87 71 77 78 68,6 79,3 89,2 79,7
НСР 0,05 0,59 0,44 0,82 0,27 2,77 3,37 4,00 3,42
Высокую стекловидность зерна в среднем за 2014-2016 гг. формировали сорта CoBipa (70,5 %), Прер1я (60,1 %) (UKR); Омский 90 (63,0 %), Биом (59,5 %) (RUS). Все голозерные образцы: Ахiллес (85,0 %), Гатунок (78,8 %) (UKR); Оскар (77,0 %), Майский (77,0 %), Голозерный 1 (80,8 %) (RUS) имели самый высокий уровень стекловидности. Стекловидность голозерных сортов на 24 % выше по сравнению с пленчатыми двурядными.
Параметры адаптивности определяли по методикам В. В. Хангильдина, М. А. Литвиненко [12], а также А. В. Кильчевского, Л. В. Хотылевой [13]. Для оценки генотипов было проведено определение параметров адаптивности у выделенных образцов по уровню стекловидности и длительности вегетационного периода. По результатам определения коэффициента вариации длительности вегетационного периода выделен сорт голозерного ячменя Оскар с высоким уровнем стабильности V= 6,2 % (табл. 2).
Таблица 2. Параметры адаптивности по длительности вегетационного периода и стекловидности зерна, 2014-2016 гг.
Образец Страна проис-хождения Параметры адаптивности по длительности вегетационного периода Параметры адаптивности стекловидности зерна
мах, дн. мт, дн. V,% ^m Sc ÜS, % мех, % мт, % V,% ^m Sc ÜS, %
Пленчатые двурядные
Coвipa UKR 89,0 67,0 14,2 5,50 68,4 85,8 72,5 68,1 3,2 22,2 68,6 96,8
Алегро UKR 89,0 68,0 13,9 5,54 66,6 86,1 59,0 49,0 9,4 5,7 48,9 90,6
Аспект UKR 88,0 69,0 12,2 6,49 70,9 87,8 46,0 43,0 3,4 12,8 42,7 96,6
Баскак UKR 89,0 69,0 12,7 6,23 70,1 87,3 61,5 48,0 12,4 4,4 48,3 87,6
Пpеpiя UKR 88,0 68,0 12,7 6,20 70,9 87,3 68,0 53,0 12,5 4,8 53,1 87,5
Сварожич UKR 89,0 70,0 11,9 6,73 71,9 88,1 60,0 45,0 14,4 3,6 45,6 85,6
Cхiдний UKR 87,0 69,0 11,5 6,88 71,7 88,5 51,0 49,0 2,1 24,1 49,2 97,9
Задонский 8 RUS 88,0 69,0 12,1 6,54 70,9 87,9 62,0 48,0 14,2 3,5 40,8 85,8
Омский 90 RUS 87,0 69,0 11,8 6,72 71,7 88,2 70,0 51,0 16,6 3,8 56,7 83,4
Биом RUS 87,0 69,0 11,5 6,88 71,7 88,5 67,0 55,0 11,0 5,4 52,8 89,0
Гастинец BLR 89,0 81,0 11,3 7,10 71,9 88,7 65,0 50,0 13,3 4,3 50,0 86,8
Якуб BLR 89,0 81,0 10,5 7,71 73,7 89,5 65,0 48,0 15,3 3,8 51,8 84,7
Бурштын BLR 89,0 81,0 13,4 5,89 70,1 86,6 68,0 55,0 11,3 5,3 52,9 88,7
Голозерные двурядные
Гатунок UKR 89,0 68,0 13,4 5,89 70,1 86,6 87,0 72,0 9,6 8,2 71,4 90,4
Ахшлес UKR 88,0 72,0 10,0 7,98 72,7 90,0 90,0 77,0 8,5 10,0 80,3 91,5
Майский RUS 87,0 69,0 11,5 6,88 71,7 88,5 93,0 64,0 19,1 4,0 63,8 80,9
Голозерный 1 RUS 92,0 70,0 15,6 5,00 66,1 84,4 87,0 66,0 13,1 6,2 75,0 86,9
Оскар RUS 81,0 72,0 6,2 12,22 71,3 93,8 89,0 64,0 16,2 4,7 66,6 83,8
Разница в длительности вегетационного периода этого сорта по годам является минимальной по сравнению с другими сортами из этой выборки. Для характеристики, а также отбора стабильных генотипов был определен показатель гомеостатичности (Нот) как параметр, характеризующий стабильность сорта в разные по условиям годы, а также селекционную ценность (Sc) и агрономическую стабильность (As, %). Наиболее ценные генотипы - это сорта с максимальными значениями по данным параметрам. Высокую гомеостатичность по длительности вегетационного периода имеет голозерный сорт Оскар (12,22) (RUS). Высокой селекционной ценностью в пределах 71,3-73,7 характери-зируются пленчатые образцы Сварожич, Схщний (UKR); Биом, Омский 90 (RUS); Якуб (BLR) голозерные образцы Ахшлес (UKR); Майский, Оскар (RUS). При этом голозерные сорта Оскар (93,8 %) и Ахшлес (90,0 %) выделены по агрономической стабильности с максимальным значением, превышающим 70 %.
С низким коэффициентом вариации по стекловидности (2,1-9,6 %) выделены пленчатые сорта Схщний, Совiра, Аспект, Алегро (UKR), голозерные Ахшлес, Гатунок (UKR). Наивысшей гомеоста-тичностью (10,0-24,1) и агрономической стабильностью (91,5-97,9 %) характеризируются пленчатые сорта Схщний, Совiра, Аспект (UKR) и голозерный сорт Ахшлес (UKR). А по всем параметрам адаптивности по стекловидности следует отметить образцы Совiра и Ахшлес, имеющие значительную селекционную ценность для создания сортов, характеризирующиеся стабильным формированием высокой стекловидности. Сорт Ахшлес имеет высокую стекловидность с низким колебанием периода вегетации по годам изучения. Стекловидность связана также с накоплением белка в зерне ячменя. Результаты исследований подтвердили, что стекловидный эндосперм ячменя содержит больше белка по сравнению с мучнистым (табл. 3).
Таблица 3. Стекловидность зерна и содержание белка в зерне %, 2014-2015 гг.
Образец Разновидность Страна происхождения Содержание белка, % Стекловидность, %
2014 г. 2015 г. среднее 2014 г. 2015 г. средняя
Пленчатые
1нклюзив var. nutans UKR 13,80 12,84 13,32 64,0 54,5 59,3
Косар var. inerme UKR 14,66 11,77 13,21 57,0 52,5 54,8
1мвдж var. nutans UKR 14,76 13,25 14,00 58,0 48,5 53,3
Азов var. nutans RUS 18,40 11,49 14,94 54,0 35,5 44,8
Анна var. nutans RUS 13,51 10,63 12,07 71,0 67,0 69,0
Золотник var. medicum RUS 15,10 10,96 13,03 68,0 64,0 66,0
Гастинец var. nutans BLR 18,20 11,90 15,05 56,0 50,0 57,0
Якуб var. deficiens BLR 16,90 13,65 15,28 48,0 65,0 58,0
Бурштын var. erectum BLR 15,90 12,10 14,00 58,0 55,0 60,0
Голозерные
Гатунок var. nudum UKR 17,66 11,90 14,78 72,0 77,5 60,8
Ахшес var. glabrinudum UKR 17,10 13,98 15,54 77,0 89,0 72,0
Майский var. nudum RUS 17,31 13,39 15,35 64,0 74,0 69,0
В 2014 г. сорта 1нклюзив, 1мщж, Гатунок, Ахшес (UKR); Майский (RUS) имели высокое содержание белка в зерне (больше 13 %) и высокую стекловидность (больше 60 %). Однако у некоторых образцов высокая стекловидность зерна может сочетаться со средним содержанием белка - сорт Анна (RUS).
Стекловидность зерна связана с его пленчатостью. Результаты показали, что голозерные двуряд-ные образцы были высокостекловидными (> 60 %) - Ахшлес, Гатунок (UKR); Оскар, Голозерный 1, Майский (RUS). Среди пленчатых были представлены двурядные и многорядные сорта. Все многорядные образцы имели среднюю стекловидность (44,0-57,0 %) - Тулеевский, Казьминский (RUS); Береке (KAZ); AC Maple, AC Alma (CAN), а стекловидность зерна пленчатых двурядных сортов варьировала от низкой (27,0 %) - Poet (DNK) до высокой (79,0 %) - Оленек (RUS).
Согласно «Положению о регистрации коллекций образцов генофонда растений в Национальном центре генетических ресурсов растений Украины» зарегистрированы четыре сорта ячменя ярового с комплексом ценных хозяйственных признаков и крупяных свойств - Совiра, Дорщний, Сока, Водо-грай (белок больше 14 %, масса 1000 зерен больше 44 г, выравненность зерна больше 85 % и стекловидность зерна больше 50 %) (Свидетельства №1544, 1545, 1546, 1547 от 15.11.2016 г.).
Заключение
Таким образом, в результате исследований выделены сорта с высоким стабильным показателем стекловидности (больше 60 %) - Совiра, Прерiя (UKR); Анна, Омский 90, Золотник (RUS) и все голозерные образцы: Ахшлес, Гатунок (UKR); Оскар, Голозерный 1 (RUS). Эти сорта можно рекомендовать в качестве родительских форм в селекционных программах для создания сортов ячменя крупяного направления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беляков, И. И. Технология выращивания ячменя / И. И. Беляков. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 119.
2. Коданев, И. М. Ячмень / И. М. Коданев. - М.: Колос. - 1964. - С. 239.
3. Борисоник, З. Б. Ячмень яровой / З. Б. Борисоник. - М.: Колос, 1974. - С. 255.
4. Экструдаты зерна в производстве хлебобулочных изделий / В. И. Демченко [и др.] // Хлебопечение России. - 2003. -№ 5. - С. 16-17.
5. Рыбалка, А. И. Оценка показателей пищевой ценности зерна ячменя (Hordeum vulgare L) / А. И. Рыбалка, С. С. Полищук, З. В. Щербина // Сборник научных трудов СГИ - НЦНС. - 2016. Вып. 28 (68). - С. 56-67.
6. Зооинженерный факультет МСХА Тема: зерноведение, зерно и зерновые культуры. - Режим доступа: http://www.activestudy.info/steklovidnost-zerna/. - Дата доступа: 10.02.2018.
7. Методы определения стекловидности зерна. ГОСТу 10987-76. - Изд-во Гос. стандарт « Зерно и продукты его переработки ». - М., 1995.
8. Андросова, О. Г. Практикум по хранению и технологии сельскохозяйственных продуктов. / О. Г. Андросова. -Харьков, 1979. - С. 1-89.
9. Кравцов, А. И. Товароведная оценка качества продукции растениеводства: лабораторный практикум / А. И. Кравцов, Л. Н. Кравцова, Н. А. Козлов. - Горки: БГСХА, 2012. - С. 155.
10. Рыбалка А. И. Современные направления улучшения качества зерна ячменя / А. И. Рыбалка, М. М. Копусь, Д. П. Донцов // Аграр. вестн. Юго-Востока. - 2009. - № 3. - С. 24-27.
11. Козьмина, Н. П. Биохимия зерна и продуктов его переработки Н. Г. Козьмина. -М.: Колос,1976. - 376 с.
12. Хангильдин, В. В. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы / В. В. Хангильдин, Н. А. Литви-ненко // Науч.-тен. Бл. ВСГИ. - 1981. - Вып. 1 (39). - С. 8-14.
13. Кильчевский, А. В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, диференцирующей способности среды. Сообщение I. Обоснование метода / А. В. Кильчевский, Л. В. Хотылева // Генетика. - 1985. - Т. XXI.-№ 9. - С. 481-489.
