CC BY
45
УДК 633.18:631.52:631.523
РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТЬ ЗЕРНА РИСА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СОРТОВ В СВЯЗИ С МЕСТОПОЛОЖЕНИЕМ ЗЕРНОВОК
В МЕТЕЛКЕ*
С.В. ГАРКУША, доктор сельскохозяйственных наук, директор
Н.Г. ТУМАНЬЯН, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: tngerag@yandex.ru)
Т.Б. КУМЕЙКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
К.К. ОЛЬХОВАЯ, младший научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт риса, пос. Белозерный, 3, Краснодар, 350921, Российская Федерация
Резюме. С целью изучения качества зерна риса из различных частей метелки проведены исследования 10 сортов селекции ВНИИ риса урожая 2014, 2015 гг., выращенных на демонстрационном участке ВНИИ риса в п. Белозерном Краснодарского края. Определяли следующие признаки качества зерна из различных частей метелки: масса 1000 абсолютно сухих (а.с.) зерен, размеры зерновки, плен-чатость, стекловидность. Разнокачественность зерновок риса по технологическим признакам обусловлена их расположением в метелке. Масса 1000 зерен из верхних частей метелок была выше, чем из нижних, на 0,4-2,5 г, отношение длины зерновки к ширине выше - на 0,1-0,2 (кроме сорта Олимп, у которого величины этих показателей были практически одинаковыми). Достаточно высокие различия по трещиноватости зерна отмечены у Атланта (31%), однако у остальных сортов они не превышали 2-6%. К группе сортов с низкой трещиноватостью и вертикальной метелкой отнесены Хазар, Соната, Диамант и Олимп. В зависимости от местоположения на метелке зерновки несколько различались по форме: в верхней части они были более удлиненными, в нижней - более утолщенными. Сорта Олимп, Кураж, Соната, Фаворит, Крепыш, Диамант имели менее выраженную разнокачественность зерна. Сорт Хазар по всем технологическим признакам отнесен к группе со средним варьированием в связи с местоположением зерновок в метелке. Сонет, Анаит и Атлант - сорта с высоким варьированием технологических признаков в метелке. В связи с положительным влиянием однородности качества в партиях, поставляемых для переработки, на конечный продукт (крупу), рекомендуется вести селекцию риса на снижение показателя разнокачественности зерновок в метелке. Сорта с незначительным изменением технологических признаков качества в зависимости от местоположения зерновок в метелке Олимп и Кураж можно рекомендовать для использования в селекционных программах в качестве источников ценных признаков.
Ключевые слова: рис, разнокачественность зерна, технологические признаки качества зерна, стекловидность, отношение длины зерновки к ширине, масса 1000 абсолютно сухих зерен.
Для цитирования: Разнокачественность зерна риса отечественных сортов в связи с местоположением зерно-вокв метелке/С.В. Гаркуша, Н.Г. Туманьян, Т.Б. Кумейко, К.К. Ольховая // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 8. С. 52-55.
Эффективность процесса переработки риса зависит от однородности зерновой массы по основным технологическим признакам качества, к которым относятся крупность, стекловидность, трещиноватость, величина, выход крупы. Эти параметры определяют качество производимого рисопродукта.
В соцветии метелка созревание зерен происходит неравномерно. У риса цветение в ее верхней части начинается на 2-5 дн. раньше, чем в нижней, соответственно зерновки из верхней части раньше достигают фазы полной спелости. В связи с этим даже при своевременной уборке в зерновой массе содержатся зерновки разных фаз спелости (молочной, восковой, полной).
Ранее было показано, что продолжительность формирования и налива зерновок в нижней части метелки меньше, чем в верхней, что служит причиной сокращения поступления ассимилятов и формирования менее полноценных семян [1]. При изучении фактора ветвистости метелки установлено, что он не оказывает существенного влияния на пленчатость и ширину зерновки. Стекловидность зерна на первичных веточках выше, чем на вторичных [2]. Доказано различие минерального состава, содержания белка и амилозы в зерновках в зависимости от их местоположения в метелке [3, 4]. Разнокачественность зерна в метелке увеличивается при неблагоприятных погодных условиях, особенно при низкой генотипической устойчивости к абиотическим стрессам [5]. Кроме того, была установлена разнокачественность зерна в метелке по признакам выход крупы, масса 1000 зерен [6]. С увеличением крупности зерновки снижается ее пленчатость и увеличивается выход крупы [7].
Цель исследований - изучить технологические признаки качества зерна риса российских сортов в связи с местоположением в метелке; выделить лучшие генотипы для вовлечения их в селекционный процесс.
Условия, материалы и методы. Исследования проведены в 2014-2015 гг. на демонстрационном участке Агроотдела ВНИИ риса (г. Краснодар). Почва опытного участка рисовая, лугово-черноземная, содержание общего гумуса в пахотном горизонте 4,2%, легкогидролизуемого азота - 7,3 мг/100 г, общего -0,22%; подвижного фосфора - 2,9 мг/100 г и обменного калия - 37,4 мг/100 г, рН - 7,5. Исследования проводили по методике А.С. Радова [8].
Сумма эффективных температур в вегетационный период 2014 г. была выше средних многолетних данных на протяжении всего периода вегетации риса. В 2015 г. до июня месяца сумма эффективных температур не превышала норму. С июля они возросли, но не оставались ниже, чем в 2014 г. (табл. 1).
Условия вегетации риса в 2014 г. характеризовались меньшим количеством осадков, чем в 2015 г. и в сравнении со средними многолетними данными. Вегетация растений в 2014 г. проходила в более засушливых, по сравнению с 2015 г., условиях. Лишь в конце фазы восковой спелости зерна сумма осадков достигла 56 мм.
Материалом для исследования послужило зерно сортов селекции ВНИИ риса Хазар, Атлант, Соната, Олимп, Фаворит, Сонет, Диамант, Крепыш, Анаит,
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Краснодарского края (№ 16-47-230000).
Таблица 1. Сумма эффективных температур (выше 10° С) в апреле-сентябре, сумма осадков за июнь-
сентябрь подекадно, 2014-2015 гг., °С (АМП Белозерный)
Год Сумма эффективных температур (декада, месяц)
1 1 2 1 3 1 1 2 1 3 1 1 2 1 3
апрель май июнь
Средняя многолетняя — — 28 78 146 250 345 449 562
2014 7 49 77 138 239 362 484 593 709
2015 5 16 40 63 130 248 360 489 610
июль август сентябрь
Средняя многолетняя 687 819 971 1108 1235 1363 1456 1530 1586
2014 846 1009 1187 1363 1537 1690 1844 1934 1983
2015 758 875 1051 1232 1299 1363 1500 1602 1738
сумма осадков ( июнь - август, подекадно), мм
июнь июль август
Средняя многолетняя 22 23 22 21 20 19 17 16 15
2014 52 17 4 16 8 2 0 0 0
2015 5 59 91 4 2 48 0 18 78
Кураж. Они были сгруппированы по форме метелки: вертикальная; пониклая или полупониклая. Зерно отбирали и анализировали с верхней и нижней частей метелок.
Массу 1000 абсолютно сухих (а.с.) зерен определяли по ГОСТ 10842-89, пленчатость - согласно ГОСТ 10843-76 на шелушильной установке Ба!аке [9-12], линейные размеры и отношение длины шелушенной зерновки к ширине - с использованием сканера (система анализа изображений LA 2400, WinFOLIA, WinRHIZO, WinSEEDLE, Канада).
Результаты и обсуждение. Перед проведением работы было сделано предположение, что величины показателей признаков качества зависят от местоположения зерновок.
У сортов с вертикальной метелкой зерновки с верхней и нижней частей метелки различались по массе 1000 а.с. зерен, пленчатости и трещиновато-сти (табл. 2). Так, у сортов Атлант и Олимп отличия по массе 1000 а.с. зерен составили 0,4 и 0,9 г, соответственно, Хазар и Диамант - 1,8 и 1,9 г. При этом у зерна из верхней части метелки величина этого показателя была выше, чем из нижней.
Достаточно большие различия по трещиноватости зерна отмечены у Атланта (31%), однако у остальных
сортов они не превышали 2-6%. К группе сортов с низкой трещиноватостью и вертикальной метелкой мы отнесли Хазар, Соната, Диамант и Олимп. Характер изменения технологических признаков качества их зерна не зависел от формы метелки.
Сорта Фаворит, Сонет, Анаит, Крепыш и Кураж имеют пониклую и полупониклую метелку. Масса 1000 а.с. зерен у сортов Кураж, Крепыш, Фаворит варьировала от 0,8 до 1,2 г, а у сортов Анаит и Сонет разница достигала 3,1 и 1, 7 г, соответственно.
Стекловидность зерна с верхней части метелки была выше, чем с нижней, только у сорта Фаворит (на 5%), у остальных она практически не зависела от местоположения зерновки. Пленчатость зерен с разных частей метелки у большинства сортов варьировала от 0,5 до 1,0%, а у сорта Сонет достигала 2,3%. Низкими абсолютными величинами трещиноватости характеризовался сорт Кураж (1,3%). Кроме того, он, а также сорта Фаворит и Крепыш, имели незначительные различия по трещиноватости зерна с верхней и нижней части метелки - 2-3%, тогда как у Сонета и Анаита они достигали 23-24%.
Варьирование размеров зерновок в метелке -нежелательный признак, поскольку снижает их тех-
Таблица 2. Технологические признаки качества зерна из разных частей метелки сортов риса, урожай 2014-2015 гг.
Сорт Часть метелки Масса 1000 а.с. Пленча- Стекловид- Трещино-
зерен, г тость,% ность,% ватость,%
Вертикальная метелка
Хазар верхняя 23,3 21,3 96 9
нижняя 21,5 20,3 94 3
Атлант верхняя 23,2 20,8 99 38
нижняя 22,8 19,3 97 7
Соната верхняя 25,6 20,5 93 5
нижняя 24,1 22,1 91 2
Диамант верхняя 24,7 20,0 95 6
нижняя 22,8 21,0 99 3
Олимп верхняя 21,1 21,8 98 2
нижняя 20,2 22,1 94 0
НСР05 0,51 0,36 1,6 2,0
Полупониклая и пониклая метелка
Фаворит верхняя 28,5 20,7 96 13
нижняя 27,3 21,3 91 11
Сонет верхняя 24,5 20,6 98 37
нижняя 22,8 18,3 97 14
Анаит верхняя 36,8 20,5 78 35
нижняя 33,7 21,5 78 11
Крепыш верхняя 32,7 19,5 85 17
нижняя 31,6 21,0 85 14
Кураж верхняя 22,8 20,3 99 3
нижняя 22,0 19,7 98 1
НСР05 0,24 0,24 1,8 1,4
Таблица 3. Показатели формы зерновки и выхода крупы из разных частей метелки (вертикальная метелка) сортов риса, урожай 2014-2015 гг.
Сорт Часть метелки Размеры зерновки, мм l/b * Общий выход крупы,% Содержание целого ядра в крупе,%
длина ширина толщина
Вертикальная метелка
Хазар верхняя 5,7 2,7 1,8 2,1 68,6 89,7
нижняя 5,6 2,9 1,9 1,9 69,8 95,8
Атлант верхняя 5,3 2,8 2,0 1,9 69,1 81,7
нижняя 5,2 3,0 2,0 1,7 69,7 92,6
Соната верхняя 5,3 3,2 2,1 1,6 67,4 97,0
нижняя 5,2 3,2 2,1 1,6 68,3 99,0
Диамант верхняя 5,8 2,8 2,0 2,1 67,9 96,9
нижняя 5,7 2,9 2,0 2,0 67,8 96,7
Олимп верхняя 5,9 2,8 2,0 2,1 67,5 96,0
нижняя 5,9 2,9 2,0 2,0 67,7 97,8
НСР05 0,53 1,02
Полупониклая и пониклая метелка
Фаворит верхняя 7,0 2,8 1,9 2,5 65,6 78,2
нижняя 6,6 2,8 2,0 2,4 66,3 81,6
Сонет верхняя 6,1 2,9 2,1 2,1 69,4 59,5
нижняя 6,0 3,0 2,2 2,0 69,8 89,6
Анаит верхняя 7,5 3,3 2,3 2,3 63,6 37,9
нижняя 7,2 3,4 2,3 2,1 62,7 69,2
Крепыш верхняя 7,4 3,1 2,1 2,4 64,0 70,9
нижняя 7,3 3,0 2,0 2,4 63,9 72,3
Кураж верхняя 7,3 2,4 2,1 3,0 67,7 91,6
нижняя 7,2 2,5 1,9 2,9 66,4 92,5
НСР05 0,24 1,25
- отношение длины зерновки к ширине
нологические качества. В наших исследованиях у образцов с вертикальной метелкой длина зерновки уменьшалась сверху вниз на 0,1 мм, кроме сорта Олимп, у которого она оставалась постоянной (табл. 3). Ширина зерновок у этих сортов, как правило, возрастала на 0,2 мм (Хазар, Атлант) и 0,1 мм (Диамант, Олимп), кроме сорта Соната, у которого она оставалась неизменной.
Показатели общего выхода крупы у сортов с вертикальной метелкой отличались на 0,1-0,9% (достоверно у сортов Хазар, Атлант и Соната); с пониклой и полупониклой - от 0,1 до 1,3% (достоверно у сортов Фаворит, Сонет, Анаит и Кураж). У сортов Диамант, Крепыш, Анаит и Кураж общий выход крупы был выше в верхней части метелки, Хазар, Атлант, Соната, Олимп, Фаворит, Сонет - в нижней.
Содержание целого ядра в крупе определяет возможность выработки из партии риса продукции высшего и первого сортов. У образцов с вертикальной метелкой величина этого показателя варьировала незначительно у Хазара (на 6,1%), Сонаты (на 2,0%), Олимпа (1,7%), у Диаманта он не изменялся.
У сортов с полупониклой и пониклой метелкой Сонет, Анаит и Кураж ширина зерновки возрастала сверху в низ на 0,1 мм, у сорта Фаворит оставалась неизменной, а у крупнозерного сорта Крепыш -уменьшалась на 0,1 мм.
Толщина зерновки снижалась у сортов Крепыш и Кураж на 0,1-0,2 мм, возрастала у Фаворита и Сонета на 0,1 мм. В зависимости от местоположения на метелке зерновки несколько различались по форме: в верхней части они были более удлиненными, в нижней - более утолщенными. В связи с этим величина признака «отношение длины зерновки к ее ширине» возрастала на 0,1 (Диамант, Олимп) и 0,2 мм (Хазар, Атлант), кроме сортов Крепыш и Соната у которых форма не изменялась.
У сортов с пониклой и полупониклой метелкой содержание целого ядра в крупе различалось на 0,931,3%, достоверно - сорта Фаворит, Сонет, Анаит и Крепыш. У Сонета и Анаита разница достигала 30,1 и 31,3%, соответственно (см. табл. 3).
По характеру изменчивости технологических признаков качества зерна мы разделили изученные сорта риса на группы с незначительным, средним и высоким варьированием (табл. 4).
В первую группу с незначительным варьированием взаимосвязанных признаков трещиноватости и содержания целого ядра в крупе объединили шесть сортов с вертикальной, пониклой и полупониклой метелкой.
Сорта Кураж и Олимп по совокупности технологических признаков качествахарактеризовались низкой разнокачественностью зерновок риса в метелке.
Таблица 4. Группы риса по варьированию технологических признаков качества зерна в связи с расположением зерновок в метелке
Признаки качества зерна
Незначительное варьирование
Среднее варьирование
Высокое варьирование
Масса 1000 а.с. зерен
Трещиноватость
Содержание целого ядра в крупе
Атлант, Кураж, Олимп (не более 1,0 г)
Олимп, Кураж, Фаворит, Соната, Диамант, Крепыш (не более 4%) Диамант, Кураж, Олимп, Крепыш, Соната, Фаворит (не более 5%)_
Крепыш, Фаворит, Соната, Анаит
Сонет, Хазар, Диамант (более 2,0 г.) (от 1,1 до 2,0 г)
Хазар Сонет, Анаит, Атлант
(более 4 - не более 15%) (более 15%)
Хазар Атлант, Сонет, Анаит
(более 5% - не более 10%) (более 10%)
Сорт Хазар по всем технологическим признакам отнесен к группе со средним варьированием в связи с местоположением зерновок в метелке. Сонет, Анаит и Атлант - сорта с высоким варьированием технологических признаков зерна в метелке.
Таким образом, расположение зерновок в верхней и нижней частях метелки риса влияет на технологические показатели их качества. Это обусловлено конкуренцией за ассимиляты, которые необходимы для роста и развития растения. Их недостаток в фазах молочной и восковой спелости приводит к снижению темпов роста и развития в отдельных анатомических частях растения (зерновках нижней части метелки). Большие различия между показателями технологических признаков качества зерна с разных частей метелки, вероятно, определяют характер реализации генетических механизмов устойчивости к стрессорам (например, к изменяющимся экологическим условиям произрастания). В селекционном процессе возможно создание генотипов с высокими показателями качества зерна и крупы, основанной на низкой разнокачественности
зерна в метелке. Для решения этой важной задачи необходимо проводить оценку технологических признаков качества зерна с разных частей метелки раздельно с последующим отбором генотипов со слабым их варьированием. При этом в селекционный процесс будут вовлекаться образцы с оптимальной аттрагирующей способностью и соответственно распределением ассимилятов.
Выводы. В наших исследованиях незначительной разнокачественностью зерна по основным технологическим признакам характеризовались сорта Олимп, Соната, Фаворит, Крепыш, Кураж, Диамант. У сорта Хазар различия по трещиноватости не превышали 10%; Анаит, Атлант, Сонет отличались высоким варьированием технологических признаков качества в связи с местоположением зерновок в метелке. Сорта риса с незначительным изменением технологических признаков качества в связи с местоположением зерновок в метелке Олимп и Кураж можно рекомендовать для использования в селекционных программах в качестве источников ценных признаков качества зерна.
Литература.
1. Гущин Г.Г. Рис. М.: Сельхозиздат, 1938. 838 с.
2. Байбосынова С.М. Влияние степени вторичного ветвления метелки риса на крупяные качества зерна // VМеждународной конференции Наука и технологии: шаг в будущее - 2009. Растениеводство, селекция и семеноводство. Чехия, Прага. URL: http://www.rusnauka.com/Page_ru.htm. (дата обращения к источнику: 15.05.2016.)
3. Shindoh K., Toyoshima H., Yasui A. Differences of mineral contents in a single grain of brown rice on the location of panicle // Japanese Journal of crop science. 1998. Vol. 67. № 4. Рр. 478-484.
4. Yuji Matsue, Koji Odahara, Michi Kazu Hiramatsu. Differences in protein content, amylose content and palatability in relation to location of grains within rice panicle // Japanese Journal of crop science. 1994. Vol. 63. № 2. P. 271-277.
5. J. Clearing Old Hurdles with New Science: Improving Rice Grain Quality. 2007. April 17-19. P. 3-4.
6. Костина С.С. Характер изменения признаков качества риса в зависимости от степени зрелости зерновок// Экологическая генетика культурных растений: Тез. Докл. Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Краснодар: Печатный двор Кубани, 2003. С. 58.
7. Bhattacharya K.R., Sowbhagya C.M., Swami V.M. Indudhara interrelationship between certain physico-chemical properties of rice // J. Food Sci. 1972. Vol. 37. № 5. Рр. 17-20.
8. Практикум по агрохимии. Изд. 2-е, перераб. и доп. / под. общ. ред. А.С. Радова. М.: Колос, 1971. 335 с.
9. Методические указания по технологической оценке зерна образцов риса и классификатор технологических свойств риса. Л.: ВИР, 1984. 12с.
10. Методические указания по изучению мировой коллекции риса и классификатор рода Oryza L. Ленинград: ВИР, 1982. 34 с.
11. Методические указания по оценке качества зерна риса. Краснодар: ВНИИ риса, 1983. 21 с.
12. Standard Evaluation System for rice. INGER-IRRI. 1996. 52 p.
DIFFERENT QUALITY OF RICE GRAIN OF DOMESTIC VARIETIES BECAUSE OF THE LOCATION OF GRAINS IN A PANICLE
S.V. Garkusha, N.G. Tumanyan, T.B. Kumeiko, K.K. Olkhovaya
All-Russian Rice Research Institute, pos. Belozernyi, 3, Krasnodar, 350921, Russian Federation
Summary. In order to study the quality of rice grain from the different parts of a panicle, we tested 10 varieties originated in All-Russian Research Institute of Rice breeding harvested in 2014 and 2015 from the demonstration field of this institute in p. Belozerny of Krasnodar Krai. In the research, we studied the following quality characteristics of grain from different panicle parts: weight of 1000 absolutely dry (a.d.) grains, caryopsis size, husk content, grain vitreousness. The different technological quality of rice grains is due to their location in the panicle. The thousand grain weight from the upper parts was higher by 0.4-2.5 g than from the lower ones, the ratio of grain length to breadth was higher by 0.1-0.2 (except for the Olimp variety, its values were almost equal). Significantly high differences in grain fracturing were found in the Atlant variety (31%), in other varieties they did not exceed 2-6%. Varieties Khazar, Sonata, Diamant and Olimp were classified as varieties with low fracturing and vertical panicle. Caryopses varied in their shape depending on their location in the panicle: in the upper part they were more prolonged, in the lower part - thicker. Varieties Olimp, Sonata, Favorit, Krepysh, Kurazh, Diamant had less expressed difference in the quality of grain. The Khazar variety was subsumed under the group with average variation due to caryopses location on the panicle by all technological traits. Sonet, Anait and Atlant are varieties with high variability of technological traits in the panicle. Due to the positive influence of grain homogeneity by quality in batches delivered for processing on the final product (groats), it is recommended to carry out rice breeding on lowering the difference of quality of grain in the panicle. The varieties Olimp and Kurazh with insignificant changes of technological characteristics of quality depending on the grain location in the panicle are recommended to use in breeding programs as sources of valuable traits.
Keywords: rice, different quality of grain, technological grain quality traits, vitreousness, length-width ratio, weight of 1000 absolutely dry grains.
Author Details: S.V. Garkusha, D. Sc. (Agr.), director; N.G. Tumanyan, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: tngerag@yandex.ru); T.B. Kumeiko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; K.K. Olkhovaya, junior research fellow.
For citation: Garkusha S.V., Tumanyan N.G., Kumeiko T. B., Olkhovaya K.K. Different Quality of Rice Grain of Domestic Varieties because of the Location of Grains in a Panicle. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2016. Vol. 30. No. 8. Pp. 52-55 (in Russ).
