Научная статья на тему 'Создание новых линий сорго сахарного с высокой продуктивностью и содержанием сахаров'

Создание новых линий сорго сахарного с высокой продуктивностью и содержанием сахаров Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
283
76
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕЛЕКЦИЯ / СОРГО САХАРНОЕ / ЛИНИИ / ГИБРИДЫ / ПРОДУКТИВНОСТЬ / СОДЕРЖАНИЕ САХАРОВ / SELECTION / SWEET SORGHUM / LINES / HYBRIDS / YIELDS / SUGARS CONTENT

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Бритвин Виктор Викторович, Болдырева Любовь Леонидовна

В статье представлены результаты четырёхлетней селекционной работы по созданию высокосахаристых форм сорго сахарного. Выделены такие формы, как Крысакор 9/2, Питательное, Крымский сладкий 30 и Новинка 2, которые характеризуются высокими показателями продуктивности и выхода полученного сахара из их сырья. Показано, что для дальнейшей селекции стоит также уделить внимание линиям Силосное 3, Кормовой 220 и БО 2-13, которые отличаются высоким содержанием сахаров в соке стеблей растений. Доказана высокая эффективность гибридизации высокосахаристых форм сорго сахарного между собой. Сделан вывод о том, что применение метода гибридизации в селекции при создании исходного материала с высоким содержанием сахаров в соке стеблей растений даёт не только ценный материал, но и важную информацию для дальнейшей селекционной работы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Бритвин Виктор Викторович, Болдырева Любовь Леонидовна

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

SELECTION OF NEW LINES OF HIGH YIELDING SWEET SORGHUM WITH HIGH CONTENT OF SUGARS

The results of four-year studies on the selection of sweet sorghum varieties with high sugar content are submitted in the article. The following sorghum varieties the Krysakor-9/2, Pitatelnoye, Krymskiy Sladky-30 and Novinka-2, which are distinguished by high yields of crop and sugar produced from the raw stuff, have been obtained. It is shown that from the viewpoint of further selection attention should be drawn to such lines as Silosnoye-3, Kormovoy-220 and BO 2-13, which are characterized with high content of sugars in the juice of the plant stem. High effectiveness of hybridization between the lines of sweet sugar has been proved. It is concluded that the hybridization method, when used for selection of the starting material with high sugars content in the plant stems, results not only in obtaining valuable material but important information for future selection works as well.

Текст научной работы на тему «Создание новых линий сорго сахарного с высокой продуктивностью и содержанием сахаров»

Создание новых линий сорго сахарного с высокой продуктивностью и содержанием сахаров

В.В. Бритвин, к.с.-х.н., Л.Л. Болдырева, к.с.-х.н., АБиП ФГАОУ ВО Крымский ФУ

Для Крыма одной из наиболее перспективных и высокоурожайных культур является сорго, в том числе и сахарное. Эта культура обладает исключительной засухоустойчивостью, жаровыносливостью, и, следовательно, стабильностью по продуктивности. Биологические особенности сорго сахарного позволяют получать хороший урожай зелёной массы даже на очень бедных почвах и солончаках в условиях выпадения около 200 мм осадков в год [1, 2].

В настоящее время сорго сахарное выращивается в основном на зелёный корм и силос, однако эта культура очень перспективна для переработки на мёд, патоку, сироп. При содержании в соке 18 — 20% сахара с 1 га можно получить 2,5 — 3,0 т сахарного мёда, 2,0 — 2,5 т зерна и 13,0 — 17,0 т отжимов стеблей и листьев одновременно [2].

Удовлетворить потребность населения в сахаре можно за счёт расширения посадок сахарного тростника, но в перспективе более рентабельно возделывать сорго сахарное. По содержанию сахаров сок стеблей сорго сахарного не уступает соку сахарного тростника, а вот по составу существенно отличается. Если в соке сахарного тростника содержится только сахароза (кристаллизирующийся сахар), то в соке сорго сахарного кроме сахарозы есть много глюкозы и растворимого крахмала, препятствующего кристаллизации сахара. Поэтому из сока сорго производят не кристаллический сухой сахар, а сорговый мёд и патоку, обладающие высокой питательной ценностью благодаря повышенному содержанию глюкозы [3].

Сахар из сорго, в отличие от свекольного, является диетическим продуктом, который можно употреблять больным сахарным диабетом. В состав сладких сорговых сиропов входят легкоусвояемые микроэлементы и витамины, которых нет в сахаре свёклы и тростника. Эти факторы делают сахар из сорго уникальным и напоминают по своему действию на организм человека биологически

активные добавки или мёд. Кроме того, при выращивании сорго используется в 3 — 4 раза меньше пестицидов, чем при выращивании сахарной свёклы. Экономическим рычагом внедрения в производство сорговых сиропов является и тот факт, что себестоимость сахара из сорго почти в два раза ниже себестоимости сахарной свёклы [2, 4].

В связи с этим в лаборатории селекции сорго Академии биоресурсов и природопользования Крымского федерального университета проводятся работы по созданию новых форм сорго сахарного, которые выгодно бы отличались высокой продуктивностью зелёной массы и давали большой выход сахара с 1 га.

Материалы и методы исследования. Полевые исследования проводили в специальном питомнике создания новых высокосахаристых форм сорго в течение 2011 — 2014 гг. на опытном поле Академии биоресурсов и природопользования. Делянки однорядковые, площадью 7 м2.

При закладке опытов руководствовались методикой государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (2000), методикой по селекции и семеноводству гибридного сорго [2].

В качестве стандартов использовали районированные сорта сорго сахарного Крымское 15 и Памяти Шепеля.

В течение вегетационного периода проводили фенологические наблюдения, перед уборкой — биометрические замеры. Учёт урожая и содержания сахаров в соке стеблей проводили в фазу полной спелости зерна. Выход сахара с гектара и спирта находили расчётным путём.

Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову.

Объектом исследований служили линии и сорта сорго сахарного селекции Академии биоресурсов и природопользования. Предмет исследований составляла оценка линий и сортов сорго сахарного на продуктивность и содержание сахаров.

Результаты исследования. Селекционный питомник создания высокосахаристых форм был открыт

в 2011 г. с целью создания форм сорго для производства сахарного сиропа, этанола и биотоплива. В этот питомник мы отбираем образцы сорго сахарного характеризующиеся высоким содержанием сахаров в соке стеблей из питомников исходного материала (питомник самоопылённых линий и гибридный).

Каждый год на каждой делянке в этом питомнике мы изолируем несколько метёлок (5 — 7 шт.) и на момент полной спелости зерна у сорго сахарного на каждом изолированном растении определяем содержание сахаров в соке стеблей. Это позволяет выбрать из группы растений образцы с наиболее высоким показателем содержания сахаров, и именно с этих растений мы используем семена для посева делянок на следующий год. Таким образом, путём отбора не только выделяются лучшие растения, но и в некоторой степени улучшается этот признак.

В 2014 г. в этом питомнике уже находилось 23 линии, характеризующиеся высоким содержанием сахаров в соке стеблей.

Анализ содержания сахаров в соке стеблей в течение 2011 — 2014 гг. показал эффективность целенаправленного отбора на сахаристость. Так, если сорго линии Силосное 3 в 2011 г. содержало в соке стеблей 15,7% сахаров, то в 2014 г. этот показатель уже вырос до 20,0%. Такая тенденция прослеживается у большинства изучаемых форм (табл. 1).

Например, сорт Силосное 3 в 2011 г. содержал среднее количество сахаров на уровне 15,7%, а наибольшее значение было 17,0% (семенами именно этого растения закладывалась делянка в 2012 г.); в 2012 г. среднее значение было на уровне 15,3%, наибольшее — 17,0%; в 2013 г. наблюдали содержание сахаров среднее — 18,6%, а наибольшее — 19,0% и в 2014 г. — 20,0 и 20,0% соответственно. Таким образом, мы не только сохраняем высокое содержание сахаров при пересеве, но и улучшаем этот показатель.

По результатам 2014 г. выделены формы, у которых среднее значение содержания сахаров приближается к 20% и выше — это Силосное 3 (20%), Кормовой 220 (19,2%), Питательное (21,0%).

Однако показатель «содержание сахаров в соке стеблей» не даёт нам полной картины о целесообразности использования выбранного образца для дальнейшей селекционной работы. Поэтому, кроме учёта биометрии растений и учёта содержания сахаров, мы на каждой делянке проводили уборку надземной массы и разбор полученной массы для предварительной оценки образцов на урожайность и др. интересующие нас признаки. Такие учёты дают возможность провести расчёты по выходу сахара с 1 га.

Анализ урожайности надземной массы сортов и гибридов сорго сахарного показал, что не все образцы формируют высокий урожай надземной массы (табл. 2).

2. Продуктивность сорго сахарного, 2014 г.

1. Содержание сахаров в соке стеблей сорго сахарного, %

Линия Год

2011 2012 2013 2014

Крымское 15 15,0/(15,0) 16,7/(18,0) 17,3/(19,0) 15,0/(18,0)

Силосное 3 15,7/(17,0) 15,3/(17,0) 18,6/(19,0) 20,0/(20,0)

Крымское 30/3 16,0/(18,0) 20,3/(21,0) 15,7/(17,2) 15,8/(18,0)

Памяти Шепеля 16,5/(17,0) 20,0/(20,0) 18,3/(20,0) 16,7/(20,0)

Крымский сладкий 17,7/(19,0) 18,5/(21,0) 18,3/(19,0) 17,0/(18,0)

Крымское 15/1 19,0/(20,0) 22,0/(22,0) 20,0/(20,0) 17,5/(20,0)

Крысакор 9/2 17,3/(19,0) 22,0/(23,0) 18,7/(20,0) 17,5/(22,0)

Кормовой 220 17,9/(20,0) 19,0/(19,0) 18,4/(19,0) 19,2/(21,0)

Крымский сладкий 30 18,0/(20,0) 17,0/(18,0) 18,0/(19,0) 18,1/(20,0)

Новинка 2 19,7/(21,0) 20,0/(21,0) 18,5/(19,0) 17,7/(20,0)

Питательное 19,3/(20,0) 22,0/(23,0) 19,6/(21,0) 21,0/(22,0)

БО 2 - 13 18,0/(19,0) 20,5/(21,0) 17,5/(19,0) 18,3/(20,0)

ГСН 2- 13 19,3/(21,0) 20,0/(22,0) 19,5/(21,0) 15,8/(20,0)

Сорт, гибрид Урожайность надземной массы, т/га Структура урожая, %

стебли метёлки листья

Памяти Шепеля 28,0 70 20 10

Крысакор 9/2 42,4 70 19 11

ГОР 2-13 27,0 68 24 8

Новинка 2 31,4 68 23 9

Крымское 15 29,0 71 21 8

Крысакор 12/1 24,2 67 22 11

ПКС 2-13 29,2 67 23 10

ИСН 2-12 22,6 70 19 11

Крымское 30/3 24,6 70 23 7

Крымский сладкий 23 24,8 67 20 13

Примечание: в числителе — среднее содержание сахаров по всем растениям, в знаменателе — наибольшее содержание среди всех растений (семенами растений с наибольшим содержанием засевались или будут засеваться делянки последующего года)

По таблице также можно проследить среднее значение содержания сахаров в соке стеблей и наибольшее, семенами растений которых закладывался питомник следующего года.

Наиболее высокоурожайными были сорта Крысакор 9/2 (42,4 т/га), Крымское 15 (29,0 т/га), Новинка 2 (31,4 т/га).

При создании новых форм сорго сахарного для получения сахарного сиропа важным будет повышенное содержание стеблей в структуре урожая, так как именно из стеблей мы получаем сок. Наибольшее содержание стеблей в структуре урожая отмечено у сортов Крымское 15 (71%), Памяти Шепеля, Крысакор 9/2, ИСН 2-12 и Крымское 30/3 по 70%.

В таблице 3 показан расчётный выход сахара из наиболее перспективных сортов сорго сахарного, выделившихся в 2013 и 2014 гг. Самым лучшим на

3. Урожайность и расчётный выход сахара с посевов сорго сахарного

Показатель Сорт

Крымское 15 Крысакор 9/2 Питательное Крымский сладкий 30 Новинка 2

2013 г

Урожайность надземной массы, т/га 61,0 54,0 50,0 48,0 48,5

Выход зерна в метёлках, т/га 12,8 11,8 10,0 10,0 9,2

Выход стеблей, т/га 42,1 37,8 35,0 35,5 34,4

Содержание сока, т/га 31,6 28,3 26,2 26,6 25,8

Выход сока после отжима (80 % от содержания), т/га 25,2 22,6 21,0 21,3 20,6

Содержание сахара в соке стеблей, % 17,3 18,7 19,6 18,0 18,5

Выход сахара, т/га 4,3 4,2 4,1 3,8 3,8

2014 г.

Урожайность надземной массы, т/га 29,0 43,4 23,0 24,8 31,4

Выход зерна в метёлках, т/га 6,1 8,2 5,1 5,0 7,2

Выход стеблей, т/га 20,6 30,4 15,6 16,6 21,3

Содержание сока, т/га 15,4 22,8 11,7 12,4 15,9

Выход сока после отжима (80% от содержания), т/га 12,3 18,2 9,4 9,9 12,7

Содержание сахара в соке стеблей, % 15,0 16,0 16,6 17,0 17,7

Выход сахара, т/га 1,8 2,9 1,6 1,7 2,2

фоне других сортов в 2013 г. был сорт Крымское 15, сформировавший урожайность надземной массы 61,0 т/га, из которой 12,8 т — зерно в метёлках и 42,1 т — масса стеблей. В результате переработки такого количества стеблей можно получить 4,3 т/га сахара, или 5,6 т/га сахарного сиропа.

Также следует отметить сорта Крысакор 9/2 и Питательное, которые сформировали урожай надземной массы 54,0 и 50,0 т/га, а расчётный выход сухого сахара составил 4,2 и 4,1 т/га соответственно. Несколько ниже выход сахара показали сорта Крымский сладкий 30 и Новинка 2 — по 3,8 т/га.

В 2014 г. из представленных в таблице сортов, наиболее существенно отличался сорт Крысакор 9/2, который к моменту укоса сформировал 43,4 т/ га надземной массы, в т.ч. 8,2 т/га зерна в метёлках и 30,4 т/га выход стеблей. При переработке такого количества стеблей данного сорта можно получить 2,9 т/га сахара. Остальные сорта показали расчётный выход сахара на уровне от 1,6 (Питательное) до 2,2 т/га (Новинка 2).

Таким образом, по итогам четырёхлетней селекционной работы по созданию высокосахаристых форм сорго сахарного следует выделить сорта: Крысакор 9/2, Питательное, Крымский сладкий 30 и Новинка 2, которые характеризуются высокими показателями продуктивности и выхода полученного сахара из их сырья.

Для дальнейшей селекции в этом направлении стоит уделить внимание сортам Силосное 3, Кормовой 220 и БО 2 -13, которые показали высокое содержание сахаров в соке стеблей растений.

В 2013 г. была проведена гибридизация высокосахаристых форм сорго сахарного между собой для выявления закономерностей наследования этого

признака гибридами первого поколения. В 2014 г. гибриды были высеяны рядом с родительскими формами и в фазе полной спелости зерна проведены учёты содержания сахаров. При анализе полученных данных выявили некоторую закономерность в наследовании содержания сахаров полученных гибридов (табл. 4). У большинства созданных нами гибридов первого поколения сорго сахарного содержание сахаров в соке стеблей было выше, чем у сорго родительских форм, или же находилось на уровне их среднего значения. Например, у гибрида Крымский сладкий х Крысакор 12/1 содержание сахаров составило 19,8%, у материнской формы — 17,0% и у отцовской формы — 15,0%. Однако у гибрида БО 2-13 х Питательное этот признак был значительно ниже, чем у родительских форм (15,7% против 18,3 и 21,0%).

4. Содержание сахаров в соке стеблей у гибридов и их родительских форм сорго сахарного, 2014 г.

Название гибрида И Содержание сахаров в соке стеблей, %

гибрид материнская форма отцовская форма

Крымский сладкий х Крысакор 12/1 19,8 17,0 15,0

Памяти Шепеля х ИСН 2-12 21,3 16,7 10,7

ПКС 2-13 х Крысакор 12/1 15,3 17,7 15,0

БО -13 х Питательное 15,7 18,3 21,0

ГС 2-12 х ГСН 2-13 18,3 16,5 15,8

Питательное х ГС 2-12 20,0 21,0 16,5

ПС 2-13 х ГСН 2-13 18,7 23,2 15,8

Несмотря на это, гибридизация форм с высоким содержанием сахаров довольно эффективна и этот метод может дать ценный материал для создания новых высокосахаристых форм сорго сахарного. Целесообразно также вести поиск закрепителей стерильности с высоким значением этого признака для создания стерильных линий. Именно использование стерильных линий облегчит работу по получению семян нужных гибридов сорго в промышленных объёмах.

Выводы. В результате четырёхлетней селекционной работы по созданию высокосахаристых форм сорго сахарного, выделяем такие формы, как Крысакор 9/2, Питательное, Крымский сладкий 30 и Новинка 2, которые характеризуются высокими показателями продуктивности и выхода полученного сахара из их сырья. Также для дальнейшей селекции в этом направлении стоит уделить внимание линиям Силосное 3, Кормовой 220 и БО 2-13, которые показали высокое содержание сахаров

в соке стеблей растений.

Гибридизация высокосахаристых форм сорго сахарного между собой показала достаточно высокую эффективность. Применение этого метода в селекции при создании исходного материала с высоким содержанием сахаров в соке стеблей растений даст не только ценный материал, но и важную информацию для дальнейшей работы в этом направлении.

Литература

1. Бритвин В.В., Болдырева Л. Л. Сорго как сырьё для производства биоэтанола // Науковi пращ П1вденного фталу Национального ушверситету бюресурив i природокористу-вання Украши «Кримський агротехнолопчний университет». Ольськогосподарсьш науки. Симферополь, 2013. Вип.154. С. 69 - 73.

2. Кадыров С.В., В. А. Федотов, А. З. Большаков и др. Сорго в ЦЧР (научное издание). Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат», 2008. 80 с.

3. Шепель Н. А. Селекция и семеноводство гибридного сорго. Ростов: Изд-во Ростовского ун-та, 1985. 256 с.

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

4. Corn R. J. Heterosis and composition of sweet sorghum: dissertation. Kansas state Univesity, 2009. 103 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.