CC BY
117
сырья самых богатых из природных источников (плоды дованная форма кукурузы - перспективный источник
черники, бузины и аронии) содержится порядка 1000 антоцианов, обеспечивающий получение колорантов
мг антоцианов [13], можно предположить, что иссле- из не пищевого сырья.
Литература.
1. Moreau R.A., Johnston D.B., Hicks K.B. A Comparison of the Levels of Lutein and Zeaxanthin in Corn Germ Oil, Corn Fiber Oil and Corn Kernel Oil// J. Am. Oil Chem. Soc. - 2007. - V.84. - P. 1039-1044.
2. Perry A., Rasmussen H., Johnson E.J. Xanthophyll (lutein, zeaxanthin) content in fruits, vegetables and corn and egg products // J. Food Composit. Anal. - 2009. - V.22.. - P. 9-15.
3. Krinsky N.I., Landrum J.T., Bone R.A. Biologic mechanisms of the protective role of lutein and zeaxanthin in the eye //Annu. Rev. Nutr. - 2003. - V.23. - P. 171-201.
4. Jones K. The potential benefits of purple corn // Herbal Gram. - 2005. - V.65. - P.46-49.
5. Усанов Д.А., Тырнов В.С., Вагарин А.Ю., Патент РФ 2158743. Способ получения антоцианового красителя из растительного сырья. Опубликовано 20.09.2010.
6. Abdel-aal El-S., Young J.C., Rabalski I. Anthocyanin Composition in Black, Blue, Pink, Purple, and Red Cereal Grains// J. Agric. Food Chem. - 2006. - V.54. - P. 4696-4704.
7. Jing P., Noriega V., Schwartz S.J., Giusti M.M. Effects of Growing Conditions on Purple Corncob (Zea mays L.) Anthocyanins// J. Agric. Food Chem. - 2007. - V.55. - P. 8625-8629.
8. Zhao X., Corrales M., Zhang C., Hu X., Ma Y., Tauscher B. Composition and Thermal Stability of Anthocyanins from Chinese Purple Corn (Zea mays L.)// J. Agric. Food Chem. - 2008. - V.56. - P. 10761-10766.
9. Pedreschi R., Cisneros-Zevallos L. Phenolic profiles of Andean purple corn (Zea mays L.) // Food Chem. - 2007. - V.100. -P. 956-963.
10. de Pascual-Teresa S., Santos-Buelga C., Rivas-Gonzalo J.C. LC-MS analysis of anthocyanins from purple corn cob // J. Sci. Food Agric. - 2002. - V.82. - P. 1003-1006.
11. Moreno Y.S., Sánchez G.S., Hernández D.R., Lobato N.R. Characterization of Anthocyanin Extracts from Maize Kernels // J. Chromatogr. Sci. - 2005. - V.43. - P. 483-487.
12. Giusti M.M., Wrolstad R.E. Characterization and Measurement of Anthocyanins by UV-Visible Spectroscopy// Current Protocols in Food Analytical Chemistry. John Wiley & Sons, Inc. 2001. - F1.2.1-F1.2.13.
13. Anthocyanins. Biosynthesis, Functions, and Applications. Ed.: Gould K., Davies K., Winefield C. Springer Science+Business Media, LLC. - 2009. - 332 p.
14. Соловченко А.Е., Чивкунова О.Б. Физиологическая роль накопления антоцианов в ювенильных листьях лещины // Физиология растений. М.: Наука Т.58, № 4, г.2011,С.582-589.
CORN AS A SOURCE OF ANTHOCYANIN M.Y. Tretyakov, S.A. Khoroshilov, A.N. Sidorov, A.N. Chulkov, V.I. Deineka, L.A. Deineka
Summary. Red color of different parts of the plant red grain corn form corn caused by the accumulation of water-soluble antioxidants - anthocyanins. The aim of the study was to determine the extent and characteristics of anthocyanin accumulation in different parts of the plant red grain corn collection of GNU Belgorod Agricultural Research Institute. For identification of anthocyanins in the corn used in the HPLC reversed-phase version with diode array and mass spectrometric detectors (chromatographic system Agilent Technologies). Anthocyanin composition of the stem, leaves, wraps, rod and red grain corn forms submitted cyanidin-3-glyukozidome malonirovannymi and its derivatives. The level of savings is determined by the localization of the biosynthesis of bodies, the greatest accumulation was observed for the vegetative organs of leaves, stem and wraps, from 2500 to 4000 mg per 100 g, which is due to the physiological role of this class of compounds. The level of accumulation of anthocyanins red grain corn form corn 2.5-4 times higher than the traditional raw material: fruits blueberry, elderberry and chokeberry - that allows us to consider it as a promising source of anthocyanin pigments from not eating raw. Key words: maize, HPLC, anthocyanins.
УДК 633.15:631.5
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ, КАК ЭЛЕМЕНТ СОВРЕМЕННЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ
А.Н. ВОРОНИН, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
С.А. ХОРОШИЛОВ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Г.М. ЖУРБА, селекционер М.В. КЛИМЕНКО, научный сотрудник Л.Н. ШЕМЯКИНА, младший научный сотрудник Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Представлены экспериментальные данные об элементах агротехнологии при выращивании кукурузы на зерно, основные из которых подбор адаптированных к условиям выращивания, высоко устойчивых к полеганию и ломкости стебля гибридов, оптимальная густота стояния растений,
определяющаяся скороспелостью гибрида и количеством осадков за вегетацию в регионе, рекомендованные дозы внесения азота (N90). Как элемент реализации потенциальной продуктивности гибрида и агроценоза в целом, в совокупности рассматриваются вопросы технологичности гибридов кукурузы, обусловленные устойчивостью растений к ломкости стебля и возможные пути создания таких форм. Оценка самоопыленныхлиний по ломкости стебля показала, что у БК 17-2 и БК 16-3 устойчивость превышает 90 % при абсолютной устойчивости к ломкости стебля ниже початка. Степень доминирования устойчивости к ломкости стебля составила от 13 до 53,8 %. Введение в генотип простого гибрида линий с высокой устойчивостью приводит к возрастанию устойчивости трехлинейных гибридов. Центральным звеном эффективной технологии должен выступать гибрид, адаптированный не только к почвенно-климатическим условиям конкретного региона, но и к главным элементам современных агротехнологий.
Ключевые слова: кукуруза, элементы агротехнологии, селекция, направления, устойчивость.
Кукуруза - одна из важнейших зерновых культур в мире, продукция которой служит высокоэнергетическим кормом для всех видов сельскохозяйственных животных и птицы [1]. При соблюдении всех технологических элементов она может произрастать на одном и том же участке как монокультура, не снижая урожайности, а также в севооборотах с короткой ротацией [2]. Важнейшие факторы интенсификации производства зерна кукурузы - селекция, механизация и химизация [3...7].
Анализ показывает, что в большинстве стран мира происходит расширение площадей посевов, увеличение урожайности и валовых сборов зерна кукурузы. Это соответствует тенденциям наращивания производства высокоэнергетического корма для животноводства и сырья для промышленности [8].
Программа производства зерна кукурузы в Белгородской области предусматривает расширение посевных площадей под этой культурой до 100 тыс. га и доведение урожайности до уровня не менее 5,0 т/га. В целом же по области доля кукурузы в структуре посевных площадей ежегодно составляет 12.15 %.
Стабильное производство зерна кукурузы планируется обеспечить путем использования новых высокопродуктивных гибридов и современных ресурсосберегающих технологий. В частности, предусмотрен поэтапный переход на минимальные и нулевые обработки почвы, как элементы осваемой в области системы биологизации земледелия [9].
Анализ производства зерна кукурузы в Белгородской области позволил выявить как положительные, так и отрицательные их аспекты. Например, освоение иностранных технологий с высокопродуктивными простыми гибридами, широкозахватной производительной техникой и качественной подготовкой семенного материала в отдельные годы позволяло получать урожайность зерна до 10 т/га. Вместе с тем, использование рекомендаций иностранных фирм по густоте посева и обработке гербицидами вегетирующих растений иногда приводили к ее резкому снижению.
В то же время по результатам многолетних исследований мы определили, что оптимальная густота стояния растений раннеспелых гибридов кукурузы находится в пределах 70.75 тыс. шт./га, среднеранних -65.70 тыс. Причём в более засушливых юго-восточных районах области она должна быть на 10 тыс. ниже, чем в центральных или западных. При выборе нормы высева кукурузы необходимо ориентироваться на количество осадков, выпадающих за вегетацию, исходя из того, что 100 мм атмосферной влаги дают возможность при соблюдении принятой в регионе агротехники сформировать полностью озерненный початок у 12.15 тыс. растений на 1 га.
Не менее важно для получения высоких урожаев зерна - оптимальное азотное питание кукурузы. По нашим многолетним данным наилучший срок внесения азота - под предпосевную культивацию или вместе с посевом, так как проведение подкормок может совпасть с засушливыми условиями. Оптимальной дозой этого элемента при выращивании кукурузы на зерно следует считать Ы90. Увеличение ее до 120 кг/га приводит к росту уборочной влажности зерна на 1,5.2 %. Фосфорно-калийные удобрения следует вносить под предшественники, поскольку кукуруза может использо-
вать фосфор из таких труднодоступных для других культур соединений, как алюмо- и феррофосфаты. Дополнительное внесение под кукурузу фосфорно-калийных удобрений при среднем и высоком содержании этих элементов в черноземе типичном не приводило к росту урожайности. В специальных опытах мы установили лишь некоторое ее увеличение от припосевного внесения фосфора и калия в группе раннеспелых гибридов со скороспелостью по ФАО 150.180 ед.
Однако следует отметить, что такие рекомендации обоснованы при размещении кукурузы после озимой пшеницы, повышенном содержании в почве фосфора и высоком калия, а также при выполнении всех технологических операций по борьбе с сорняками и рекомендуемой густоте стояния растений для конкретного гибрида кукурузы.
В Белгородской области около 80 % посевных площадей заняты гибридами кукурузы иностранного происхождения, которые отличаются высокой технологичностью при уборке, прежде всего устойчивостью к ломкости стебля. Недостаточная устойчивость растений кукурузы, к так называемому полеганию, приводит к значительным потерям зерна. Поэтому выявление закономерностей формирования этого признака сегодня актуально и востребовано. В связи с изложенным мы провели анализ формирования устойчивости растений к ломкости стебля в системе «родитель-потомок» от исходных линий до получения трехлинейных гибридов, который позволит целенаправленно подбирать родительские компоненты.
Условия, материалы и методы. Экспериментальные данные получены в 2010-2011 гг. в Белгородском НИИСХ на черноземе выщелоченном, тяжелосуглинистом, среднеобеспеченном лабильным азотом и подвижным фосфором при повышенном содержании обменного калия и в соответствии с общепринятой методикой исследований по кукурузе [10].
Оценку устойчивости растений кукурузы к ломкости стебля проводили на самоопыленных линиях собственной и мировой селекции на основе анализа средней дисперсии выборочной совокупности родительских форм и их потомков. Погодные условия в период исследований характеризовались выраженным дефицитом влаги (ГТК 0,42.0,54) и суммой эффективных температур за период вегетации кукурузы (1723.1846 °С), значительно превосходящих среднемноголетнюю (1230 °С).
Таблица 1. Характеристика линий кукурузы по ломкости стебля
Генотип линии Растений всего, шт. Устойчивых к ломке стебля, % Поломанных ниже початка, %
Р 115-2 59 16,9 18,6
БК 17-2 51 90,2 0
БК 8-1 51 45,1 3,9
БК 16-3 51 90,2 0
БК 16-1 32 18,8 12,5
Результаты и обсуждение. Оценка самоопыленных линий по ломкости стебля (табл. 1) показала наличие существенных генотипических различий между ними как по общей устойчивости, так и по ломкости стебля ниже початка. Наиболее устойчивыми к ломкости стебля оказались линии БК 17-2 и БК 16-3 (обе
90,2 %), которые продемонстрировали также абсолютную устойчивость к ломкости стебля ниже початка. Наименьшую устойчивость проявили линии Р 115-2 и
Таблица 2. Характеристика гибридов кукурузы первого поколения по ломкости стебля
Комбинация Растений всего, шт. Устойчивых к ломке стебля, % Поломанных ниже початка, %
F 115-2 х БК 8-1 34 32,4 23,5
БК 8-1 х F 115-2 33 27,3 24,2
F 115-2 х БК 17-2 35 71,4 14,3
БК 17-2 х F 115-2 32 70,0 0
БК 16-1. Линия БК 8-1 характеризовалась средними показателями устойчивости к ломкости стебля (45,1 %).
В связи с наличием существенных различий мы провели контролируемые скрещивания линии с наименьшей устойчивостью (Р 115-2), которая предположительно имеет рецессивный генотип по этому признаку, с линиями БК 17-2 (максимальная устойчивость) и БК 8-1 (средняя устойчивость). Анализ прямых и реципрокных комбинаций гибридов первого поколения показал (табл. 2), что линия БК 8-1 предположительно содержит минорный (слабый) ген устойчивости к ломкости стебля. Степень ее доминирования в среднем составляла 13 %.
Линия БК 17-2 содержит более сильный доминантный ген устойчивости, чем БК 8-1. Степень доминирования в среднем составила 53,8 %. Следует также отметить существенные реципрокные различия по ломкости стебля ниже початка, в связи с чем более устойчивой линии БК 17-2 свойственен цитоплазматический эффект, который равен
14,3 %, что дает возможность использовать ее в качестве материнской при получении простых гибридов кукурузы.
Анализ устойчивости растений кукурузы к ломкости стебля в топкроссных скрещиваниях с тестером -стерильным простым гибридом (Р 115-2 х БК 17-2) позволил определить характер изменения величины этого показателя у трехлинейных гибридов кукурузы в зависимости от введения нового генотипа.
Скрещивание простого гибрида (Р 115-2 х БК 17-2) с линией с высокой устойчивостью к ломкости стебля (БК 16-3) приводит к увеличению устойчивости трехлинейного гибрида к ломкости стебля ниже початка. При этом безусловно необходим дополнительный гибридологический анализ с определением расщепления во втором поколении и беккроссных потомствах с целью выявления количества генов, контролирующих устойчивость растений кукурузы к ломкости стебля, и их аллельных взаимоотношений.
По данным лаборатории селекции и семеноводства кукурузы Белгородского НИИСХ только в парных скрещиваниях самоопыленных линий достигается более высокий уровень устойчивости растений к полеганию, который определяется не только генетическими закономерностями ее формирования, но и какими-то специфическими физиологическими механизмами проявления этого признака у гибридов. Подтверждением такого предположения может служить максимальная устойчивость к полеганию комбинаций, полученных от скрещивания линий, различающихся
по скороспелости. В конкретном случае, из четырех устойчивых к полеганию самоопыленных линий, вовлеченных в скрещивание, все межлинейные гибриды отличались более высокой устойчивостью к полеганию, а любое усложнение генотипа из числа скрещиваемых линий приводило к ее снижению в направлении: простые межлинейные гибриды - трехлинейные гибриды - двойные межлинейные гибриды.
Выводы. Таким образом, оценка самоопыленных линий по ломкости стебля показала наличие наибольшей устойчивости у линий БК 17-2 и БК 16-3 (выше 90 %) при абсолютной устойчивости к ломкости стебля ниже початка. Степень доминирования устойчивости к ломкости стебля варьирует от 13 до 53,8 %. Введение в генотип простого гибрида линий с высокой устойчивостью приводит к возрастанию устойчивости трехлинейных гибридов.
Таблица 3. Характеристика гибридных комбинаций по ломкости стебля
Комбинация Растений всего, шт. Устойчивых к ломке стебля, % Поломанных ниже початка, %
F 115-2 х БК 17-2 163 65,4 16,6
(F 115-2 х БК 17-2) х БК 16-1 160 41,2 19,4
(F 115-2 х БК 17-2) х БК 16-3 175 51,4 8,6
Литература.
1. Югенхеймер Р.У. Кукуруза: улучшение сортов, производство семян, использование: под редакцией Г.Е. Шмараева. -М.:Колос, 1979. - 519 с.
2. Кизяков В.Е., Кротинов В.П. Продуктивность кукурузы, выращиваемой на зерно и на силос в бессменном посеве, при ежегодном и периодическом внесении удобрений //Агрохимия. - 1986. - № 9. - С. - 76-81.
3. Сотченко В.С., Чумаков М.А., Фролов А.Н. Устойчивость линий к кукурузному мотыльку и хлопковой совке//Кукуруза и сорго. - 1991. - № 3. - С. 45-46.
4. Золотов В.И., Пономаренко А.К. Сортовая агротехника - основа «биологической культуры» кукурузы // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1991. - № 6. - С. 118-123.
5. Головко А.И., Крамарев С.М., Бондарь В.П. Результаты комплексного изучения технологий возделывания кукурузы// Земледелие. - 1993. - № 7. - С. 29-30.
6. Кульбида В.В., Бородань В.А. Кукуруза в севообороте //Кукуруза и сорго. - 1995. - № 6. - С. 3-5.
7. Нечаев В.Ф., Анашкина И.С. Минимализация операций//Кукуруза и сорго. - 1990. - № 5. - С. 26-29.
8. Циков В.С. Кукуруза: технология, гибриды, семена - Днепропетровск: Изд. Зоря, 2003. - 296 с.
9. Кузнецов Ю.А. О биологизации земледелия в Белгородской области//Белгородский Агромир, 2011. - № 2 (62). - С. 21-27.
10. Методические рекомендации по проведению полевых опытов с кукурузой / Д.С. Филев, В.С. Циков, В.И. Золотов, Н.И. Логачев, Н.Я. Телятников, А.К. Пономаренко: ВНИИ кукурузы. - Днепропетровск, 1980. - 54 с.
PROCESS OF CORN HYBRIDS AS AN ELEMENT OF MODERN TECHNOLOGIES A.N. Voronin, S.A. Khoroshilov, G.M. Zhurba, M.V. Klimenko, L.N. Shemyakina
Summary. Experimental data on the elements of agro-technology for growing corn, the main ones are: effective protection of crops from weeds, selection of adapted to the cultivation of hybrids highly resistant to lodging and stem breakage, the optimum plant population, which is determined by the ripening hybrid and rainfall for vegetation in the region and recommended dose of nitrogen (N90).
As part of the realization of the potential productivity of hybrid and agrocenosis in general, deals with the totality of adaptability of maize hybrids, based on estimates of selection of plant resistance to stem breakage and possible creation of such hybrids. Central to an effective technique to perform a hybrid, adapted not only to soil and climatic conditions of a particular region, but also to the principal elements of modern agricultural technologies.
Key words: corn, agrotechnology elements, breeding, directions, resistance.
