Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
ГИЛЬМУЛЛИНА Лилия Фирдависовна
КОРМОВЫЕ И ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ СВОЙСТВА ЗЕРНА РЖИ В СВЯЗИ С СЕЛЕКЦИЕЙ СОРТОВ И ГИБРИДОВ ЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ
06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Казань-2012 1.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Озимая рожь - одна из важнейших хлебных культур в России. Говоря о ржи нельзя не учитывать такие ее ценные биологические свойства как зимо- и морозостойкость, быстрое отрастание весной, толерантность к засухе, устойчивость к солевому и кислотному стрессам, способность произрастать и давать урожай на низкоплодородных почвах. Главные признаки зерна ржи высокого качества - крупнозерность, высокая натура и устойчивость к предуборочному прорастанию.
Наряду с технологическими приемами производства и переработки зерна, резервом улучшения качества зерна озимой ржи является селекция. Академик РАСХН А.А. Гончаренко указывает, что необходимо вести селекционную работу в разных направлениях, чтобы получить сорта для целевого использования (1998).
Хотя озимая рожь является ценной хлебной культурой, большая часть произведенного зерна используется на корм животным. Проблема состоит в том, что многие виды домашних животных дают сравнительно низкую продуктивность при кормлении их рожью (Зимин, 1993; Алабердин, 2010; Фицев, Косолапов, 2007;
Ахиярова, Исмагилов, 2012). Судя по последним исследованиям причиной этого являются водорастворимые пентозаны. Однако каркасообразующую роль при выпечке ржаного хлеба играют те же вещества, содержание которых у ржи значительно больше, чем у других хлебных злаков (Исмагилов и др., 2010; Гончаренко, Тимощенко, Беркутова, 2007; Subda, Biskupski, 1987).
Следует отметить, что при оценке большого числа образцов в селекционном процессе прямое определение содержания пентозанов у ржи является трудоемким анализом. Поэтому пока что селекционеры используют чаще такие признаки как натура зерна, масса 1000 зерен, число падения, а в последние годы - косвенный показатель содержания пентозанов - вязкость водного экстракта зернового шрота (ВВЭЗШ).
Цель работы: сравнительное изучение показателей качества зерна и вязкости водного экстракта у озимой ржи, выяснение влияние генотипа и погодных условий на этот признак для селекции сортов и гибридов с генетически обусловленными показателями хлебопекарных и кормовых свойств.
Следуя данной цели, решались следующие задачи:
1. Оценить фенотипическую изменчивость вязкости водного экстракта и других технологических показателей у сортов озимой ржи.
2. Изучить динамику вязкости в период формирования и созревания зерна у разных сортов озимой ржи.
3. Определить особенности проявления вязкости в зависимости от гидротермических условий вегетации, генетических особенностей селекционного материала и температуры экстракции по годам и по срокам налива.
4. Выявить и рекомендовать для селекционной работы на целевое использование источники с контрастной вязкостью и хозяйственно-ценными признаками.
Работа проведена в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации в 2005 - 2010 гг. и соответствует паспорту специальности 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений.
Новизна. Впервые в Республике Татарстан проведена оценка популяционных сортов озимой ржи селекции ТатНИИСХ и других селекционных учреждений Российской Федерации, гетерозисных гибридов, инбредных линий, а также коллекционного генофонда ВНИИРа по признаку ВВЭЗШ, как косвенного показателя количества арабиноксиланов. Исследована динамика формирования вязких свойств пентозанов и амилазной активности в зависимости от фазы созревания зерна, генетических особенностей селекционного материала и температуры экстракции. Выявлена высокая степень дифференциации генетического материала (популяционные сорта местной и инорайонной селекции, гетерозисные гибриды, инбредные линии) по динамике формирования вязких свойств пентозанов и амилазной активности. Это может служить хорошей базой для эффективной селекции межлинейных гибридов, сортов-популяций или синтетиков, пригодных для разных целей использования.
Практическая значимость. Проведено сравнительное изучение вязкости водного экстракта у значительного числа сортов и образцов озимой ржи и выяснение влияние генотипа и погодных условий на этот признак. Показана эффективность селекции сортов и гибридов с генетически обусловленными показателями хлебопекарных и кормовых свойств. В комплексе с другими технологическими показателями качества зерна предложены источники для селекции низко- и высокопентозановых сортов.
Установлены особенности изменчивости и корреляционных связей вязкости с показателями продуктивности и качества, экологическими факторами в период вегетации. Результаты исследований внедрены в селекционный процесс лаборатории селекции озимой ржи ГНУ Татарский НИИСХ Россельхозакадемии, а выделенные источники переданы в лабораторию селекции и семеноводства озимой ржи и тритикале ГНУ Уральский НИИСХ Россельхозакадемии.
Основные положения, выносимые на защиту.
- характеристика популяционных сортов озимой ржи по основным хозяйственно-ценным признакам, определяющим урожайность и качество;
- сравнительная оценка сортов-популяций, гибридных сортов и инбредных линий озимой ржи по вязкости водного экстракта зерна;
- сопряженность ВЭЗШ с гидротермическими условиями в период вегетации, количественными и качественными показателями кормовой и зерновой продуктивности ржи;
- перспективный материал для селекции сортов целевого использования.
Апробация результатов работы.
Результаты исследования доложены и получили положительную оценку на Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых, посвященных памяти Р.Г. Гареева (Казань, 2006Е2011 гг.), на Международной научнопрактической конференции: Селекция и семеноводство озимых хлебов - результаты, методы, проблемы и пути их решения (Ульяновск, 2007), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И.
Вавилова (Казань, 2012).
Публикации автора. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК Российской Федерации, в которых нашли отражение все основные положения диссертации.
Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 171 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений и рекомендаций, списка литературы, включает 19 рисунков, 35 таблиц. В список литературы входят 252 источника, в том числе 87 работ на иностранных языках.
Глава 2. Условия, материал и методика проведения исследований Гидротермические условия в годы проведения исследований характеризовались как оптимальным для развития растений сочетанием тепла и влаги (2001, 2009), так и неблагоприятным для формирования качественных показателей ржи: со значительным количеством осадков в период налива и созревания (2003, 2007), с аномально жаркими и сухими условиями (2010). Различные условия, складывающиеся за 10-летний период, способствовали объективной оценке селекционного и исходного материала.
Почвенный покров опытного участка - серая лесная почва.
В исследованиях в качестве объектов были использованы:
1.Популяционные сорта конкурсного сортоиспытания (КСИ) и экологического сортоиспытания (ЭСИ) за 2001Е2010 годы (717 сортов).
2. Образцы коллекции ВИР (303 образца).
3.Исходные компоненты и гетерозисные гибриды F1 (336 образцов).
4. Селекционные популяции (60 генотипов).
Общий объем проведенных анализов за период исследований - 1515 сортов, популяций, растений.
Они высевались в конкурсном и экологическом сортоиспытании, контрольном и коллекционном питомниках на селекционном севообороте ГНУ Татарский НИИСХ Россельхозакадемии. Агротехника - общепринятая для зоны. Стандартом в конкурсном сортоиспытании является сорт селекции ГНУ ТатНИИСХ Эстафета Татарстана, в коллекционном и контрольном питомнике - сорт Радонь.
Влажность исследуемого материала, содержание массовой доли белка и крахмала, натурную массу зерна, массу 1000 зерен и урожайность изучали по соответствующим методикам технологической оценки Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1988). Высоту амилограммы и температуру клейстеризации крахмала оценивали на амилографе Брабендера, число падения - на приборе Хагберга-Пертена в соответствии с требованиями международных стандартов. Анализ зерна на содержание белка в коллекционном питомнике проводился экспресс-методом на ИК-спектрометре Infratec 1275 Analyser, производства FOSS Tecator (Швеция).
Для определения динамической вязкости была использована методика О. Кислухиной, И. Кюдулас (1997). Кинематическую вязкость определяли по авторской методике А.А. Гончаренко, Р.Р. Исмагилова и др. (2005). Математическая обработка результатов исследований проведена методами вариационного, дисперсионного и корреляционного анализов с использованием Пакета программ статистического и биометрико-генетического анализа в растениеводстве и селекции AGROS (версия 2.08., РАСХН, 1999).
3. Результаты исследований и их обсуждение 3.1. Фенотипическая изменчивость урожайности технологических, хлебопекарных свойств зерна и вязкости водорастворимого экстракта озимой ржи Главный недостаток ржаного корма состоит в том, что наряду с содержанием крахмала, одного из основных питательных компонентов, он всегда содержит антипитательные некрахмалистые полисахариды, в связи с чем, имеются ограничения по нормам ввода в состав рационов. Некрахмалистые полисахариды сильно набухают, образуя вязкие клееобразные растворы, ограничивающие всасывание уже переваренного белка, крахмала, жира и других важных биологических соединений. Более того, они препятствуют доступу собственных ферментов животных и птиц к другим веществам и их перевариванию.
В диссертации приведены результаты селекционной оценки популяций и сортов в КСИ за 2001-2010 гг. За десятилетний период стабильную и достоверную прибавку урожайности показала Популяция 7, впоследствии названная сортом Тантана.
В наиболее благоприятном 2009 г. урожайность сорта достигла 8,55, в самом экстремальном 2010 г. - 3,4 т/га. Хлебопекарные качества в восьми из 10 лет соответствовали 1 классу по ГОСТ 16990-88. Высокими технологическими качествами (масса 1000 зерен и натурная масса зерна) выделились сорта Антарес, Огонек, Саратовская 6, Саратовская 7, Безенчукская 87. Стабильно высокие хлебопекарные свойства, тестируемые по числу падения и высоте амилограммы, выявлены у сортов Татарская 1, Татьяна, Антарес. Выявлен существенный разброс по урожайным данным и качественным показателям, который необходимо учитывать для эффективного и обоснованного выделения генотипов на заключительных этапах селекции (табл.1).
Таблица Изменчивость урожайности и качества зерна ржи, 2001-2010 гг.
Признаки Среднее значение, XSx Лимиты CV, % Масса 1000 зерен, г 31,55,6 25,8-39,1 9,Натурная масса, г/л 703,426,5 648-760,6 3,Число падения, сек 201,814,2 63-307,5 33,Высота амилограммы, е.а. 521,114,2 100-1770 62,Температура пика вязкости, оС 69,98,4 54-79,5 8,Белок, % 10,73,4 8,6-12,8 7,Вязкость, сСт 29,65,4 5,6-112,9 73,Урожайность, т/га 4,92,2 0,6-8,6 37,Исследования показали, что генетическое улучшение качественных показателей зерна ржи может быть достигнуто путем селекции на отдельные биохимические характеристики. Условия формирования и налива зерна оказывают существенное влияние на количественную выраженность технологических и хлебопекарных показателей. Среднее значение ЧП=201,8 с в совокупности изученных сортов за 10 лет наблюдений показывает, что селекция в направлении устойчивости к прорастанию заметно продвинулась. Несмотря на размах варьирования 63-307,5 с в 8 из 10 лет сорта озимой ржи, выращенных в условиях Республики Татарстан, обеспечивают качество, соответствующее экспортным требованиям (160 с согласно ГОСТ 2785088). Высокая изменчивость урожайности (CV=37,5%, амплитуда 0,6Е8,6 т/га) объяснима широким набором изучаемых сортов, из которых 10 представлены вновь созданными популяциями, по 3 - сортами саратовской селекции, 2 - московской и белорусской, 1 - башкирской селекции. Кроме того, исследованы 5 районированных сортов селекции нашего института и 3 немецких гибрида. Значительная межсортовая изменчивость урожайности показывает, что биология развития некоторых из них не соответствует природно-климатическим фактором зоны исследования (низкая зимостойкость, сильное поражение снежной плесенью, недостаток или наоборот, повышенное количество осадков в период созревания), что ведет к существенному снижению потенциала продуктивности растений и большой зависимостью от условий вегетация.
Что касается межсортовой изменчивости высоты амилограммы, то она крайне высока, лимиты по данному признаку составляли 100-1770 единиц амилографа. Это указывает на проблематичность эффективного отбора по данному показателю. Максимальная вязкость клейстеризованной суспензии, регистрируемая в сухие годы, не позволяет дифференцировать сорта и адекватно оценить по ее значению хлебопекарные свойства сортов. Во влажные годы оценки данного параметра вносят больший вклад в систему показателей качества. В нашем случае условия 2010 г., как самого сухого, и 2006 и 2007 г., как влажных и приведших к полеганию, привели к существенному разбросу полученных оценок.
Самым интересным, на наш взгляд, была крайне высокая межсортовая изменчивость вязкости водного экстракта (CV=73,6%). Как известно, уровень ВВЭ обусловлен не только генетическими, но и средовыми факторами (Гончаренко и др., 2011; Masojc, Miczorski, 2004). В наших опытах амплитуда варьирования составила 5,6Е112,9 сСт. Это свидетельствует о том, что важнейшая задача селекции - отбор образцов с высокой и низкой вязкостью экстракта зерна - вполне решаема, ведь по результатам 10-летнего изучения сортов КСИ различия между ними достигли 20кратных размеров. Для объективной оценки по данному критерию обязательно многолетняя оценка сортов, включающая как благоприятные, так и неблагоприятные годы в период формирования и созревания зерна.
В ходе исследований установлена высокая и значимая корреляция вязкости с числом падения (r=0,82), натурной массой (r=-0,96) и массой 1000 зерен (r=-0,91). Не прослеживалась зависимость с температурой клейстеризации, высотой амилограммы и содержанием протеина. Показатели качества значительно варьировали под влиянием генотипических особенностей и гидротермических факторов. Установлено, что из всех изучаемых признаков наибольшую межпопуляционную изменчивость имела вязкость экстракта. Это позволяет говорить о достаточном разнообразии имеющегося сортимента и влиянии условий среды на проявление признака.
Высоким варьированием отличались официально регистрируемые показатели хлебопекарных свойств зерна ржи, такие как высота амилограммы и число падения, отражающие состояние углеводно-амилазного комплекса и активность ферментов.
Слабо варьировали натурная масса, температура клейстеризации, содержание белка и масса 1000 зерен. Выявлены значимые корреляционные взаимосвязи, показывающие, что низковязкие формы следует искать среди крупнозерного и высоконатурного селекционного материала, и, наоборот.
3.2. Влияние условий среды на формирование вязкости. Основа качества зерна озимой ржи закладывается уже на этапе селекции. По данным отечественной и зарубежной литературы вязкость экстракта стали рассматривать в селекционном процессе как своеобразный интегральный показатель качества зерна (Гончаренко А.А. с соавт., 2007, Boros D. e.a, 1993). Однако использование названного параметра для оценки селекционного материала озимой ржи связано, как со спецификой определения самой вязкости водного экстракта, так и со складывающимися условиями в период формирования зерна.
Дисперсионный двухфакторный анализ выявил существенные различия изменчивости величины вязкости водного экстракта ржи, как между сортами, так и между годами испытания. В сложившихся за 10 лет условиях вегетации определена норма реакции показателя ВЭЗШ, а также долевой вклад условий года и генотипа в изменчивость признака.
Установлено, что сила влияния погодных условий года на вязкость заметно превышала влияние генотипа сорта (51,4%, и 20,6%, соответственно). Влияние взаимодействия генотип x среда составило 28,0%, что указывает на значительную обусловленность специфической реакции сорта на погодные условия при формировании пентозанов в зерне. Вследствие этого в разные года в число лучших попадали разные сорта.
Для наиболее точного определения доли влияния генотипа и взаимодействия генотип-среда на проявление признака вязкости, мы сгруппировали годы изучения в соответствии с уровнем проявления ГТК таким образом, чтобы минимизировать влияние условий среды внутри каждой группы.
В результате получилось, что наибольшее влияние (89,3%), на формирование ВВЭ, генотип будет оказывать в годы с засушливыми условиями (ГТК=0,32), при этом, вязкость сортов будет максимальна (табл.2).
Таблица Влияние факторов (%) на изменчивость вязкости водного экстракта (2001-2010 гг.) Изучаемые Годы с низкой вяз- Годы со средней вяз- Годы с высокой вязфакторы костью (ГТК=1,61) костью (ГТК=0,96) костью (ГТК=0,32) Влияние среды 5,0 5,9 3,Влияние генотипа 51,8 40,4 89,Взаимодействие 43,2 53,7 7,генотип х среда В годы с избыточным увлажнением (ГТК=1,61) вязкость будет низкой. Влияние генотипа составило 51,8 процентов. Установлено, что в годы с оптимальным увлажнением (ГТК=0,96) формируется зерно со средними значениями вязкости и наибольшим оказывается влияние взаимодействия генотип х среда (53,7%), а влияние генотипа снижается до 43,2 процентов.
Следовательно, согласно изученным данным, содержание пентозанов, оцениваемое по ВВЭ, является генетически обусловленным признаком. Так, в течение десяти лет ряд сортов поддерживал высокое значение вязкости (Татарская 1, Тантана), а некоторые имели низкую вязкость (Огонек и Антарес). Литературные данные также указывают на контроль содержания пентозанов определенными хромосомами.
Следовательно, можно говорить о создании сортов с заданными признаками качества в процессе селекции с учетом поправки на условия среды в период налива зерна.
Внедрение специализированных (кормовых и хлебопекарных) сортов позволит внести дополнения в государственные стандарты на зерно ржи в зависимости от функциональных свойств и цели использования.
В наших экспериментах 6 сортов ржи изучались на протяжении всех 10 лет, что позволило наиболее точно оценить влияние внешних условий на соответствующий набор генотипов. Результаты исследования вязкости водного экстракта этих сортов озимой ржи представлены в таблице 3.
Таблица Вязкость водно-мучной суспензии сортов озимой ржи, сантистокс (сСт), (2001-2010 гг.) Сорт 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Среднее по сортам, НСР05=0,Татарская 83,2 29,1 37,1 35,9 16,1 62,2 14,1 19,3 28,2 77,6 40,Эстафета 47,8 34,9 49,5 29,1 9,0 35,1 15,2 13,4 13,5 50,9 29,Татарстана Радонь 35,7 26,4 35,7 30,1 7,3 36,9 12,1 11,3 18,5 48,8 26,Огонек 15,5 28,9 48,7 23,3 6,1 18,2 11,6 9,8 7,8 27,1 19,Тантана 38,5 57,2 36,1 36,5 15,0 56,6 13,8 14,4 8,8 48,1 32,Антарес 16,8 13,0 15,5 34,6 12,5 19,1 8,8 10,3 6,9 23,1 16,Среднее по годам, 39,6 31,6 37,1 31,6 11,0 38,0 12,6 13,1 14,0 45,НСР05=0,В среднем за 10 лет наибольшее значение признака ВВЭ получено у сортов Татарская 1 (40,3) и Тантана (32,5), а наименьшие показатели вязкости отмечены у сортов Огонек (19,7) и Антарес (16,1 сСт). Показательно, что первые два сорта относятся к северо-русской группе сортов с доминантно-короткостебельным контролем высоты растения, а вторые два сорта - к степному экотипу ржи с рецессивно-полигенным контролем высоты растения.
Среди лет испытания благоприятными для формирования высокой вязкости водного экстракта были 2001, 2002, 2006 и 2010 когда значение признака в среднем равнялось 31,6-45,9 сантистокс. Именно в эти годы происходила наилучшая дифференциация сортов по вязкости, максимально разграничивая высокопентозановые и низкопентозановые формы. В 2005, 2007, 2008 и 2009 гг. отмечены более низкие значения вязкости - в среднем 11,0-14,0 сСт. Вероятно, такое проявление признака в эти годы связано с повышенной влажностью в период налива зерна, значения гидротермического коэффициента (ГТК) составляли 1,80, 1,94, 1,48 и 1,20, соответственно.
Особый интерес представляет корреляционная зависимость вязкости водного экстракта от гидротермических условий у разных сортов (рис.1). Исследования показали, что наибольшую корреляционную зависимость со складывающимися гидротермическими факторами в период налива зерна имеют сорта ржи с более высокими значениями вязкости водного экстракта. Такими сортами в нашем эксперименте (в среднем за 2001-2010 гг.) были Татарская 1, Тантана, Радонь и Эстафета Татарстана. У перечисленных сортов выявлены существенные отрицательные значения коэффициентов корреляции: r=-0,89*, -0,71*, -0,83*, -0,86*, соответственно.
Сорта с более низкой вязкостью водного экстракта имели слабую или среднюю корреляционную зависимость с ГТК. У сорта Антарес коэффициент корреляции составил r=-0,31, у сорта Огонек: r=-0,45.
Татарская r=-0,89* Тантана Радонь r=-0,71* r=-0,83* ГТК *Значимо на уровне P=0.Эстафета Татарстана Огонек r=-0,86* r=-0,Антарес r=-0,Рис. 1. Зависимость между вязкостью водного экстракта и ГТК (2001 - 2010 гг.) Учитывая тесную корреляционную зависимость между вязкостью водного экстракта (ВВЭ) и ГТК, был проведен регрессионный анализ для 4 сортов селекции нашего института.
В основе этой зависимости лежит прямолинейная связь, которая может быть выражена простым линейным уравнением регрессии. Полученные уравнения регрессии приведены в табл.4.
Таблица Уравнения регрессии между вязкостью и ГТК Сорт Уравнение регрессии Эстафета Татарстана у=52,1-21,6х Татарская 1 у=75,7-34,4х Радонь у=44,2-17,4х Тантана у=53,1-20,0х Уравнения регрессии математически доказывают, что увеличение ГТК на единицу ведет к снижению вязкости экстракта зернового шрота у Эстафеты Татар стана на 30,5, у Татарской 1 - на 41,3, у Радони - на 26,8 и у Тантаны - на 33,1 сСт.
Отсюда следует, что чем более высокую вязкость имеет сорт, тем в большей степени она снижается при увеличении ГТК. Выявленную особенность следует учитывать при организации оценки ВВЭ в контрастные по погодным условиям годы.
3.3. Изменение качественных показателей зерна озимой ржи в процессе созревания. Процесс зернообразования характеризуется определенным строением, биохимическими превращениями, уровнем питательных веществ и влажности зерна озимой ржи. Это обусловлено сложнейшими качественными изменениями высокомолекулярных веществ в созревающем зерне, меняющими его химический состав и потребительскую ценность. Постоянный интерес к исследованию этого периода вызван тем, что в соответствии с фазами и периодами созревания можно прогнозировать качественные характеристики будущего урожая.
В связи с этим было важным проследить динамику изменения вязких свойств пентозанов с использованием разных сортов озимой ржи для предварительной оценки и отбора селекционного материала по функциональным свойствам получаемого зерна (хлебопечение, кормление, технические цели).
Для изучения вязкости водного экстракта по срокам созревания были выбраны сорта Эстафета Татарстана, Радонь и Огонек урожая 2006 - 2008 годов. Фазы спелости устанавливали по внешним признакам, консистенции и влажности зерна в соответствии с ГОСТ 13586.5-85.
В качестве базовых были рассмотрены три фазы развития зерна: тестообразная, восковая и твердая. Накопление белка, крахмала в зерне в процессе созревания происходило неравномерно. В фазу восковой и молочной спелости содержание белка в исследуемых сортах было почти равным, а в период твердой спелости возросло на 0,2 процента. Накопление крахмала в начале созревания составило 53,6%, в середине - 54,1% и в конце - 53,4%, т.е. изменялось незначительно. Хотя, следует отметить, что между анализируемыми сортами в одну и ту же фазу имелись существенные различия. Например, в 2006 г. у сорта Огонек в фазу твердой спелости содержание крахмала составило 56,0%, а у Радони на 3,8% ниже, в 2008 г. разница между этими сортами была 6,7 процентов.
Следовательно, по мере созревания зерна относительное содержание протеина увеличивается, а крахмала, зольных веществ и сахаров снижается. В начале периода эти изменения довольно существенны, затем становятся менее выраженными, и, наконец, наступает время, когда содержание запасных веществ в семенах стабилизируется. Это можно объяснить прекращением налива зерна при его влажности - 40 %, что сопровождается глубокими изменениями, препятствующими дальнейшему поступлению пластических веществ в зерно. Некоторое снижение относительного содержания крахмала при созревании зерна, вероятно, обусловлено интенсивным накоплением белков.
В процессе созревания зерна озимой ржи также происходит значительное изменение состояния углеводно-амилазного комплекса как основного показателя хлебопекарных достоинств зерна ржи. Высокое содержание водорастворимых пентозанов и их вязкость могут служить показателем хороших хлебопекарных качеств ржаной муки (Гончаренко и др., 2011; Weipert, 1996).
Исследования показали, что средние значения динамической вязкости в фазу молочной спелости составляли 31,2 сСт, затем снизились до 16,4 сСт при наступлении восковой спелости и далее уменьшились еще на 2 сантистокс (рис. 2).
200 1126,191,131,50 16,14,0 тестообразная восковая твердая фаза созревания зерна Вязкость, сСт Число падения, сек Влажность зерна, % Рис. 2 Динамика изменения вязкости и числа падения (2006-2008 гг.) При этом изменения числа падения имели несколько иной характер. Сначала при уменьшении влажности зерна наблюдалось резкое снижение ЧП: со 154 с до 91,4 секунд. Далее при наступлении твердой спелости отмечалось некоторое повышение показателя ЧП=126,5 секунд. Некоторое снижение числа падения и вязкости в период восковой спелости, вероятно, связано с тем, что в этот период происходили интенсивный синтез и отложение крахмала, что сопровождается повышенной активностью амилолитических ферментов, а также изменением активности -амилазы в различных частях зерновки Бушук и др., 1980).
Таким образом, качественные показатели зерна озимой ржи в процессе созревания динамично изменяются. До наступления фазы твердой спелости происходит улучшение хлебопекарных качеств наряду с ростом питательной ценности зерна.
В среднем за три года (2006-2008 гг.) в период тестообразной спелости вязкость имела максимальные значения (26,52Е36,00 сСт) и снижалась к фазе полной спелости (рис. 3).
3 2,1,5 0,0 тестообразная восковая твердая фаза налива зерна ГТК Эстафета Татарстана Радонь Огонек Рис. 3. Формирование ВЭЗШ в процессе налива зерна, 2006-2008 гг.
Отмечено, что сорт Эстафета Татарстана имел в фазе тестообразной спелости вязкость, сСт число падения, с влажность зерна,% Г Т К вязкость, сСт наибольшую вязкость, а к фазе твердой спелости занимал промежуточное положение между двумя другими сортами. Сорт Огонек во все анализируемые фазы налива имел наименьшие показатели признака.
Влияние погодных условий на хлебопекарные качества зерна озимой ржи обусловлено изменениями в нем активности амилолитических ферментов. По результатам дисперсионного анализа (рис.4) установлено, что доля влияния каждого изучаемого фактора по годам различалась, однако влияние гидротермических факторов составляло от 57,2 до 78,2 процентов. Доля влияния сорта в изменчивость признака ВЭЗШ в процессе налива была наименьшей и варьировала от 1,5 до 14,5%. Генотип сорта проявляется слабее в годы с благоприятными условиями среды. Наибольшее влияние сорта (14,5%) выявлено в годы с высокой влажностью в период восковой спелости (ГТК более 3 единиц). Взаимодействие генотип х среда имело максимальное влияние (40,8%) в годы с благоприятными условиями в период формирования зерна.
7,40,1,5 12,14,73,78,13,57,генотип х среда генотип среда а б в Рис. 4 Доля влияния условий среды и генотипа на вязкость в период налива, 2006 (а), 2007 (б), 2008 (в) годы Таким образом, гидротермические условия в период формирования, налива и созревания зерна озимой ржи оказывают существенное влияние на вязкость водного экстракта зерна. Увеличение осадков снижает этот показатель, а повышение температуры положительно влияет на вязкость водного экстракта. Дисперсионный анализ степени влияния генотипа и условий года на проявление данного признака показал зависимость результатов от контрастности изучаемых сортов и погоды. Доля влияния гидротермических условий года на изменчивость ВЭЗШ составила 51,4%.
Можно сказать что, зная сценарий формирования ВЭЗШ и сортовые особенности озимой ржи в контрастные годы можно выявить генетический материал для различных направлений использования ржаного зерна и наметить пути для его дальнейшего использования в селекционной работе.
4. Оценка вязкости водного экстракта зернового шрота в селекционном процессе 4.1. Коллекционный питомник. Приоритетным направлением современной селекции является создание разнообразных по цели использования сортов.
Наши исследования проводились на 50 коллекционных сортообразцах урожая 2005Е2006 гг. различного эколого-географического происхождения, присланных из ВИРа. Показано, что технологические показатели образцов коллекции ВИР достаточно изменчивы и зависят в значительной степени от внешних условий.
Значения вязкости водного экстракта ржаного шрота значительно отличались между изучаемыми сортами в зависимости от погодных условий. По степени изменчивости значения вязкости сорта можно разделить на 3 группы: 1) сорта относительно стабильные по признаку - Радонь, К-11; 2) сорта, вязкость которых увеличилась в 2 - 4 раза - Lozien - 14, Куспан 145/24, Dobrenie Fasnate, Snikawa, Kastoria, 3) сорта, вязкость которых увеличилась более чем в 4 раза - Brаunrostresistent, Комбайниняй Hl, Hania, Память Кондратенко. Примечательно то, что чем выше значение вязкости, тем более стабильно его проявление. Например, у сорта Радонь показатель вязкости в 2005 г. составил 37,3 сСт, а в 2006 г. - 38,1 сСт при максимальных показателя массы 1000 семян (38 г) и натуры (772 г/л). Вероятно, все это связано с соотношением водорастворимых и нерастворимых пентозанов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что между числом падения, экстрагируемой вязкостью вводно-мучной суспензии, массой 1000 зерен и натурной массой существуют весьма сложные взаимосвязи, которые модифицируются под влиянием внешних факторов.
В более влажные годы у разных сортов формируется зерно, значительно различающееся по ВЭЗШ, а в благоприятные - с высоким содержанием водоудерживающих веществ и выполненным зерном. Выявленные закономерности можно использовать для отбора ценного исходного материала в селекции.
Принципиально важным при селекции на кормовые цели является вопрос о поиске высокобелковых сортообразцов с низкой ВЭЗШ. Согласно полученным данным содержание белка в зерне коллекционных в 2006 году была выше, чем в 20году (табл.5). Наибольшей белковостью отличался в среднем за 2 года образец из Греции Hania (12,05%). При этом среди изученного набора не выявлено образцов, удачно сочетающих низкую вязкость с повышенным содержанием белка.
Таблица Содержание белка и ВЭЗШ у сортов озимой ржи в коллекционном питомнике (2005 - 2006 гг.) Название сорта Белок, % Вязкость, сСт 2005 2006 2005 20Радонь (стандарт) 10,77 10,60 37,25 38,A 8 (Голландия) 10,77 12,42 9,81 34,Комбайниняй Hl 10,77 12,30 9,08 43,(Ленинградская область) Памяти Кондратенко 10,55 11,96 6,99 39, (Московская область) К - 11 (Польша) 10,77 12,42 20,85 27,Hania (Греция) 11,74 12,36 7,83 35,Полученные результаты свидетельствуют, что влияние погодных условий является одним из лимитирующих факторов в формировании зерна и проявлении его качества. Поэтому было принято решение о привлечении нового исходного материала для селекции специализированных сортов.
В 2008 г. нами был получен новый набор образцов коллекции ВИР и проведен его анализ. Результаты показывают, что низкой вязкостью обладал ряд диплоидных сортов отечественной и зарубежной селекции: Струна, ВПК, Харьковская 88 (Ук раина), Albedo (Чехия). Trenelense (Аргентина), Марусенька (Саратов), Лота, Дiя Талисман, Юбилейная (Беларусь). У перечисленных образцов вязкость водного экстракта варьировала от 3,4 до 4,7 сСт. Требуется их изучение по анализируемому признаку и включение в селекционную программу и созданию сортов фуражного направления. Ранее нами предполагалось, что более крупнозерные формы имеют низкую вязкость экстракта по сравнению с формами, имеющими среднее и мелкое зерно. Образец Струна сочетал высокую массу 1000 зерен (38,7 г) с низкой вязкостью (4,4 сСт). В то же время сорта польской селекции Zduno или белорусской селекции Ясельда, имея весьма крупное зерно порядка 40 г., формировали достаточно вязкие растворы. Такая же закономерность наблюдается у группы тетраплоидных сортов, полученных из Беларуси. Все четыре сорта Сяброука тетра, Верасень тетра, Cпадчына тетра, Завея-2 тетра имели очень крупное зерно (43,8-49,5 г), но натура его была невысокой (575-616 г/л).
При этом два последние сорта были низковязкие, а два первых имели вязкость 6,6 и 7,2 сСт. Следовательно, прямой связи между массой 1000 зерен и вязкостью водно-мучной суспензии не имеется. Из коллекционного генофонда выделены образцы с высоким содержанием протеина (13 и более процентов) - Altabar, Pulwaskie Zrelon, Державинская 50, Jana, Trenelense.
Ряд сортов, таких как Trenelense (Аргентина), Jana (Латвия) и Юбилейная, Cпадчынa тетра, Завея-2 тетра (Беларусь) сочетают повышенную белковость с низкой ВЭЗШ, что делает их перспективными в селекции на кормовые цели. Выделенные образцы с низкой вязкостью и высоким содержанием белка включены в селекционную программу в качестве исходного материала для создания сортов кормового направления. Отсюда следует, что в коллекции ВИР мы можем найти образцы для скрещивания с любым комплексом интересующих нас технологических качеств для селекции сортов целевого направления. Трехлетнее изучение образцов коллекции ВИР позволило выделить и сконцентрировать генетический фонд (рабочую коллекцию) по отдельным признакам качества.
4.2. Гибриды F1 и инбредные линии. Возможность расширения спектра хозяйственного использования зерна ржи методом альтернативной селекции по вязкости водного экстракта решается как на популяционном, так и на гибридном уровне.
При этом гибридная селекция на основе цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) позволяет более эффективно и в короткие сроки решать задачи улучшения качества зерна в соответствии с запросами потребителя. Для создания гетерозисных гибридов необходимо получить разнообразный по качеству исходный материал, и, прежде всего, инбредных линий. В связи с этим представлялось интересным провести сравнительное изучение гетерозисных гибридов и их родительских компонентов.
Нами в 2009Е2010 гг. впервые исследована вязкость водного экстракта коммерческих гибридов и перспективных гибридов F1, созданных в КВС-Лохов (Германия). Установлено, что высоковязкие растворы (18,1-26,0 сСт) дают F1 гибриды:
LPH 87, LPH 92, LPH 93, LPH 94, Evolo, Picasso. Вязкость водного экстракта у гибридов LPH 78, LPH 82 и LPH 84 составляла 9,5-11,1 сантистокс. Все гибриды имели высокое ЧП и невысокое содержание белка. По урожайности 8 гибридов превысили включенный в Госреестр РФ гибрид Picasso. Достоверной прибавкой урожайности характеризовались F1 гибриды LPH 80, Visello, LPH 91, LPH 93 (22, 5, 6 и 7%, соответственно). По направлению использования все изученные гибриды могут быть отнесены к хлебопекарным.
Наибольшей массой 1000 зерен характеризовались гибриды Balistic, LPH 78 и LPH 80, у которых крупность составляла 28,9Е38,6 граммов. Максимальную натурную массу зерна имели LPH 72, LPH 89, LPH 90 и LPH 93 (763 - 770 г/л). Наименьшим значением первого признака отличился гибрид LPH 92 (31,4 г), а второго - Evolo (713 г/л). Амплитуда числа падения варьировала от 252 с (LPH 82) до 354 с (Picasso), а содержание белка колебалось в пределах 9,6% (Visello) до 12,1% (LPH 80). Включая последний гибрид, свыше 11% белка имели 4 сорта.
Из анализа рис. 5 следует, что наибольшую вязкость в 2008 г. показали гибриды LPH 92 и Picasso. В 2009 г. максимальной вязкостью характеризовался LPH 87.
Установлено, что для гибридов LPH 94, LPH 89, LPH 85, LPH 78 характерна высокая стабильность проявления вязкости по годам исследования, в то время как у LPH и LPH 92 признак сильно варьировал под воздействием внешних факторов. Безусловно, наибольшую ценность для селекции представляют инбредные линии, которые служат компонентами при создании гибридов.
Проведен анализ 30 линий, полученных биотехнологическими методами на базе популяционных сортов средне и восточноевропейской селекции. Результаты оценки лучших по урожайности линий приведены в табл.6. Выявлено, что линии существенно различаются по всем исследуемым параметрам: урожайности, массе 1000 зерен, ЧП, содержанию протеина и экстрагируемой вязкости. Последние показатели различались в 2,5 раза. Низкими показателями вязкости характеризовалась линия LSR 78, которая сочетала хорошую продуктивность, достаточно высокие массу 1000 зерен и белковость, но имела показатель ЧП=157 с. Эти показатели характеризуют ее как линию кормового направления. Инбредные линии Lo 142, Lo 150, напротив, явно имеют хлебопекарное назначение, поскольку наряду с высоким урожаем, они достаточно крупнозерные, имеют исключительно высокое ЧП и вязкость.
2008 20Рис. 5 Вязкость водного экстракта гетерозисных гибридов F1, (2008-2009 гг.) Таблица Оценка инбредных линий KWS-Lochow (2008 - 2009 гг.) Evolo Visello Balistic LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH LPH Picasso Инбредная Урожай с Масса 1000 ЧП, с Белок, % Вязкость, сСт линия делянки, зерен, г г/мLSR 62 330 31,3 186 10,6 7,LSR 77 307 32,0 161 11,8 7,LSR 70 324 30,4 174 11,3 7,LSR 78 300 29,9 157 11,8 6,Lo 115 260 29,2 222 12,9 13,Lo 142 302 32,3 286 12,5 12,Lo 150 400 34,8 272 11,8 16,НСР05 14,5 1,1 7,3 0,4 0,Выделены 4 линии, которые за два года имели относительно низкую вязкость:
LSR 62, LSR 77, LSR 70 и LSR78. В среднем за 2008-2009 гг. они имели величину этого показателя 6,5Е8,0 Сст. Последняя линия характеризовалась наименьшими значениями вязкости (4,1 и 8,8 Сст, соответственно). Линии с высокой вязкостью экстракта имели более высокую средовую вариабельность по сравнению с низковязкими.
Важнейшая задача селекции Ч отбор линий не только с высокой или низкой вязкостью экстракта зерна, но и с высоким содержанием белка, поскольку для гетерозисной селекции важно оптимально сочетать оба признака в гибриде. Результаты 2-летнего изучения гетерозисных гибридов и исходных компонентов, представлены на рис.6. Показана значительная дифференциация материала по соотношению вязкости и содержания белка для различных селекционных программ. Линии с низкой вязкостью чаще характеризовались средним содержанием белка в зерне.
9 10 11 12 13 Содержание белка, % Рис.6. Взаимосвязь между содержанием белка и вязкостью 18 гетерозисных гибридов и исходных компонентов Таким образом, выявлена высокая степень дифференциации инбредных линий по вязкости водного экстракта. Данный признак, наряду с содержанием белка, может быть биологическим тестом, используемым на ранних этапах гетерозисной селекции озимой ржи на качество зерна при ограниченном количестве селекционного материала. Это может служить хорошей базой для эффективной селекции не только гибридных сортов, но и межлинейных гибридов, сортов-популяций или синтетиков, Вязкость, Сст.
пригодных для разных целей использования.
4.3. Элитные растения. Результативность селекции озимой ржи на качество зерна определяется во многом тем, по каким показателям и на каком этапе селекционного процесса идет отбор в питомниках (Кулеватова и др., 2010). Поэтому для решения проблемы создания сортов ржи целевого использования, основанных на генетических признаках их качества, работу следует начинать на ранних этапах селекции. В своей работе J.G. McLeod e.a. (1996) показали, что различия по вязкости существуют не только между сортами, но и между растениями внутри популяций.
При выявлении высококачественных форм или линий в процессе селекции озимой ржи возникают определенные трудности, связанные с перекрестным характером опыления культуры. В связи с этим появилась необходимость обосновать внутрипопуляционную изменчивость показателя ВЭЗШ, позволяющую проводить объективную браковку и отбор лучших генотипов. Анализ проведен на трех сортах по 20 элитных растений у каждого. Показано, что в среднем масса зерна с главного колоса у сорта Огонек составила 2,2 г с размахом варьирования 1,4Е2,9 г, масса зерна с растения 11,7 г и 8,6Е17,2 г, соответственно. Такое количество зерна позволило провести анализ вязкости по каждому растению. В популяционном сорте Огонек амплитуда изменчивости данного показателя составила от 5,4 до 19,7 сСт, а средняя ВЭЗШ равнялась 11,2 сСт. Огонек имеет небольшой диапазон внутрипопуляционного варьирования и соответствует сортам с низкой вязкостью.
По большинству хозяйственно-ценных признаков внутрипопуляционная изменчивость элитных растений сорта Радонь характеризовалась большим размахом вариации, чем сорт Огонек. Так, число зерен с главного колоса варьировало 35,0Е68,0 шт., масса зерна с него - 1,0Е2,7 г, продуктивность растения - 8,9 - 19,граммов. Среднее значение вязкости у Радони равнялось 13,6 сСт с лимитами от 4,до 21,0 сСт. Данный сорт характеризуется наличием двух биотипов в своем составе:
первый - с модой равной 9,8 сСт и второй - с 17,2 сантистокс. Поэтому проявление признака вязкости у сорта Радонь в значительной степени модифицируется под влиянием погодных условий.
Особый интерес представлял новый сорт Тантана, у которого размах внутрипопуляционного варьирования по числу зерен с колоса составлял 29Е71 шт., по массе зерна с главного колоса от 1,0 до 2,7 г, по массе зерна с растения от 8,5 до 16,граммов. Среди трех изученных сортов озимой ржи данный сорт обладал наибольшим диапазоном изменчивости показателя ВЭЗШ: пределы 6,0 - 58,9 сСт при среднем значении 16,1 сантистокс. Полигон частот распределения имеет 3 пика, наибольший из которых приходится на 12 сантистокс. Таким образом, экспериментально установлено, что популяционный сорт Тантана включает ряд биотипов (предположительно три), различающихся по признаку вязкости. Это, безусловно, требует дальнейшей проверки на большем количестве элитных растений. Несмотря на это определенно можно утверждать, что внутрипопуляционная изменчивость раскрывает определенные резервы для дальнейшего совершенствования сорта по признаку вязкости с помощью целенаправленного отбора.
4.4. Методические вопросы определения вязкости для селекционной практики. В качестве косвенного критерия оценки качества зерна помимо традици онных признаков предложен показатель вязкости водного экстракта зернового шрота ржи. Вязкость и содержание водорастворимых пентозанов у ржи связаны положительно, поэтому потенциал вязкости может служить индикатором их количественного содержания. Нами проведена экспериментальная работа по упрощению самой методики, которая бы позволяла достаточно объективно оценить вязкость некрахмальных полисахаридов.
Для изучения глубины извлечения вязких веществ зерна проведено сравнение показателя вязкости при нагреве до 400 С и при комнатной температуре. Выбор данных температур обусловлен тем, что для оценки кормов используется так называемый кормотест по вязкости экстрактов злаков, в котором суспензия муки инкубируется 1 час при 40С. Методики определения вязкости водного экстракта как показателя хлебопекарных качеств зерна ржи предусматривают экстракцию при комнатной температуре. С точки зрения задач селекции необходимо использовать методику, позволяющую сразу проводить дифференциацию материала на типы по функциональным свойствам.
В результате проведенных исследований установлено, что при нагреве до 40С вязкость колеблется от 62,9 до 17,3 сантистокс, т.е. более чем в три раза. Наименьшей вязкостью характеризовались сорта Огонек и Саратовская 7. Максимальной вязкостью отличались новые популяции 7 и 8. При комнатной температуре диапазон вязкости составил 4,5...8,36 сСт. Ранги сортов остались практически одинаковыми. Более высокая температура во время экстракции способствует дополнительному извлечению растворимых фракций белка и частично крахмала. Это повышает вязкость клейких растворов. Сказанное позволяет сделать вывод о том, что для селекционной оценки на вязкость растворимых пентозанов экстракцию целесообразно проводить при температуре 20С.
Поскольку при анализе вязких свойств зерна инбредных линий количество зерна, требуемое для анализа, должно быть минимальным, нами исследована вязкость альтернативных линий (с высокой и низкой вязкостью) в зависимости от разбавления (рис.7).
20,y = 3,1914x - 1,05R2 = 0,9112,9,5,y = 0,42x + 1,4,1 4,3,3,1 3,R2 = 0,862,5 1,1/12,5 1/8,3 1/7,4 1/6,9 1/6,4 1/5,разбавление №17 №1Линейный (№17) Линейный (№109) Линейный (№17) Линейный (№17) Рис.7. Динамика вязкости в зависимости от разбавления.
Водно-мучную суспензию для экстрагирования получали путем смешивания муки с дистиллированной водой в соотношениях от 1:12,5 до 1:5. Установлено, что у низкопентозановой линии №17 при изменении разбавления мало изменялась вязвязкость, сСт кость экстракта. У высокопентозановой линии №109 при разбавлении 1:12,5 вязкость составила 2,5 сСт, а при 1:5 - 20,7 Сст, т.е. более чем в 8 раз. Следовательно, для низко- и высокопентозановых линий количество испытуемого материала должно быть неодинаковым. Для установления оптимального соотношения муки и воды с целью объективной оценки инбредных линий эти исследования будут продолжены на большем числе контрастных по вязкости линий.
5. Экономическая эффективность производства сортов ржи Возделывание сортов и гибридов, используемых в производстве, должны быть экономически обоснованным и целесообразным. Нами проведен расчет экономической эффективности выращивания разных сортов озимой ржи, исследованных в ходе работы. Наибольшая рентабельность получена при выращивании сортов озимой ржи хлебопекарного направления: Тантана - 58,2; Радонь - 53,0; Татарская 1 - 50,процентов. Себестоимость зерна, полученная от лучшего сорта, составила 2737 рублей за тонну. Сравнительно низкая себестоимость у этих сортов обусловлена их высокой урожайностью. Рентабельность сортов кормового направления ниже - 47,(Огонек) и 39,7% (Антарес). Все же, уровень себестоимости сорта Огонек оказался ниже, чем у стандарта - 2930 рублей за тонну. Несмотря на рост цен на ГСМ, запасные части к тракторам и сельхозмашинам и на транспортные расходы высокопродуктивные сорта обеспечивают рынок относительно дешевым зерном с хорошими технологическими свойствами зерна.
Таким образом, экономически эффективно выращивание сортов озимой ржи как хлебопекарного, так и кормового направления.
ВЫВОДЫ 1. Проведена сравнительная оценка сортов-популяций, гибридных сортов и инбредных линий озимой ржи по вязкости водного экстракта зерна и выделен генофонд для успешного ведения селекционной работы по созданию сортов озимой ржи с генетически обусловленными показателями хлебопекарных и кормовых свойств.
2. Выделены диплоидные сорта отечественной и зарубежной селекции из коллекции ВИР с низкой вязкостью, которая варьировала от 3,4 до 4,7 сСт: Струна, ВПК, Харьковская 88 (Украина), Albedo (Чехия). Trenelense (Аргентина), Марусенька (Саратов), Лота, Дiя Талисман, Юбилейная (Беларусь), которые включены в селекционную программу в качестве исходного материала.
3. Проанализирована зависимость вязкости от погодных условий вегетации и ее связь с другими признаками качества зерна. Отмечено различие по экологической стабильности признаков качества у местного и зарубежного материала. В среднем за 10 лет наибольшее значение признака ВВЭ получено у сортов Татарская 1 (40,3) и Тантана (32,5), а наименьшие показатели вязкости отмечены у сортов Огонек (19,7) и Антарес (16,1 сСт).
4. Показано, что недостаток влаги значительно повышает хлебопекарные свойства и вязкость, что оказывает негативное влияние на кормовые качества.
5. Установлено, что для гибридов F1 LPH 94, LPH 89, LPH 85, LPH 78 характерна высокая стабильность проявления вязкости по годам. Выделены 4 инбредные линии кормового направления LSR 62, LSR 77, LSR 70 и LSR 78 с низкими и стабильными показателями вязкости. Линия кормового направления LSR 78 сочетала хорошую продуктивность, достаточно высокие массу 1000 зерен и белковость. Линия Lo 150 отнесена к хлебопекарному типу, поскольку наряду с высоким урожаем, она достаточно крупнозерная, имеет исключительно высокие ЧП и вязкость.
6. Выявлена высокая степень дифференциации генетического материала (популяционные сорта местной и инорайонной селекции, гетерозисные гибриды, инбредные линии) по динамике формирования вязких свойств пентозанов и амилазной активности. Это может служить хорошей базой для эффективной селекции межлинейных гибридов и сортов-популяций или синтетиков, пригодных для разных целей использования.
7. Влияние взаимодействия генотип x среда составило 28,0 %, что указывает на значительную обусловленность специфической реакции сорта на погодные условия при формировании пентозанов в зерне. В благоприятные годы происходила наилучшая дифференциация сортов по вязкости, максимально разграничивая высокопентозановые и низкопентозановые формы.
8. Обоснован ряд методических вопросов, связанных с определением вязкости. Прослежена динамика формирования вязких свойств пентозанов и других технологических качеств в зависимости от фазы созревания зерна, генетических особенностей селекционного материала, температуры экстракции, количества анализируемого материала.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА 1. Для выявления исходного и селекционного материала озимой ржи целевого назначения использовать методику оценки вязкости водного экстракта зернового шрота.
2. Образцы и линии озимой ржи, выделенные по контрастной вязкости и комплексу качественных признаков, рекомендованы для использования как исходный материал для популяционной и линейной селекции сортов хлебопекарного и кормового направления.
3. Коллекционные сортообразцы Altabar, Pulwaskie Zrelon, Державинская 50, Jana, Trenelense с низкой вязкостью и высоким содержанием белка (13 и более процентов) включить в селекционную программу в качестве исходного материала для селекции кормовых сортов ржи.
4. Целенаправленная селекция на низкую вязкость водного экстракта позволит существенно улучшить кормовую ценность зерна создаваемых сортов ржи.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:
1. Гильмуллина Л.Ф. Влияние гидротермических условий на вязкость водного экстракта ржаного шрота / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Современные проблемы науки и образования №4 URL: www.science-education.ru/104-6583 (дата обращения: 02.05.2012).
Статьи в журналах, тематических сборниках и материалах конференций:
2. Гильмуллина Л.Ф. Вязкость водно-мучной суспензии сортов озимой ржи как показатель качества зерна / Л.Ф. Гильмуллина, С.Н. Пономарев // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник статей XI Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. С. 15 - 18.
3. Гильмуллина Л.Ф. Изменение качества зерна озимой ржи в процессе созревания / Л.Ф. Гильмуллина // Материалы Международной научно-практической конференции: Селекция и семеноводство озимых хлебов - результаты, методы, проблемы и пути их решения. - Ульяновск, ГСХА, 2007. - С. 116 - 120.
4. Гильмуллина Л.Ф. Динамика технологических показателей зерна сортов озимой ржи в процессе налива / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Повышение эффективности растениеводства и животноводства - путь к рентабельному производству: материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г. Гареева. - Казань: Фолиантъ, 2008. - С.229-234.
5. Гильмуллина Л.Ф. Вязкость водно-мучной суспензии как информативный показатель качества зерна / Л.Ф. Гильмуллина // Научные основы технологий производства сельскохозяйственной продукции: Материалы республиканской конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г. Гареева. - Казань, Фолиантъ, 2008. - С.34-38.
6. Пономарева М.Л. Оценка технологического потенциала сортов озимой ржи / М.Л. Пономарева, С.Н. Пономарев, Л.Ф. Гильмуллина, А.З. Хазиев // Материалы Международной научно-практической конференции Производство растениеводческой продукции: резервы снижения затрат и повышения качества (10-11 июля 20г., Жодино). - Минск, 2008. - Т.2. - С.111-113.
7. Гильмуллина Л.Ф. Изучение вязких свойств водно-мучных экстрактов у сортов озимой ржи / Л.Ф. Гильмуллина, С.Н. Пономарев, М.Л. Пономарева // Материалы Всероссийской научно-практ. конференции Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. - Уфа, 2009. - С. 114-116.
8. Гильмуллина Л.Ф. Влияние условий среды на формирование вязкости водного экстракта озимой ржи / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и практики в современных условиях и пути их решения: материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г. Гареева (25-27 февраля 2009 года). - Казань: Фолиантъ, 2009. - С.77-80.
9. Пономарев С.Н. Хлебопекарные и кормовые свойства зерна ржи в связи с селекцией сортов целевого назначения / С.Н. Пономарев, М.Л. Пономарева, Л.Ф.
Гильмуллина // Съезд генетиков и селекционеров, посвященный 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина. V Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 21-28 июня 2009 г.). - М., 2009. - Ч.1. - С.305.
10. Гильмуллина Л.Ф. Фенотипическая изменчивость качественных характеристик сортов озимой ржи / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Инновационные разработки молодых ученых - АПК России: материалы Всероссийской научнопрактической конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г. Гареева (1819 марта 2010 года). - Казань: Фолиантъ, 2010. - С.42-47.
11. Гильмуллина Л.Ф. Анализ исходного материала ржи по вязкости водномучного экстракта / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья. Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (24-26 февраля 2010 г.). - Саратов, 2010. - С95 - 98.
12. Гильмуллина Л.Ф. Оценка селекционного материала озимой ржи по вязкости водного экстракта / Л.Ф. Гильмуллина, М.Л. Пономарева // Науке нового века - знания молодых. Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей, посвященная 80-летию Вятской ГСХА: Сборник научных трудов в 3 частях. Ч. 1. Агрономические науки. - Киров: Вятская ГСХА, 2010. - С.29-35.
13. Ponomarev S., Sources of valuable attributes in selection of the winter rye for average Volga / S. Ponomarev, M. Ponomareva, G. Mannapova, G. Jakupova, L. Gilmullina // International Symposium on Rye Breeding &Genetics. Minsk, Belarus, 29 June - 2 July 2010. - P. 4445.
14. Гильмуллина Л.Ф. Оценка влияния внешних условий на качественные показатели зерна ржи / Л.Ф. Гильмуллина // Конкурентоспособная научная продукция - АПК России: материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г.Гареева (29-30 марта 2011 г.). - Казань: Антэкс, 2011. - С.75-79.
15. Гильмуллина Л.Ф. Изучение исходного материала озимой ржи по кормовым и хлебопекарным свойствам зерна / Л.Ф. Гильмуллина, С.Н. Пономарев, М.Л. Пономарева // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (28-29 июня 2012 г.) - Екатеринбург.
Уральское изд-во, - С. 54-59.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству