Влияние селекции на качество зерна на юге России

Влияние селекции на качество зерна на юге России

В.И. Ковтун, д.с.-х.н., ГНУ Ставропольский НИИСХ

Южный федеральный округ играет важную роль в аграрном секторе страны, являясь одним из крупнейших производителей товарного и семенного зерна в России. Однако и этот благополучный регион в 1986—1990 гг. собирал зерна в два раза больше, чем теперь.

Озимая пшеница на юге России к 2015 г., по нашему прогнозу, будет занимать 8—9 млн. га и являться здесь основной продовольственной культурой. Удельный вес пшеницы в каждом хозяйстве данного региона составляет 40—50 и более процентов посевов всех зерновых культур, удельный вес валовых сборов — более 70%.

По почвенно-климатическим условиям степные зоны юга России являются одними из наиболее благоприятных регионов нашей страны для производства высококачественного зерна сильных и твердых пшениц. Правильно применяя удобрения и технологию возделывания сильных и твердых сортов озимой пшеницы, можно ежегодно выращивать зерно, отвечающее стандартам высокого качества на сильные и твердые пшеницы. Кроме того, на юге этому способствуют высокоплодородные почвы (чернозёмы, каштановые), повышенные температуры воздуха (22—23°С), засушливость климата и умеренное или недостаточное количество осадков, интенсивная солнечная инсоляция в период созревания хлебов. Поэтому возделывание озимой мягкой и твердой пшеницы должно быть сосредоточено на юге России.

В мировом производстве пшеницы на долю сильных приходится всего 15—20%, на долю слабых — 50—55%, т.е. половина или немногим более производимого в мире зерна пшеницы может давать качественный хлеб только при добавлении к нему 20—40% высококачественного зерна.

При общем избытке пшеницы на производственные цели наблюдается в целом по России дефицит сильных, ценных и твердых сортов (до 70%). Этим объясняется тот большой спрос на зерно сильных пшениц, который существует в настоящее время как в России, так и за рубежом.

В связи с тем, что в других регионах РФ нет возможности получать зерно высокого качества, создание и внедрение в производство высокопродуктивных, высококачественных сортов озимой пшеницы является одной из главных задач и науки, и производства. Это сорта озимой пшеницы, в которых заложено высокое качество зерна на генетическом уровне и которые при оптимальных условиях выращивания способны формировать зерно с клейковиной от 27 до 30 и более процентов.

При селекции озимой пшеницы на качество применяется высокий агротехнический фон выращивания растений во всех селекционных питомниках. Такой агротехнический фон, по существу, является и провокационным, так как на нем можно надежно проводить отборы не только на иммунитет, устойчивость к полеганию, на урожай и другие признаки, но и на качество зерна. Он позволяет почти ежегодно получать зерно, отвечающее требованиям стандарта на сильные пшеницы.

Для отбора высококачественных сортообраз-цов пшеницы ежегодно проводятся браковки селекционного материала по внешнему виду зерна во всех селекционных питомниках, начиная с индивидуально отобранных колосьев Р3 [1, 2].

В мукомольно-хлебопекарной лаборатории проводится большой объём работ по зерновому анализу, определению количества и качества клейковины, хлебопекарной силы, качества хлеба, валориметрической оценки.

Ежегодный объём оценок качества зерна во всех звеньях селекционного процесса составляет около 60 тысяч образцов. Систематическая браковка селекционного материала по внешнему виду зерна позволила создать генофонд мягкой озимой пшеницы преимущественно с высококачественным стекловидным зерном, как признаком, обусловливающим высокие мукомольно-хлебопекарные свойства.

Результаты наших исследований по оценке содержания белка в зерне у сортов озимой пшеницы показывают, что рассматриваемый признак существенно различается в зависимости от условий вегетации, что говорит о довольно значительном взаимодействии «генотип — среда». Результаты исследований в некоторой степени подтверждают выводы П.П. Лукьяненко о том, что между урожаем зерна и содержанием белка в нём существует отрицательная взаимосвязь. Но здесь необходимо подчеркнуть, что подобная зависимость изменялась не прямо пропорционально в годы исследований, высокое содержание белка в зерне характерно и для высокопродуктивных новых сортов озимой пшеницы: Станичная (15,6%), Зарница (15,8%), Донской сюрприз (15,4%), Танаис (15,8%), Ростовчанка 5 (15,6%).

Отбор гибридных линий на качество зерна проводится визуально, начиная с селекционного питомника. Зерно должно иметь ровную тёмнокрасную окраску. Выбраковывается желтобокое зерно, у которого ниже стекловидность и содержание протеина. Желтобокость в определённой степени зависит от недостатка азота в почве, но в большей степени — это наследственный

признак. Селекционный материал, оставшийся после жёсткой браковки по внешнему виду зерна, подвергается в биохимической лаборатории анализу на содержание в нём белка.

Ранее отмечалось, что существует мнение об обратной корреляционной зависимости между содержанием белка в зерне и урожайностью. На наш взгляд, эта связь не столь значительная, чтобы служить непреодолимым препятствием для успешной селекции на высокое содержание белка в зерне, в сочетании с достаточно высокой продуктивностью. Такая зависимость, надо полагать, значительно ослаблена, так как новые сортообразцы значительно превышали (содержание белка от 16,0 до 18,0%) стандарт Дон 95 не только по содержанию белка и продуктивности, но и по устойчивости к бурой ржавчине, мучнистой росе и пыльной головне. Высокобелковые формы, как правило, получаются от скрещивания в комбинациях — высокобелковый сортообразец х высокобелковый или же при скрещивании высокобелкового сорта со среднебелковым.

По нашему мнению, сила муки в большей степени является наследственным, сортовым признаком, хотя и зависит от условий внешней среды. Колебания у многих сортов по изучаемому признаку, в зависимости от года выращивания, были существенными. Многие сорта озимой пшеницы способны формировать зерно выше, чем нормативный показатель для сильной пшеницы (280 е.а.).

В результате сравнительного изучения существующих методик предварительной выпечки хлеба установлено, что лучшим по точности является метод выпечки с добавлением бромата калия и двойным замесом теста (ремикс-метод). Этот метод позволил разграничить сильные и ценные образцы по объёму и общей оценке хлеба, значительно усилил отбор высококачественных сортов, дал возможность выявить потенциальные хлебопекарные качества сильных пшениц (табл. 1).

Большая работа в этом направлении проведена в лаборатории биохимии и в отделе селекции и семеноводства озимой пшеницы Донского селекцентра [3, 4, 5].

1. Объёмный выход и общая оценка хлеба в зависимости от метода выпечки

Метод выпечки Показа- тели Донская безостая Тарасов-ская 29 Донская полукарли- ковая

Стан- дартный Объём, см3 665 645 630

Оценка, баллы 4,4 4,2 4,1

Ремикс Объём, см3 810 660 480

Оценка, баллы 4,8 4,3 3,0

На основе многолетних исследований и сопоставлений была разработана шкала оценки генотипов пшеницы по глиадиновым аллелям (табл. 2).

2. Шкала селекционной оценки генотипов пшеницы по глиадиновым аллелям

Оценка генотипа Глиадинкодирующие локусы хромосом

1А 1В 1Д 6А 6В 6Д

Отличный 2, 3, 4, 5 1,4 7, 5,4 3 1,2 2

Хороший 2, 3, 4, 5 1,4 1,2,3 1,3 1,2 1,2

Средний 2, 3, 4, 5 2,7 7, 5,4 1,3 1,2 1,2

Удовлет- воритель- ный 1+4, 2, 3 2,7 1,2,3 1,3 1,2 1,2

4, 5 3 4, 5,7 3 2 2

Плохой 1, 6 2,7 1,2,3 1,3 1,2 1,2

4,5,3 3 4, 5,7 1 1 1

Пользоваться шкалой довольно просто. Если образец пшеницы имеет формулу глиадина, например Gld 4, 1, 5, 3, 1, 2, то это значит, что генотип по глиадину имеет отличную оценку, а образец может быть кандидатом на сильную пшеницу при условии, что у него (hard) эндосперм, достаточно белка (клейковины) — 14% (28%) и глютенин не содержит новых аллелей, не типичных для отечественных сортов.

Учёт генетической разнокачественности основных факторов, влияющих на хлебопекарные качества, позволяет по-новому подойти к проблеме оценки генотипов по качеству и связанных с ним продуктивности и морозостойкости у озимой мягкой пшеницы. Исследование этого подхода способствует лучшему пониманию генетической детерминации хлебопекарного качества пшеницы и конструированию рекомбинантных и трансгрессивных генотипов с комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств.

Учитывая важность данной работы, следует отметить, что ежегодно электрофоретическую оценку проходят до 1000 сортообразцов пшеницы. Из них только около 30—35% сортообразцов имеют «плохой» и «средний» глиадин и 65—70%

— хороший и отличный. Но, тем не менее, из этих сотен и тысяч сортообразцов с хорошим и отличным глиадином только единицы могут стабильно, независимо от условий года, формировать высококачественное зерно. Электрофоретический анализ позволяет селекционеру на ранних этапах селекционного процесса выбраковать генотипы с плохим глиадином и на следующих этапах селекционного процесса изучать генотипы только с хорошим и отличным глиадином. Их изучение проводится по всем показателям качества в технологической лаборатории не менее трёх лет, на пластичность и стабильность в конкретных условиях среды.

3. Показатели высокопродуктивных сортов озимой пшеницы

Сорт Показатели

содержание ИДК,г сила муки, е.а. общая хлебопекарная оценка, балл

белок, % клейковина, %

Дон 93 14,5-16 28-29 1 280-300 4,1-4,3

Дар Зернограда 15-17 28-30 1 260-280 4,2-4,5

Донской маяк 14,5-15,5 27-29 1 260-280 4,1-4,3

Донская безостая 14,5-16 29-31 1 300-320 4,2-4,6

Дон 95 14,8-16,5 28-31 1 270-310 4,2-4,6

Донской сюрприз 15-16,5 28-32 1 280-300 4,1-4,3

Ростовчанка 15,5-16,5 29-32 1 320-360 4,2-4,6

Гарант 14-15 27-28 1 280-300 4,1-4,3

Донской простор 14,2-15,8 28-30 1 280-300 4,1-4,3

Донская юбилейная 14,5-17 30-32 1 300-380 4,2-4,7

Танаис 14,2-16,5 30-32 1 320-350 4,2-4,5

Ростовчанка 15-17 30-33 1 300-340 4,3—4,7

Дон 107 14,5-16,2 28-30 1 280-310 4,1-4,3

Только после этого появляется гарантия, что сорт относится к сильным пшеницам.

Рациональное сочетание традиционных (технологических и биохимических) и новых (молекулярно-генетических) методов — наиболее эффективный путь в селекции мягкой пшеницы на качество зерна.

Используя современные методы селекции на качество зерна, в Донском селекционном центре созданы сорта сильных пшениц с комплексом важнейших хозяйственно-биологических признаков и свойств [6, 7]. Это высокопродуктивные сорта сильной озимой пшеницы, предназначенные для возделывания по различным предшественникам и технологиям разной интенсивности (табл. 3).

В связи с тем, что современный период развития сельскохозяйственного производства представляет собой новый этап в подъёме зернового хозяйства, необходимо разработать программу «Производство высококачественного зерна озимой пшеницы на юге России», которая должна предусмотреть:

— создание сортов сильной пшеницы;

— разработку научно обоснованной системы организационно-агротехнических мероприятий по выращиванию высококачественного зерна;

— создание экономических предпосылок, способствующих заинтересованности хозяйств, производящих высококачественное зерно сильных пшениц;

— формирование межрегиональных продовольственных фондов и рынков;

— экспорт зерна сильных пшениц в Европу, Азию, Африку, что возродит традиционный бизнес России.

Русские пшеницы издавна славились своими высокими мукомольно-хлебопекарными достоинствами. Высокий авторитет русской пшеницы создавался, прежде всего, благодаря экспорту первоклассного по качеству зерна из степных районов юга России.

Литература

1. Калиненко И.Г., Ковтун В.И. и др. К вопросу о методах оценки качества зерна мягкой пшеницы на начальных этапах селекции / Ростовское отделение Вавиловского общества, генетиков и селекционеров. Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского ун-та, 1995. С. 38—48.

2. Ковтун В.И., Скрипка О.В. Селекция озимой мягкой пшеницы на продуктивность и качество // Сб. докл. участников науч.-практ. конференции «Научное наследие академика И.Г. Калиненко» (г. Зерноград, ВНИИСЗК, ноябрь 2000 г.). Зерноград, 2001. С. 101—106.

3. Копусь М.М., Ковтун В.И. и др. Ілиадиновьіе маркеры и морозостойкость ОЗИМОЙ МЯГКОЙ пшеницы // Проблемы селекции зерновых культур на устойчивость к болезням и неблагоприятным условиям среды. Саратов — Москва, 1990. С. 34-37.

4. Копусь М.М., Ковтун В.И. и др. Проблемы селекции мягкой озимой пшеницы с позиций полиморфизма проламинов // Селекция и семеноводство зерновых и кормовых культур на Дону. Зерноград, 1992. С. 152-170.

5. Копусь М.М., Ковтун В.И. Генетически обусловленный полиморфизм белков зерна в решении задач селекции ОЗИМОЙ пшеницы II Селекция. Семеноводство. Технология возделывания зерновых и кормовых культур: сб. научн. трудов. Зерноград, 2000. С. 66.

6. Ковтун В.И., Шатилов Л.Г. Методы селекции на качество зерна озимой мягкой пшеницы в Донском селекцентре. II Сб. докл. науч.-практ. конференции «Пути повышения и стабилизаци производства высококачественного зерна». Краснодар, 2002. С. 76—83.

7. Ковтун В.И. Высокоадаптивные, высококачественные сорта озимой пшеницы для засушливых условий юга России //Вестник АПК Волгоградской области. 2003. № 7 (227). С. 24-25.