ИЗУЧЕНИЕ МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ГОЛОЗЕРНОГО ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Дорошенко Э.С.¹, Филиппов Е.Г.², Донцова А.А.³, Алабушев А.В.⁴

¹Аспирант, ²ORCID: 0000-0002-5916-3926, Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ³ORCID: 0000-0002-6570-4303, Кандидат сельскохозяйственных наук, ⁴ Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАН, ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко

ИЗУЧЕНИЕ МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ГОЛОЗЕРНОГО ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье обоснована актуальность создания сортов голозерного ячменя в условиях юга России. Целью исследований являлось выделение ценного исходного материала для селекции ячменя, адаптированного к усилению аридности климата. Представлены результаты изучения 113 коллекционных сортов голозерного ярового ячменя, полученных из ФГБНУ Всероссийский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова (г. Санкт-Петербург). Проведен корреляционный анализ между основными хозяйственно-ценными и биохимическими признаками. Выделены источники скороспелости, высоких показателей продуктивной кустистости, озерненности, содержания в зерне основных показателей качества.

Ключевые слова: яровой ячмень, голозерный, источник, признак.

Doroshenko E.S.¹, Filippov E.G².,Dontsova A.A.³, Alabushev A.V.⁴

¹Postgraduate student, ² ORCID: 0000-0002-5916-3926, PhD in Agriculture, Associate professor, ³0000-0002-6570-4303, PhD in Agriculture, ⁴ PhD in Agriculture, professor, corresponding member of the Russian Academy of Sciences, FSBSI All-Russian Research Institute of Grain Crops named after I.G. Kalinenko

STUDY OF THE WORLD COLLECTION OF NAKED BARLEY IN THE ROSTOV REGION

Abstract

The article substantiates the relevance of the grades of naked barley in the conditions of southern Russia. The aim of this study was the selection of valuable starting material for breeding barley adapted to increased climate aridity. The results of the study of 113 collectible grades of naked spring barley derived from FSBSU All-Russian Institute of Plant named after N.I. Vavilov (St. Petersburg). The correlation analysis between the main economically valuable and biochemical characteristics. Obtained sources precocity, high levels of productive tillering, ozernennosti, content in the grain of the main indicators of quality.

Keywords: spring barley, of naked, the source, features.

 

Введение. Южный Федеральный округ – один из основных зернопроизводящих регионов РФ. Под ячмень здесь отводятся наибольшие площади посева зернофуражных культур. На долю Южного федерального округа, в котором расположена Ростовская область, приходится 12-15% общероссийского производства ячменя.В решении проблемы дальнейшего прироста урожайности и повышения качественных показателей зерна приоритет принадлежит сорту. Вклад селекции в повышение урожайности зерновых культур за последние десятилетия оценивается в 50 %, а с учетом изменения климата ее роль будет только возрастать [1].

В странах цивилизованного мира, особенно среди тех слоев населения, которые ценят свое здоровье, продукты из зерна ячменя быстро приобретают популярность. Список пищевых продуктов из зерна ячменя в мире в последнее время стремительно расширяется. Наиболее распространенными (например, на пищевом рынке Канады) являются продукты, изготовленные из смесей муки пшеницы и муки ячменя в различных соотношениях[11].

В состав голозерного ячменя входят пищевые волокна водорастворимые, обладающие способностью избавлять организм от шлаков, способствуют уменьшению сахара в крови, снижению «плохого» холестерина. Благодаря тому, что содержание крахмала в голозерном ячмене относительно низкое, а бета-глюкановых волокон относительно много, он один из признанных лидеров в ряду диетических продуктов [9]. В сухом веществе зерновки пленчатого ячменя содержится 4–8 % β-глюкана, а в зерновке голозерного ячменя содержится около 16 % этого углевода β-глюканы ингибируют синтез холестерола, поэтому голозерный ячмень может быть использован как возможный источник β-глюканов для лечения гиперхолестеринемии [10].

В настоящее время мировая экономика проявляет тенденцию к перестройке в сторону энергосберегающих технологий и когда важен не только объем продукции, но и затраты на ее производство, то становится ясным, что перевод части производства пленчатого ячменя на голозерный мог бы оказаться весьма целесообразным. Некоторые авторы считают пленчатость одним из основных недостатков ячменя, который не дает возможности получать высококачественные продукты питания после переработки[4]. Биохимический анализ показал, что голозерность ячменя обуславливает существенные изменения в накоплении питательных и балластных веществ, увеличивает синтез крахмала, в 7-10 раз снижает содержание клетчатки и в два раза – лигнина. Уменьшается содержание ингибитора трипсина. Повышаются темпы накопления белка[7].

Кормовая (пищевая) ценность зерна определяется, прежде всего, высокой концентрацией питательных веществ: белков, углеводов и жиров. По отношению к эталону ФАО основные зерновые культуры содержат недостаточное количество лизина, белка, крахмала и жира. У голозерного ячменя значения данных признаков наиболее приближены к эталону ФАО (табл. 1) [6].

 Таблица 1 – Содержание питательных веществ в зерне основных зерновых культур

Культура	Белок,%	Лизин, %	Крахмал, %	Жир, %
Пшеница	15	2,6	60	2,0
Рожь	13	3,8	65	2,0
Овес	12	4,2	45	5,5
Кукуруза	10	2,5	70	4,6
Ячмень фуражный	12	3,2	55	2,0
Ячмень голозерный	16,5-17	4,5	66,5-67	3,0
Эталон ФАО	17,5	5,0	67,5	-

В России посевы голозерного ячменя незначительны, потому что внесенные в Госреестр сорта Нудум 95,  Омский голозерный 1 и Омский голозерный 2 формируют урожайность ниже лучших современных пленчатых сортов и уступают им по таким признакам как устойчивость к засухе, полеганию и болезням. Кроме этого распространение голозерного ячменя связано не только с естественными факторами, но и с человеческим фактором. Так в странах, где голозерный ячмень является важнейшим продуктом питания, он возделывается в широких масштабах [5].

В нашем институте селекцией голозерного ячменя занимались в довоенный (ВОВ, 1941-1945гг.) период и тогда же в Госсортсети было передано 4 сорта голозерного ячменя (Нудум 0575, Нудум 0568, Нудум 0612, Голозерный 0289), которые были созданы из материала местного происхождения. Однако в годы войны эти сорта были безвозвратно утеряны [12].Исходя из выше изложенного, необходимо  отметить, что в настоящее время в связи с улучшением качества жизни потребность в голозерном ячмене в дальнейшем будет только увеличиваться.

Цель исследований–на основе комплексного изучения сортов и образцов голозерного ячменя коллекции ВИР и других селекционных учреждений выделить ценный исходный материал для селекции, адаптированный к усилению проявления аридности климата.

Материал и методика

Исследования  выполнены на опытных полях научного севооборота отдела селекции ячменя ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко (ВНИИЗК).

В качестве исходного материала использованы сорта голозерного ячменя (113образцов), полученные из ФГБНУ Всероссийский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова.

Учеты, наблюдения и оценки коллекционного материала проводились согласно методике полевого опыта [3] и  международному классификатору СЭВ рода HordeumL. [8].

Степень поражения сортов болезнями оценивали при естественном заражении в полевых условиях.

Результаты исследований

Крупность зерна, выраженная через массу 1000 зерен, является важным агрономическим и значимым показателем с селекционной точки зрения, который в значительной мере зависит от условий среды.

Масса 1000 зерену стандартного сорта Приазовский 9 (РФ) составила 45,9 г.Согласно Международного классификатора СЭВ рода HordeumL.[8], все изучаемые сорта были распределены на  три группы: мелкозерные (34,1-40,0 г), среднезерные (40,1-45,0 г) и крупнозерные (>45,1 г). К группе мелкозерных относились сорта Местный (Индия), NudaBianco (Италия), Местный(Япония), Местный (Афганистан), KoronaLaschego (Польша). Эта группа была представлена 32 % изучаемых сортов.  Большая часть изучаемых образцов относилась к среднезерной группе, масса 1000 зерен которой находится в пределах от 40,1 до 45,0 г. К этой группе относится 38 % изучаемых сортообразцов. Сорта Местный nudum (Афганистан), Голозерный (РФ), Местный (Иран), Местный (Таджикистан), Местный (Ставропольский край), Местный (Грузия), Nigohadaka (Япония), Голозерный 1 (РФ),Зерноградский 933 (РФ), Местный (Эфиопия) сформировали крупное, хорошо выполненное зерно с массой 1000 зерен от 46,7 до 52,2 г.

Продолжительность вегетационного периода. В связи с усилением аридности климата в  условиях Ростовской области необходимо создавать ранне-и среднеспелые сорта. Поскольку у  позднеспелых сортов увеличен период налива и созревания зерна в засушливых условиях происходит снижение урожайности сортов этих групп спелости за счет уменьшения массы 1000 зерен. Вегетационный период сортов голозерного ячменя колебался в пределахот 82 до 94 дней.Сорта:Местный  (Япония) (82 дня), Голозерный (РФ)(86 дней), Местный (Япония) (84 дня), Местный (Индия) (84 дня), Голозерный 1 (РФ)(86 дней),Местный (Эфиопия) (86 дней), Korona Laschego (Польша) (86 дней), Brunee (Эфиопия) (85 дней), E.E.A.N.46 (Боливия) (86 дней) имели более короткий период вегетации по сравнению со среднеспелым стандартом Приазовский 9 (89 дней).

Число колосьев на 1 кв.м варьировало от 460 до 700 шт/м². Согласно Международного классификатора СЭВ рода HordeumL. [8] все изучаемые образцы были распределены на  три группы:  малое (301-500 шт./м²), среднее(501-700 шт./м²) и большое количествоколосьев на 1 м²(>701 шт./м²). 5 % изучаемых сортов сформировали малое количество колосьев на кв. м. У 92%образцов значение изучаемого признака варьировало в пределах от  501 до 700 шт/м². У 3 % голозерных сортовярового ячменя число колосьев было больше 701 шт./м² (рис.1).

Рис. 1 – Распределение образцов голозерного  ячменя по признаку количество колосьев на 1 кв.м (2014-2015 гг.)

Количество зерен в колосе у сортов голозерного ярового ячменя составляло  20-30 шт. у двурядных сортов и 35-55 шт. у шестирядных сортов.

Согласно Международного классификатора СЭВ[8] высокое число зерен в колосе у двурядных образцов (больше 25 шт.) сформировали сорта  Местный (Пакистан) – 26,9 шт., Зерноградский 933 (РФ) – 26,1 шт., 84469/70 (Чехия) – 25,4 шт., Местный (Пакистан) – 27,1 шт., Nigohadaka (Япония) – 25,9 шт., Местный (Ставропольский край) – 25,9 шт. У шестирядных сортов высокое число зерен в колосе (более 53 шт.) имели сорта 1218-524 (Чехия) – 54,9шт. и BuckCDC (Канада) – 54,9 шт.

В условиях Ростовской области ячмень в отдельные годы может в значительной степени поражаться грибными заболеваниями, такими как  мучнистая роса, карликовая ржавчина, различными видами пятнистости. Однако, несмотря на то, что все они достаточно хорошо изучены и разработаны меры борьбы с ними, ежегодные потери зерна от указанных болезней все еще велики.

Комплексная оценка устойчивости к болезням в отчетном году давалась по выше приведенным болезням. В текущем году 99% сортов показали высокую устойчивость к патогенам. Только сорт Местный (Турция) был сильно поражен гельминтоспориозными пятнистостями (2-2,5 балла).

Урожайность – (сбор зерна с единицы площади) – основной критерий значимости сорта в конкретных условиях [2].

Среди изучаемых сортов поурожайности наблюдался широкий размах варьирования от 1,6 до 8,0 т/га, при урожайности стандартного сорта Приазовский 9 – 6,4 т/га.Из 113 исследуемых образцов пять достоверно превзошли по урожайности стандарт. Достоверное превышение над стандартом показали сорта Местный (Япония) – 7,4 т/га, Голозерный 1 (РФ) – 7,6 т/га, Акка (Израиль) – 8,0 т/га, Голозерный (РФ) – 7,4 т/га, Местный(Пакистан) – 8,0 т/га (табл. 1).

Таблица 1 –Урожайность выделившихся сортов голозерного ячменя, 2014-2015 гг.

Название сорта, страна происхождения	Урожайность, т/га	± к St
Приазовский 9, St	6,4	-
Местный, Япония	7,4	+1,0
Голозерный, РФ	7,6	+1,2
Акка, Израиль	8,0	+1,6
Голозерный 1, РФ	7,4	+1,0
Местный, Пакистан	8,0	+1,6
Std	0,9

 

Содержание белка в зерне изучаемых образцах мировой коллекции варьировало в пределах от 12,0 до 17,0%. Наибольшее число образцов имели значения данного признака от 13,0 до 15,5 %.Высокое содержание белка (более 14,0 %) было выявлено у 62% сортов коллекционного питомника голозерного ячменя. Среди них – Акка (Израиль) – 16,1 %, Местный (Турция) –16,5 %, Kitaki-nadaka (Япония) – 16,4 %, Местный (Япония) – 16,5 %, Юдинский 1 (Московская обл.) – 16,4 % и др.

Содержание лизина в белкенаходилось в интервале от 3,8 до 4,6 %.Согласно Международного классификатора СЭВ[8], все изучаемые образцы имели очень высокое содержание лизина. По этому показателю выделились сорта: Омский голозерный 1 (РФ) – 4,5 %, Brunee (Эфиопия) – 4,5 %, Komehadaka (Япония) – 4,5%, S-264 (Мексика) – 4,5%, Местный (Пакистан) – 4,5 %, Юдинский 1 (Московская обл) – 4,5 % и др.

Содержание жира в зерне варьировало от 1,0 до 3,0 %. Выделились по этому признаку сорта - Orgenuepetite (Франция) -2,68 %, E.E.A.N.46 (Боливия)- 2,44 %, CM67-V-Sask 1800 (Боливия) – 2,65 %, Nigohadaka (Япония) - 2,91%, Юдинский 1 (Московская обл.) – 2,45 %, 1218-524 (Чехия) – 2,77% и др.

Содержание крахмала в зернеизменялось от 54 до 67 %.Высокое содержание крахмала выявлено у сортов  Дублет (Белоруссия) – 65,6%, Омский голозерный 1 (РФ) – 66,5%, Deimepneiss (Иран)– 65,3%, Омский голозерный 2 (РФ) – 63,6%, CDCMCYwize (Канада) – 62,4% и др. Самое низкое содержание крахмала сформировали образцыKoronaLaschego (Польша) – 54,4%, Местный (Иран) – 54,6%, Местный (Турция) – 54,8%, Kitaki-nadaka (Япония) – 54,1%, Местный (Пакистан) – 54,1%, Н 235/66  (Бельгия)– 54,9%, Юдинский 1 (Московская обл.) – 54,3%.

После обработки полученных данных по хозяйственно-ценным признакам и свойствам был проведен корреляционный анализ для установления взаимосвязи между признаками (табл. 2).

Таблица 2 – Корреляционная связь между хозяйственно-ценными и биохимическими признаками голозерного ярового ячменя (2014-2015 гг.)

Между массой 1000 зерен и числом зерен в колосе выявлена сильная отрицательная связь (r = -0,74). Из 83 сортов только два двурядных сорта Зерноградский 933 (РФ) и Nigohadaka (Япония) сочетали в себе высокое значение этих двух признаков.

Анализ взаимосвязи содержания белка и крахмала в зерне выявил сильную отрицательную корреляцию между этими признаками (r = -0,92).

Выводы:

По комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств выделились следующие сорта:

Зерноградский 933(РФ), Голозерный(РФ), Омский голозерный 1 (РФ), Голозерный 1(РФ), Местный(Ставропольский край), Юдинский 1, (Московская обл.), Дублет(Белоруссия), Акка(Израиль), Nigohadaka(Япония), Местный(Япония), Местный(Пакистан), Местный(Иран).

Выделившиеся по комплексу признаков сорта рекомендуются для использования в селекционных программах при созданииновогоселекционного материала голозерного ячменя, адаптированного к усилению аридности климата.

 

Литература

1. Алабушев А.В. Состояние и пути эффективной отрасли растениеводства (избранные труды). Ростов-на-Дону: ЗАО «Книга», 2012. – 234 с.
2. Бельская Г.В. Исходный материал для селекции ярового ячменя в Центрально-Черноземной зоне России. Автореф. дис. канд. с.-х. наук. – Санкт-Петербург, 2007. – 16 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Колос, 1985. – 336 с.
4. Кирдогло Е.К., Левицкий А.П., Гаркавый О.П. Влияние признака голозерности у ячменя на урожайность и кормовые достоинятва.- Научно-техн. бюлл. ВСГИ, Одесса, 1982, с.28-34
5. Коданев И.М. Ячмень. – М., 1964. – 239 с.
6. Копусь М.М., Перерва Т.И., Воронина Л.А., Сокол А.А., Серебрянская В.ПА. Оценка кормовой и хозяйственной ценности зерна ячменя в процессе селекции. Методические рекомендации. Зерноград, 1992. – С. 6.
7. Корнеев П.Л., Клейменов Н. Оптимизация кормления сельскохозяйственных животных при экономном расходовании кормов // Междунар. с.-х. журнал. – 1985. – № 4. – С. 52–56.
8. Международный классификатор СЭВ. – Ленинград: ВИР, 1983. – 52 с.
9. Мунк JI. Белки семян ячменя //Белки семян зерновых и масличных культур. – М.: Колос, 1977. – С. 148-167.
10. Перуанская О.Н., Лебедева В.С. Аминокислотный состав зерна ячменя // Вестн. сельскохозяйственной науки Казахстана. – 1980. – № 7. – С. 98.
11. Трофимовская А.Я. Ячмень (эволюция, классификация, селекция). Л.: Колос, 1972. – С. 145–160.
12. Филиппов Е.Г., Алабушев А.В. Селекция ярового ячменя. – Ростов н/Д: ЗАО «Книга», 2014. – С.6-7.

References

1. Alabushev A.V. Sostojanie i puti jeffektivnoj otrasli rastenievodstva (izbrannye trudy). Rostov-na-Donu: ZAO «Kniga», 2012. – 234 s.
2. Bel'skaja G.V. Ishodnyj material dlja selekcii jarovogo jachmenja v Central'no-Chernozemnoj zone Rossii. Avtoref. dis. kand. s.-h. nauk. – Sankt-Peterburg, 2007. – 16 s.
3. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta. – M.: Kolos, 1985. – 336 s.
4. Kirdoglo E.K., Levickij A.P., Garkavyj O.P. Vlijanie priznaka golozernosti u jachmenja na urozhajnost' i kormovye dostoinjatva.- Nauchno-tehn. bjull. VSGI, Odessa, 1982, s.28-34
5. Kodanev I.M. Jachmen'. – M., 1964. – 239 s.
6. Kopus' M.M., Pererva T.I., Voronina L.A., Sokol A.A., Serebrjanskaja V.PA. Ocenka kormovoj i hozjajstvennoj cennosti zerna jachmenja v processe selekcii. Metodicheskie rekomendacii. Zernograd, 1992. – S. 6.
7. Korneev P.L., Klejmenov N. Optimizacija kormlenija sel'skohozjajstvennyh zhivotnyh pri jekonomnom rashodovanii kormov // Mezhdunar. s.-h. zhurnal. – 1985. – № 4. – S. 52–56.
8. Mezhdunarodnyj klassifikator SJeV. – Leningrad: VIR, 1983. – 52 s.
9. Munk JI. Belki semjan jachmenja //Belki semjan zernovyh i maslichnyh kul'tur. – M.: Kolos, 1977. – S. 148-167.
10. Peruanskaja O.N., Lebedeva V.S. Aminokislotnyj sostav zerna jachmenja // Vestn. sel'skohozjajstvennoj nauki Kazahstana. – 1980. – № 7. – S. 98.
11. Trofimovskaja A.Ja. Jachmen' (jevoljucija, klassifikacija, selekcija). L.: Kolos, 1972. – S. 145–160.
12. Filippov E.G., Alabushev A.V. Selekcija jarovogo jachmenja. – Rostov n/D: ZAO «Kniga», 2014. – S. 6-7.