Россия
УДК 631.559 Урожайность
Цель исследования – оценить урожайность, технологические признаки качества и реологические свойства теста сортообразцов яровой мягкой пшеницы, выделить лучшие сорта в качестве источников данных признаков для селекции. В 2021–2023 гг. было изучено 20 образцов яровой мягкой пшеницы отечественной и зарубежной селекции на территории учебно-опытного хозяйства Омского ГАУ в южной лесостепи Западной Сибири. Сравнивались генотипические особенности зарубежных и реестровых сортов пшеницы. Зарубежные сорта, в среднем, характеризовались более высоким содержанием белка (15,1 %) и клейковины (38,8 %), а также повышенным индексом твердости (157,7 ед.) и размером частиц муки (24,5 мкм). Это обусловлено аллельными вариантами генов Pina и Pinb, которые контролируют твердозерность. Твердозерность улучшает качество выпечки, но приводит к снижению выхода муки. Отечественные сорта имели более низкий индекс твердости (126,6 ед.) и более высокий выход муки (68,4 %). Среди реестровых сортов выделились Новосибирская 31 и Элемент 22, среди зарубежных – Rollag, Kinley, Linkert и Sabin с высоким содержанием белка, клейковины и выходом муки. Зарубежные сорта демонстрировали более высокое водопоглощение (62,7 %) и продолжительность тестообразования (5,9 мин). Отечественные сорта имели более высокую устойчивость теста (6,0 мин) и меньшую степень его разжижения (48 ЕФ), что указывает на их пригодность для производства хлеба высокого качества. Урожайность варьировала в зависимости от года и генотипа, однако местные сорта показали более высокий потенциал урожайности (373,1 г/м2). Выделенные отечественные сорта пшеницы (Новосибирская 31, ОмГАУ 100, Эритроспермум 59, Силач) обладают технологическим и хлебопекарным качеством, необходимым для производства высококачественной муки и хлеба.
пшеница, сорт пшеницы, урожайность пшеницы, технологические признаки качества зерна
Введение. Пшеница является самой распространенной зерновой культурой в Западной Сибири. Только в Омской области площади посева, занятые под пшеницей, составляют более 1 млн га. В настоящее время отрасли растениеводства АПК необходимы сорта пшеницы, обладающие комплексом хозяйственно ценных признаков. Современные сорта должны сочетать высокий потенциал урожайности с адаптивностью к неблагоприятным факторам среды и отличным качеством зерна [1, 2]. По сравнению с зарубежными сортами отечественные сорта пшеницы хорошо адаптивны к местным почвенно-климатическим условиям, но более восприимчивы к грибным болезням, менее технологичны и отзывчивы на факторы интенсификации [3, 4].
Изучение коллекционных образцов разного эколого-географического происхождения, в том числе сортов зарубежной селекции, имеет важное значение для выделения генетических источников ценных для селекции признаков и включения их в программы скрещивания мягкой пшеницы [5, 6]. Мягкие сорта пшеницы селекционных программ из США и Канады отличаются высоким потенциалом адаптивности и превосходным качеством. Например, при создании сортов пшеницы Омская 12, Омская 18, Омская 28 использовались короткостебельные образцы и сорта пшеницы из США и Канады [7, 8]. Привлечение генотипов зарубежной селекции в скрещивание с местными Западно-Сибирскими сортами пшеницы способствует появлению новых комбинаций аллелей генов, физиологических механизмов устойчивости к болезням и засухе, получению короткостебельных сортов с высокой отзывчивостью на высокие агрофоны, повышению качества зерна [9, 10]. Это позволяет в определенной степени повысить эффективность селекции при создании высокопродуктивных и адаптивных сортов яровой мягкой пшеницы с хорошим качеством зерна.
Цель исследования – оценить урожайность, технологические признаки качества и реологические свойства теста сортообразцов яровой мягкой пшеницы, выделить лучшие сорта в качестве источников данных признаков для селекции.
Объекты и методы. В 2021–2023 гг. проведено исследование двух групп образцов яровой мягкой пшеницы питомника КПК (коллекционный питомник качества): 10 сортов, включенных в Госреестр селекционных достижений по Западно-Сибирскому региону (далее реестровые сорта), – Памяти Азиева, Столыпинская 2, Омская 36, Новосибирская 31, Дуэт, Алтайская жница, Элемент 22, ОмГАУ 100, Эритроспермум 59, Силач; 10 сортов селекции США и Канады (далее зарубежные сорта) – RB07, Norden, Linkert, Rollag, Sabin, Knudson, Tom, Long, Kinley, Go. В качестве стандартов использовали сорта: среднеранний Памяти Азиева, среднеспелый Дуэт и среднепоздний Элемент 22. Закладка опыта проведена методом рандомизированных повторений в трехкратной повторности, площадь опытной делянки – 1 м2. Посев проводился сеялкой ССФК-7 на глубину 5 см рядовым способом. Опыт располагался на территории учебно-опытного хозяйства Омского ГАУ в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Климатические условия в годы проведения исследований были контрастными, в 2021 г. ГТК составил 0,46; в 2022 г. – 0,91; в 2023 г. – 0,63.
Статистическая обработка данных проводилась по методике Б.А. Доспехова [11]. Содержание белка и клейковины зерна определяли с помощью ИК-спектроскопии в соответствии с ГОСТ ISO на анализаторе SpecraStar 2600 XT. Индекс твердозерности (ИТ) рассчитывали на твердомере Brabender (Германия), представляющем собой модификацию фаринографа. Выход муки определяли как количество муки, выраженное в процентах к массе переработанного зерна. Индекс размера частиц (ИРЧ) определяли на приборе ПСХ-4 (Россия) с использованием общепринятого уравнения Козени – Кармане, устанавливающего зависимость между скоростью фильтрации воздуха через слой муки и удельной поверхностью ее частиц. Анализ реологических свойств теста проводился на фаринографе Brabender (Германия) в соответствии с ГОСТ Р 51404-99 (ИСО 5530-1-97).
Результаты и их обсуждение. В среднем за три года исследований были выявлены достоверные различия по качеству зерна между сортами отечественной и зарубежной селекции (рис.).
Во-первых, следует отметить генотипическую особенность зарубежных сортов пшеницы, связанную с повышенным содержанием белка и клейковины в зерне, что способствует повышению пищевой ценности зерна и влияет на их хлебопекарное качество: зарубежные сорта (белок 15,1 %; клейковина 38,8 %); реестровые сорта (белок 14,3 %; клейковина 37,4 %) в среднем за три года. В острозасушливом 2021 г. показатели данных признаков были максимальными и составили 15,7 и 44,1 % у зарубежных сортов; 14,5 и 40,2 % у реестровых сортов. Сорта российской селекции имели более низкий индекс твердости (126,6 ед.) и индекс размера частиц муки (22,7 мкм), тогда как зарубежные сорта отнесены к группе супертвердозерной пшеницы (ИТ = 157,7 ед.; ИРЧ = 24,5 мкм; при варьровании признаков от 79 до 197 ед. и от 21,0 до 26,8 мкм). Признак твердозерности контролируется аллельными вариантами генов Pina и Pinb локуса Ha на 5D хромосоме и обусловливает различия в технологическом использовании зерна [12]. С одной стороны, твердозерный эндосперм делает пригодным зерно для хлебопечения, с другой стороны – приводит к большему количеству отрубей и резко снижает выход муки. Выход муки российских сортов составил 68,4 %, а сортов из США и Канады – 54,0 %. В ходе исследования подтверждена закономерность между индексом твердости и выходом муки (r = –0,52, p< 0,05), которая ранее была выявлена во многих исследованиях.
По комплексу показателей качества зерна в группе реестровых сортов выделены два сорта – Новосибирская 31, Элемент 22, среди зарубежных сортов – Rollag, Kinley, Linkert и Sabin. Содержание белка этих сортов составило 14,6–15,5 %; клейковины – 38,3–41,8, выход муки российских сортов – 71,7 %; зарубежных – 42,0–62,7 %. В зависимости от сортовых различий существенно различались реологические свойства теста (табл.).
Образцы муки зарубежных сортов демонстрировали высокие значения водопоглощения муки (62,7 %) и продолжительность тестообразования (5,9 мин). Это означает, что они могут поглощать больше воды при замешивании теста, что приводит к большему выходу хлеба. Показатель качества фаринографа, тесно коррелирующий с устойчивостью и степенью разжижения теста, одинаков у двух групп сортообразцов – 56,9 мм. Степень разжижения теста значительно различалась в зависимости от сортовых различий (р < 0,05). Время тестообразования для разных сортов колебалось от 3,90 до 6,90 мин и зависело как от количества клейковины, так и от ее качества. По совокупности изученных реологических свойств теста выделены отечественные и зарубежные сорта (ВПС 59,1–63,4 %; тестообразование 4,9–6,9 мин; устойчивость теста 5,0–9,3 мин; степень разжижения 24,3–55,0 ЕФ; ПКФ 56,0–82,5 мм): Новосибирская 31, ОмГАУ 100, Эритроспермум 59, Силач, Linkert, Knudson, Kinley, Go. Устойчивость теста большинства из выделенных сортов до начала его разжижения около 7 мин, что соответствует показателю сильной пшеницы, как у стандарта Памяти Азиева (7,9 мин).
Характеристика реестровых и зарубежных сортов яровой мягкой пшеницы
по технологическим признакам качества зерна, питомник КПК (2021–2023 гг.)
Characteristics of registered and foreign varieties of spring soft wheat according to technological
characteristics of grain quality, KPK nursery (2021–2023)
Урожайность и реологические свойства теста реестровых и зарубежных сортов
мягкой пшеницы (2021–2023 гг.)
Yield and rheological properties of the test of registered and foreign varieties of soft wheat
(2021–2023)
|
Сорт, линия |
ВПС, % |
Продолжительность тестообразования, мин |
Устойчивость теста, мин |
Степень разжижения, ЕФ |
ПКФ, мм |
Урожайность, г/м2 |
|
|
Реестровые сорта |
|||||||
|
Памяти Азиева |
59,7 |
6,7 |
7,9 |
22,0 |
51,0 |
338,5 |
|
|
Столыпинская 2 |
59,0 |
4,4 |
5,6 |
40,3bc |
58,7ab |
291,7 |
|
|
Омская 36 |
59,7 |
5,0c |
5,9 |
32,7bc |
46,0 |
432,4ab |
|
|
Новосибирская 31 |
62,1ab |
6,2bc |
9,3abc |
24,3bc |
67,0ab |
347,5a |
|
|
Дуэт |
60,5 |
5,5 |
4,6 |
58,7 |
66,0 |
345,6 |
|
|
Алтайская жница |
61,3 |
3,9 |
4,3 |
63,0 |
56,3a |
353,9a |
|
|
Элемент 22 |
61,8 |
4,5 |
2,2 |
93,7 |
53,3 |
416,5 |
|
|
Ом ГАУ 100 |
61,1 |
5,0c |
7,6bc |
46,7bc |
56,0a |
428,4ab |
|
|
Эритроспермум 59 |
59,1 |
4,9 |
5,7bc |
54,7 |
62,7ab |
403,9ab |
|
|
Силач |
59,5 |
4,9 |
6,7bc |
43,7bc |
52,0 |
372,8ab |
|
|
В среднем |
60,4 |
5,1 |
6,0 |
48,0 |
56,9 |
373,1 |
|
|
НСР05 |
0,8 |
0,6 |
1,5 |
15,1 |
4,8 |
32,8 |
|
|
Зарубежные сорта |
|||||||
|
RB07 |
61,8ab |
6,1bc |
6,3bc |
64,7 |
49,0 |
270,8 |
|
|
Norden |
62,5ab |
5,7 |
7,6bc |
96,0 |
36,7 |
266,2 |
|
|
Linkert |
62,5ab |
6,8bc |
5,0 |
38,5bc |
82,5abc |
265,0 |
|
|
Rollag |
66,3abс |
4,1 |
3,2 |
95,3 |
52,0 |
246,3 |
|
|
Sabin |
64,2abс |
4,8 |
3,9 |
64,0 |
51,0 |
299,4 |
|
|
Knudson |
63,4abc |
6,9bc |
6,0bc |
55,0 |
67,3ab |
202,3 |
|
|
Tom |
63,7abc |
6,0bc |
5,8bc |
57,7 |
41,0 |
240,3 |
|
|
Long |
57,7 |
5,2 |
5,9bc |
67,7 |
59,7ab |
321,9 |
|
|
Kinley |
62,9a |
6,7bc |
5,9bc |
46,7bc |
65,7ab |
278,3 |
|
|
Go |
62,3ab |
6,6bc |
7,6bc |
45,7bc |
63,7ab |
233,8 |
|
|
В среднем |
62,7 |
5,9 |
5,7 |
63,1 |
56,9 |
262,4 |
|
|
НСР05 |
1,6 |
0,7 |
1,0 |
13,9 |
9,8 |
64,6 |
|
|
Памяти Азиева, St |
59,7 |
6,7 |
7,9 |
22,0 |
51,0 |
314,1 |
|
|
Дуэт, St |
60,5 |
5,5 |
4,6 |
58,7 |
66,0 |
335,6 |
|
|
Элемент 22, St |
61,8 |
4,5 |
2,2 |
93,7 |
53,3 |
432,9 |
|
|
НСР05 |
1,0 |
0,4 |
0,8 |
9,9 |
4,9 |
29,7 |
|
Примечание: (abc) – достоверное превышение над стандартами Памяти Азиева, Дуэт, Элемент 22; ВПС – водопоглотительная способность; ПКФ – показатель качества фаринографа.
Урожайность, как интегральный и сильновариабельный признак, в значительной степени зависела от условий года и генотипических особенностей сортов: у реестровых сортов – от 190 до 549 г/м2 (в среднем 373,1 г/м2); у зарубежных сортов – от 100 до 430 г/м2 (в среднем 262,4 г/м2). Между изучаемыми сортами пшеницы наблюдались также существенные различия по массе 1 000 зерен (см. рис. 6): у реестровых сортов этот признак варьировал от 27,9 до 45,8 г (в среднем 37,5 г); у зарубежных сортов – от 26,3 до 38,7 г (в среднем 31,8 г) соответственно. Это свидетельствует о высоком потенциале урожайности отечественных сортов как более адаптивных к местным почвенно-климатическим условиям.
Генетические ресурсы и поиск новых источников хозяйственно ценных признаков рассматриваются в качестве важного аспекта селекционных программ для улучшения современных сортов пшеницы, в том числе по направлению качества зерна [13, 14]. Выделенные сорта отечественной селекции по технологическому и хлебопекарныму качеству соответствуют требованиям, предъявляемым к сильной и ценной пшенице. Это позволяет предположить пригодность реестровых сортов пшеницы для производства высококачественного зерна мукомольного и хлебопекарного направления, а зарубежных сортов – для привлечения их в программы гибридизации в селекции пшеницы на качество зерна.
Заключение. Российские и зарубежные сорта яровой мягкой пшеницы характеризовались широким диапазоном основных показателей качества зерна и полностью соответствовали требованиям, предъявляемым к сильной и ценной пшенице: количество белка 14,3–15,1 %; клейковины 37,4–38,8 %. По результатам оценки твердозерности сорта российской селекции отнесены к классу твердозерной пшеницы (126,6 ед.); ИРЧ – 22,7 мкм; сорта американской и канадской селекции – к классу супертвердозерной пшеницы (157,7 ед.); ИРЧ – 24,5 мкм, что свидетельствует о целесообразности их использования для гибридизации в качестве источников вышеуказанных признаков. Реестровые сорта яровой мягкой пшеницы с высоким потенциалом урожайности (348–428 г/м2), отличными технологическими и реологическими признаками Новосибирская 31, ОмГАУ 100, Эритроспермум 59, Силач рекомендуются для производства высококачественного зерна мукомольного и хлебопекарного направления. Зарубежные сорта превосходят отечественные по ключевым показателям реологических свойств, таким как водопоглотительная способность муки (62,7 %) и продолжительность тестообразования (5,9 мин). Эти характеристики делают их подходящими для производства хлеба и хлебобулочных изделий с более высоким качеством. Сорта Linkert, Knudson, Kinley, Go можно привлекать в программы гибридизации для селекции пшеницы на качество зерна.
1. Мелешкина Е.П., Коломиец С.Н., Жильцова Н.С., и др. Современная оценка хлебопекарных свойств российской пшеницы // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83, № 1 (87). С. 155–162. DOI:https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-155-162. EDN: https://elibrary.ru/AMNYBR.
2. Пахотина И.В., Игнатьева Е.Ю., Зелова Л.А., и др. Оценка сортов яровой мягкой пшеницы на устойчивость формирования сильного и ценного по качеству зерна в условиях юга Западной Сибири // Успехи современного естествознания. 2018. № 9. С. 29–36. EDN: https://elibrary.ru/YAVGCD.
3. Валекжанин В.С., Коробейников Н.И. Адаптивность сортов и линий яровой мягкой пшеницы по урожайности и элементам ее структуры в условиях приобской лесостепи Западной Сибири // Вестник Алтайского ГАУ. 2012. № 6 (92). С. 10–14. EDN: https://elibrary.ru/OXWSGV.
4. Иванова И.Ю., Ильина С.В. Сравнительная оценка продуктивности перспективных сортов яровой мягкой пшеницы коллекции ВИР // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. Т. 20, № 2 (2). С. 182–185. EDN: https://elibrary.ru/YLHPJZ.
5. Демина Е.А., Кинчаров А.И, Таранова Т.Ю., и др. Источники ценных признаков для селекции яровой мягкой пшеницы в Среднем Поволжье // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. № 4. С. 21–26. DOI:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2021-21-26. EDN: https://elibrary.ru/HAPLUS.
6. Потоцкая И.В., Шепелев С.С., Ковальчук А.М., и др. Изучение коллекции сортообразцов озимой пшеницы зарубежной селекции в условиях Западной Сибири // Вестник КрасГАУ. 2023. № 12. С. 85–92. DOI: 10.36718/ 1819-4036-2023-12-85-92. EDN: https://elibrary.ru/EJQJNA.
7. Гладких М.С., Шепелев С.С., Шаманин В.П. Использование североамериканских сортов яровой мягкой пшеницы в селекционном процессе Омского ГАУ // Мат-лы Всерос. (нац.) науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения С.И. Леонтьева (27 февраля 2019 г.). Омск, 2019. С. 153–157. EDN: https://elibrary.ru/OYNSQT.
8. Зыкин В.А., Белан И.А., Россеева Л.П., и др. Повышение урожайности сортов яровой мягкой пшеницы селекции СибНИИСХ в засушливых условиях // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2006. № 7 (167). С. 21–26. EDN: https://elibrary.ru/JXBCDB.
9. Коробейников Н.И., Валекжанин В.С., Пеннер И.Н. Результаты селекции короткостебельных сортов мягкой яровой пшеницы интенсивного типа в Алтайском крае // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 7. С. 62–67. DOI:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10710. EDN: https://elibrary.ru/XQWBIT.
10. Kushnirenko I., Shreyder E., Bondarenko N., et al. Genetic protection of soft wheat from diseases in the Southern Ural of Russia and virulence variability of foliar pathogens // Agriculture. 2021. Vol. 11. № 8. P. 703. https://doi.org/10.3390/agriculture11080703. EDN: https://elibrary.ru/ABLEAW.
11. Доспeхoв Б.A. Мeтoдикa пoлeвoгo oпытa: (c ocнoвaми cтaтиcтичecкoй oбpaбoтки peзультaтoв иccлeдoвaний). 5-e изд., пepepaб. и дoп. М.: Кoлoc, 1985. 351 с.
12. Создание нового для мягкой пшеницы генотипа – носителя двух локусов мягкозерности эндосперма / А.В. Симонов [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21 (3). С. 341–346. DOI:https://doi.org/10.18699/VJ17.251. EDN: https://elibrary.ru/YLFSID.
13. Simonov A.V., Chistyakova A.K., Morozova E.V., et al. The development of a new bread wheat genotype carrying two loci for endosperm softness // Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii. 2017. Vol. 21. № 3. P. 341–346. https://doi.org/10.1007/s42976-020-00050-z. EDN: https://elibrary.ru/SGATTP.
14. Tadesse W., Sanchez-Garcia M., Gizaw Assefa S., et al. Genetic gains in wheat breeding and ıts role in feeding the world // Crop Breed Genet Genom. 2019. № 1. P. e190005. https://doi.org/10.20900/ cbgg20190005.
