Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГЛИАДИНОВЫИ КОМПЛЕКС ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ УСТОЙЧИВОЙ К ВРЕДНОЙ ЧЕРЕПАШКЕ (EURYGASTER INTEGRICEPE PUT.)

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ГЛИАДИНОВЫИ КОМПЛЕКС ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ УСТОЙЧИВОЙ К ВРЕДНОЙ ЧЕРЕПАШКЕ (EURYGASTER INTEGRICEPE PUT.)"

■5W9.

На провар рукописи

Теняева Ольга Львовна

ГЛИАДИНОВЫЙ КОМПЛЕКС ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ УСТОЙЧИВОЙ К ВРЕДНОЙ ЧЕРЕПАШКЕ (EURYGASTER INTEGRICEPE PUT.)

06.01.11 -защита растений 06,01,05- селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов - 2004

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

заслуженный работник сельского хозяйства РФ профессор, Емельянов Николай Архипович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, Лебедев Владимир Борисович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Орлова Нина Семеновна.

Ведущая организация: ФГУ «Федеральная государственная территориальная станция защиты растений Саратовской области»

Защита состоится " 17" декабря 2004 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная площадь., д.1,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан 17 ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Данилов А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Химическая борьба с вредной черепашкой (Eurygaster integricepe Put.), повреждения которой снижают урожай и качество зерна, не обеспечивает надежную защиту посевов на больших площадях из-за ограниченного периода эффективной обработки и недостаточной обеспеченности хозяйств специальной аппаратурой. Применение химических средств сопряжено с дополнительными затратами и отрицательными экологическими последствиями. В начале 20-х годов XX века установлены сортовые и видовые различия пшеницы по отношению к повреждениям вредной черепашкой. H.A. Емельянов (1992) указывает на специфическую реакцию технологических и хлебопекарных свойств биотипов озимой пшеницы различающихся по составу глиадиновых белков зерновки. Однако, механизм устойчивости остается не изученным. Решению данной задачи будет способствовать целенаправленная селекция новых устойчивых к клопу черепашке сортов, а их районирование к снижению объемов применения химических средств зашиты растений и стабилизации агробиоценозов.

Цель исследований. Изучить внутрисортовой полиморфизм глиадиновых белков пшеницы как механизм устойчивости к повреждениям зерна вредной черепашкой. Выделить устойчивые биотипы для выращивания в производстве и использовании в селекции новых высокопродуктивных и устойчивых к фитофагу сортов.

Задачи исследования.

- Выделение биотипов из сортов мягкой озимой пшеницы отечественной селекции, изучить их по комплексу маркерных признаков, биохимических и хозяйственно полезных показателей зерна;

- Изучение влияния сортов и биотипов озимой пшеницы на заселяем ость, развитие и характер повреждений зерна вредной черепашкой.

- Выявление возможности использования гл над и нов зерновки в качестве генетических маркеров устойчивости технологических и хлебопекарных качеств сортов и биотипов озимой пшеницы,

- Отбор лучших по устойчивости к вредной черепашке и по другим хозяйственно ценным признакам биотипов озимой пшеницы для их использовании в производстве и селекции новых устойчивых к вредной черепашке сортов.

Научная новизна. Определен полиморфизм ряда сортов озимой пшеницы и подтверждена генетическая стабильность биотипов и вместе с их родственными сортами дана оценка по хозяйственно-ценным признакам, а так же на уровне технологических анализов степень их устойчивости к повреждению зерна вредной черепашкой. Впервые денсито-грамма, дифференцирующая глнаднновый спектр электрофореза использована для определения маркеров (зон и блоков глиадина) устойчивости качества зерна к ферментам вредной черепашки. Впервые определены в качестве маркеров устойчивости технологических, хлебопекарных свойств зерна сортов и биотипов озимой пшеницы производные от компонентного состава и плошиди пиков - компонентов ш- и а-зон глиадинового спектра электрофореграммы и положены в основу методики определения устойчивости будущих сортов на ранних этапах селекции. Впервые выделены биотипы озимой пшеницы, сочетающие высокую продуктивность, зимостойкость, качество зерна с устойчивостью технологических и хлебопекарных свойств при повреждении клопом черепашкой.

Практическое значение. Разработана методика устойчивости технологических и хлебопекарных свойств зерна пшеницы к ферментам клопа черепашке определения на ранних этапах селекции. Выделены сорта и биотипы с повышенной устойчивостью к вредной черепашке для использования в качестве исходного материала в селекции новых сортов и широкого внедрения при выращивании культуры в регионах распространения вредителя.

Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской и учебно-методической работы в 19982003гг., семинарах и заседаниях кафедры энтомологии Саратовского ГАУ им. Вавилова Н.И., а также на Всероссийской Научной практической Конференции «Адаптивные технологии производства качественного зерна в засушливом Поволжье», 2003 г (г. Саратов).

Положения выносимые на защиту:

К Генетические основы адаптивных и продуктивных (хозяйственно-ценных) признаков сортов и выделенных из них биотипов озимой пшеницы.

2, Генетическая основа морфологических и трофических факторов влияния сортов и биотипов на размножение вредной черепашки.

3, Генетическая основа устойчивости технологических и хлебопекарных свойств зерна сортов и биотипов озимой пшеницы при повреждении его вредной черепашкой.

4, Генетические маркеры устойчивости технологических и хлебопекарных свойств зерна поврежденного вредной черепашкой.

5, Методика определения устойчивости технологических и хлебопекарных свойств зерна при повреждении клопом черепашкой на ранних этапах селекции новых сортов пшеницы.

Публикации. Опубликовано 6 научных статей, в том числе по материалам диссертации 3 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 175 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций и приложений, содержит 11 рисунков, 25 таблиц. Список литературы включает 185 источник, в том числе 10 на иностранном языке.

Объект, условия Ii методы исследования. Ди сс ертац и-онная работа основана на полевых и лабораторных исследованиях, выполненных в ФГОУ ВПО «Саратовский ГЛУ им, И. И. Вавилова» и ГНУ ИИИСХ Юго-Востока в 1997-2000 и 2002 гг. Почва на экспериментальных участках представлена южным тяжелосуглинистым малогумусовым черноземом. Погодные условия 1997, 2000 и 2002 годов были благоприятны для роста и развития озимой мягкой пшеницы, тогда как 1998 1999 г. отличались засушливостью вегетационного периода и не способствовали получению высоких урожаев зерна пшеницы. Материалом для исследований служили сорта и линии саратовской селекции НИИСХ Юго-Востока: Виктория, Губерния, Лютесиенс89/93, Лютесценс 54/83, Саратовская 8, атак же районированный в Саратовской области сорт Донская безостая. Стандарт - Мироновская 808. Опыты закладывались на восьмипольном селекционном севообороте ИИИСХ Юго-Востока. Материал высевали в оптимальные сроки.

Для выделения биотипов в 1997 году (на базе НИИСХ Юго-Востока) использовался электрофорез глнадинов в по-лиакрнламидном геле (ПЛАГ) по методу Buchuk и Zillman (1978) с последующим денситомстрированием на лазерном денситометре Ultroscan XL (LKB, Швеция), с повторным контролем (1999 год) на чистоту генетического материала. Формулы глналнновых спектров определяли по каталогу глиадиновых аллелей (Metakovsky E.V., 1991 >.В 1997 году отбирался и высевался первичный материал шести сортов с делянок конкурсного посева. С 1998 по 1999 гг. полученные биотипы высевали в четырех кратной повторности, рендо-мнзированно, на делянках 5 м2. В 2001 году полученный материал и исходные сорта, включая стандарт высевали в Конкурсном питомнике-2.

Учет численности вредной черепашки осуществлялся по общепринятым методикам на пробных плошадках. Техноло-

гические и хлебопекарные свойства пшеницы определяли в лаборатории «Биохимия и качества зерна» НИИСХ Юго-Востока по стандартным методикам. Оценка устойчивости к повреждениям вредной черепашкой зерна и муки вариантов опыта была проведена по методике Емельянова H.A. (1987).

По результатам исследований проводились дисперсионный и регрессионный анализы с использованием программы STAT и Excel в вычислительном центре СГАУ имени Н. И. Вавилова.

Автор выражает глубокую признательность за предоставленную возможность выполнения исследований и консультативную помошь ст. науч. сотр., к. б. наук Ю.В. Итальянской и коллективам лаборатории НИИСХ Юго-Востока «Селекция и семеноводство озимых культур», в частности Прянишникову А.И., Масловской Э.Н. и лаборатории «Биохимия и качества зерна», в частности Пискуновой Г.В.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Полиморфизм глиадшювых белков сортов очи мой мягкой пшешшы

Результаты первичного электрофоретического анализа проведенного в 1997 году свидетельствует о наличии сортов озимой пшеницы с полиморфной структурой популяции. По данным анализа спектра глнадмнов (запасных белков эндосперма зерновки) сорт Виктория представлен одним доминантным биотипом, в с орто по пул я цш1 Губернии, Лютесценс 89/93, Донская безостая, Лютесценс 54/83 и Саратовская 8 выделено два биотипа. Биотипы Лютесиенс 89/93, Донской безостой. Саратовской 8 различаются глиадиновыми блоками, которые контролируются хромосомой А2, биотипы Лютесиенс 54\83 -хромосомой Д2. Биотипы Губернни различаются глиадиновыми блоками, которые контролируются хромосомами AI и В1 (таблица 1),

Таблица ]

Формулы спектра глкадшеовых. белкой черна сортов Olмяюн пшеницы (ло Metakovsky E.V., 1991)

Биотипы сортов Блоки компонентов глиадика по хроыооомам

отмой пшеницы GH- Gli- Gli- СП- Gli- Gli-

AI B1 Dl АД B2 D2

Виктория 1 (домпнантып биотип) f Ь S n t<?) а

Г)-берН|1Я 1 (доминантным Сноп irr) h iL: S n m h

r>iepH(w 2 (öttotitn прсдстэв-люший сорт) Г 1 S n m h

Лютесигнс 1 (доминант- Г ь g fr* nciv а

ный 6> ton tri)

Лютссиснс SW3 (биотип прод- f ь S Ш: new а

ета вляюшнн сорт)

Донская ймостая 1 f b & Iii t e

Донская безостая 2 1 Г b Ь t e

Лютесиенс ММ 1 b Ä n m □

Лютссиснс 54/КЗ -2 1 ь s n m в:

Саратовская S-I с ь ь r b b

Саратовская К-2 с ь b ь b b

Мироновская 8ПЯ (stl Г ь € n m 1 e

Повторный электрофорез глиадинов в 1999 г. показал, что биотипы сохраняют генетически обусловленную специфичность глнадинового спектра, а структура каждого из исходных сортов слагается из биотипов в различных пропорциях, в зависимости от года выращивания.

Таким образом, установлена полиморфность популяции ряда новых сортов, адаптированных для зоны Юго-Востока и сортов широко распространенных на полях Поволжья, представленная группами биотипов со специфическим спектром глнадиновых белков зерна. Открылась возможность наряду с сортами изучить пх биотипы по хозяйствен но-ценным признакам и устойчивости свойств зерна при повреждении его вредной черепашкой.

Адаптивные и продуктивные свойства сортов и биотипов ОЗИМОМ nmeilHHbl

Анализируя урожайность сортов и биотипов (среднее 19982000 и 2002гг.) отмечено, что высокий урожай сформировали сорт Лютесценс 89/93 и биотипы В история-1, Лютесценс 89/93-1, Лютесценс 54/83-1, Лютесценс 54/83-2, Саратовская 8-1. Ниже Мироновской 808 (st) - сорт Донская безостая и его первый биотип. Остальные сорта и биотипы по урожайности оказались на уровне стандарта, т.к. различия не превышали НСР os =0,36 (таблица 2).

Отношение урожайности с благоприятными условиями вегетационного периода (2000 и 2002гг.) к урожайности с засушливым вегетационным периодом (1998-1999) по сортам и биотипам варьирует ог 1,0 до 8,2. Чем ниже величина определяющая стабильность урожайности (СУ), тем выше, по нашему мнению экологическая пластичность сорта пли биотипа в плане рационального использования влаги в условиях ее дефицита. При сравнении показателя стабильности урожайности с общепринятым показателем изменчивости урожайности вариантов опыта - Коэффициентом вариации (В.А. Доспехов, 1979) прослеживается сильная корреляционная связь (Гфжт,. 0,788 > г 0,497). Зимостойкость изучаемых сортов и биотипов варьировала от 3,0 до 3,8 баллов.

Высокопродуктивные биотипы Лютесценс 89/93-1, Лютес-ценс 54/83-1, Лютесценс 54/83-2, и Саратовской 8-1 превосходят сорт стандарт не только по урожайности но и по адаптивным свойствам (зимостойкости, экологической пластичности, выраженной в стабильности формирования урожайности) (см, табл. 2).

При использовании лучших биотппов в качестве доноров высоких адаптивных и продуктивных свойств в селекционной работе, можно уменьшить объем материала для гибридизации с целью передачи новым сортам генетически запрограммированных свойств (формирование стабильно высоких урожаев, зимостойкости).

Технологические ч хлебопекарные свойства сортов и биотипов ОЗИМОЙ пшеницы

Оценка технологические свойства клейковины сортов озимой пшеницы проводилась в 1997-2000 и 2002 гг., в том числе, совместно с биотипами в 1998-2000 и 2002 гг. (таблица 3).

Анализируя четырехлетние данные физических свойств клейковины муки неповрежденного зерна наблюдаются значительные различия (более 5 ед.) в показаниях прибора ИДК-1 по отдельным вариантам опыта. Так, сорт Мироновской 808 (st) формировал клейковину 80 ед. ИДК-1. Физические свойства клейковины таких вариантов, как биотип Викторня-1, сорт Лютесценс 89/93 и биотип Лютесценс89/93-1, сорт Донская безостая, биотипы Донская безостая-1, превосходили свойства стандарта и равнялись 74-75 ед. ИДК-1. Наиболее слабая клейковина у сорта Губерния (89 ед. ИДК-1).

Остальные сорта и биотипы равны Мироновской 808 (st), сформировав клейковину с упруго-эластичными свойствами от 76 ед. до 83 ед. ИДК-1, Все варианты озимой пшеницы в опыте (среднее 1998-2000 и 2002 гг.) были богаты клейковиной (от 35,9% до 41,5%).

У[>ажлПиопi> ii адаитнвные свойства óiiotiiiiois н неполные сортов oiiimoiÍ мшеницы __(данные 1998-2000,2002i г.)__

Варианты Урожайность, т/га Коэффициент Адаптивные свойства

Среднее Среднее за Среднее за вариации Стабильности Оценка зимо-

за 1998- 2000,2002 юлы за 1998- у рожай но- урожая (СУ) стойкости,

1999гг. гг. 2000,2002гг. балл.

Виктория 0,65 3,69 2,17 84 5,3 3,2

Виктория 1 0.93 5,20 3,00 84 5.6 3,6

Губерния 0,98 4,36 2,67 81 4,4 3,8

Губерния 1 0,93 4,32 2,62 86 4,6 3,8

Л к» ее пене 89,93 5,16 5,78 3,47 89 5,0 3,0

Лютесненс 89/93 1 1,48 5,03 3.26 81 3.4 3.3

Донская безостая 0,43 3,51 1,97 93 8,2 2,7

Донская безостая! 1,13 2,94 2,0-4 56 2,6 3,1

Донская безостая 2 0,86 3,78 2,32 77 4,4 2.8

Лютесненс 54/83 0,94 4,24 2,59 83 4,5 3,5

Лютесненс 54>83 -I 1,56 4,84 3,20 74 3,1 3,6

Лютесненс 54/83 -2 1.61 5.67 3,64 68 3.5 3,8

Саратовская 8 1,36 3,40 2,38 50 2,5 3,4

Саратовская S1 1,63 4,78 3,20 79 2,9 3,4

Саратовская S2 2.89 2,92 2,91 13 1.0 3.8

Мироновская 808 0,99 4,25 2,62 72 3,2

среднее ± 1.22 ±0,40 4,29 ± 0,70 2,76 ±0,43 - - -

HCIV, 0,27 0,74 0,36

F факт. > Кт 31,0 >1,88 11,7 > 1.88 16,7 > 1,88

Технологические н хлебопекарные свойства сортов н бнотплов озимом пшешшы (данные 1998-2000,2002 гг.)

Варианты Среднее 1WJ8- Среднее 1ÍW-200U гг. 21)00 г.

2000.2002 гг.

Содер- Качество Объем Пористость Сила

жание клеико- \лсОа, мякиша 4YKII,

клейко- внны. ед. см' хлеба, балл сд. а.

вины. % ИДК-1

Виктор™ 39,4 77 634 4.6 164

Виктория ] 38,9 74 615 4.0 164

Губерния 41,5 89 769 3,5 39

Гтоерния 1 39,8 81 748 4,0 59

Лютесиенс 89/93 35,9 75 620 4,2 157

Лютесценс 89/93 1 37.4 74 615 4,2 135

Донская безостая 37,7 75 596 4,0 117

Донская безостая 1 37,2 75 596 4,0 164

Донская безостая 2 37,6 76 600 4,0 200

Лютесценс 54/83 39,9 82 650 3,6 131

Лютесценс 54/83 -1 39,3 83 637 3,5 131

Лютесиенс 54/83 -2 39,2 80 716 4,0 131

Саратовская 8 36,5 80 540 3,4 105

Саратовская 8 1 37,0 82 602 3,8 108

Саратовская 8 2 36.4 78 529 3.7 160

Мироновская 808 36,2 80 628 4.8 135

Биотипы Виюория-1, Лютесиенс 89/93-1 и Донская безостая-2 сочетают в себе высокое качество клейковины (не ниже I группы ГОСТа) и хорошие хлебопекарные свойства (объем хлеба и пористость мякиша). Биотип Губерння-1, биотип Лютесценс 54/83-1, биотип Лютесценс 54/83-2 и биотип Саратовская 8-1, как и сорт стандарт, характеризуются клейковиной 2 группы ГОСТа и высоким объемом хлеба. Выделенные биотипы с лучшими технологическими и хлебопекарными свойствами следует включить в тбридн-зацпю в качестве доноров новых линий и сортов пшеницы.

Влияние сортов и биотипов озимой пшешшы на таселяе-мостъ посевов вредной черепашкой, развитие ее популяннн и характер наносимых зерну повреждений

Исследования (1999-2000 и 2002гг) показали, что сорт Лютесценс 89/93, биотип Губерння-1, сорт и биотипы Лютесценс 54/83

заселены с численностью от 0,62 до 0,96 экз/м\ что существенно ниже численности на сорте Мироновская 808 (st) (1,45 экз/м:). На остальных вариантах отличия в численности дисперсионным анализом не доказаны (таблица. 4). На размножение клопов неизбежно оказывают влияние на абиотические и биотические факторы. Однако, в опыте соблюдены одинаковые условия выращивания озимой пшеницы и варианты различаются только специфическими особенностями сортов и биотипов. В связи со сказанным, считаем возможным использовать коэффициент размножения клопов, как показатель качества пищевого субстрата - вегетативных органов и формирующегося колоса, для реализации потенциальной плодовитости имаго вредителя на посевах разных сотов и биотипов озимой пшеницы (см, таб. 4), Наиболее благоприятным для питания и плодовитости оказался сорт Люгесценс 89/93 (коэффициент размножения 8,35), наименее сорт Донская безостая и биотип Донская безостоя-1, при отрожпении 3,03 и 2,20 личинки на одного взрослого клопа). В качестве показателя пищевой ценности субстрата для личинок, которые питаются зерновками, нами взят средневзвешенный возраст популяции молодого поколения фитофага (по Емельянову, 1987) в период максим&чьной численности личинок и на конец созревания зерна Устойчивые варианты как правило задерживают развитие личинок.

Таким образом, сорта и биотипы различаются по позитивному или негативному влиянию на популяцию клопа черепашки в полевых условиях (коэффициент размножения, возраст популяции на момент максимальной численности личинок и в конце созревания зерна.

Высокой устойчивостью к вредной черепашке выделяются сорт Губерния, биотип Донская безостая-1, сорт Люгесценс 54/83 и его биотип Лютесценс 54/83-2. Наименее устойчивы сорта Мироновская 808 (st), Лютесценс 89/93 и биотипы Лютесиенс54/83-1, Саратовская 8-1.

Известно, что зерно поврежденное клопом черепашкой в область зародыша теряет всхожесть более чем на 90 %, это сказывается на качестве семенного материала Дифференциация поврежденности (среднее 1999-2000, 2002 гг) в зависимости от зоны.

Таблица 4

Влияние сортов н биотипов озимой пшеницы на численность и развитие популяции вредной черепашки (среднее 1999-2000.2002 гг.)

Средняя Ко )ф-фицигкт рази но-женин клопа Период созревания зерна (Дни)*, Возраст личинок, балл

Варианты численности имаго клопа. при максимальной числен- в конце согревания

ности личинок зерна

Виктория Виктория 1 1,12 1.17 4,19 3.50 30 30 3,6 3.6 5,2 5,1

Губерния Губерния 1 1,07 0.97 4,49 3.71 35 29 2.3 2.8 4,9 5.2

Лютесиенс 89/93 0,82 8,35 29 2,8 5,6

Лютесиенс 89/93 1 1.51 3,38 25 2.6 5.3

Донская безостая 1 22 3,03 26 2,8 5,6

Донская безостая-1 1.50 2,20 31 2,4 5,2

Донская безостая-2 1,00 3,60 24 2.8 5,6

Лютесиенс 54/83 0,96 3,34 27 2,6 5,3

Лютесиенс 54/83 -1 0,62 6,32 26 2,7 5,4

Лютесиенс 54/83 -2 0.86 3,95 30 2,4 4,5

Саратовская 8 Саратовская 8-1 Саратовская 8-2 1,27 1,09 1,47 3,23 3,49 3,26 30 34 29 3,1 З.о 3,6 5,3 5,6 5,2

Мироновская 808 1.45 3,58 31 3,9 5.7

среднее ± 1,1 ±0,2 4,0 ±0,9 29 ± 2,3 2,9 ± 0,4 5,3 ±0,2

НСРо, 0,47 - - - -

F факт, > Ft. 3,00>1,68

*- Период созревания зерна {формирование- полная спелость зерна), дни

прокола позволила установить, что причиной различного соотно-шенияповрежденных в зародыш и эндосперм зерновок у сортов и биотипов является генетически обусловленный фактор-плотность колоса НСР ~0,09 (р факт. 23,44>И т. 1,69), У вариантов с высокой плотностью колоса (от 2,22 до 2,35) повреждения зерновок в зародыш не превышало 41,8? о, у вариантов с рыхлым колосом -75,4 %,

На основе полученных данных определена зависимость поврежденное™ зерна сортов и биотипов озимой пшеницы в зоне зародыша (У) от плотности колоса (х) и характеризуется уравнением регрессии: У= -97,5.\+256,3 0,877, Рфакт. 46,5> Р т. 8,3) с помощью которого можно прогнозировать процент зерен повреждаемых клопом черепашкой в зародыш.

Оненка устойчивости технологических ц хлебопекарных свойств сортов II биотипов отмой мягком ишенпиы к вредной черепашке

Наши исследования направлены на изучение возможных различий качества зерна и его устойчивости к ферментам вредной черепашки сортов и биотипов озимой пшеницы. Исследования показали, что по интенсивности повреждения сорта практически не отличались, в среднем по опыту 12,6± 2,2%. Устойчивость технологических свойств зерна к ферментам вредной черепашки в наших исследованиях рассматривается по двум факторам: - исходные свойства (свойства неповрежденного зерна) как гарантийный запас при их утрате до перехода в нижестоящую оценочную группу качества (по ГОСТу) при повреждении клопом черепашкой; - реакция исходных свойств зерна при повреждении вредной черепашкой. Для оценки устойчивости сортов и биотипов озимой пшеницы к повреждению зерна клопом черепашкой по гарантийному запасу все варианты (в среднем за 1999-2000 гт.) условно можно разделить на группы. Физические свойства клейковины первой группы (68 ед ИДК-1 плюс 5 ед.) имеют самый большой гарантийный запас до перехода в третью группу качества (с 68 до 100 ед. и 72 до 100 ед., т.е. 32-28 ед. ИДК-1). Вторая группа (от 74 ед. до 79 ед. ИДК-1) имеет гарантийный запас 21-28 ед, ИДК-1, у третьей группы (ог 81 до 84 ед ИДК-1) гарантийный запас качества 16-19 ед. ИДК-1, Четвертая группа представленная одним сортом Губерния с исходным качеством клейковины в 92ед ИДК-1 и самым низким гарантийным запасом 8 ед, ИДК-1. Для оценки специфической реакции исходных свойств клейковины сортов и биотипов, как фактора устойчивости нами выведен и по каждому варианту рассчитан Коэффп-

циент реакции (КР), указывающий на снижение качества клейковины при одинаковой поврежденносги зерна в 1 г потерь на 100 г урожая. Чем выше КР, там менее устойчива клейковина к ферментам клопа черепашки (таблица 5).

Таблица 5

Оиенка устойчивости клеЛковнны сортов к биотипов ошмоіі ишешшы при повреждении зернл вредной черепашкой в 1 гпотерьиа 100 г урожая (среднее за 1999-2000гг.)

3 в Варианты Качество клейковины КР, ед. ККУ,

с Ê неповрежденного зерна. ед, ИДК-1 НДК-1 ед. ЇІДК-1

Лютесиенс 89/93-1 68 +16.5 85

1 Донская безостая-1 71 -28.0 99

Донская безостая 72 +8.7 81

Донская безостая-2 74 +4.0 78

Виктория 75 +10.2 85

Виктория-! 75 +10,5 86

Лютесиенс 89/93 75 +12.8 88

Лютесиенс 54/83-2 77 +8.0 85

Лютесиенс 54/83 79 +5.2 84

Лютесиенс 54/83-1 79 +5,7 85

Саратовская 8-2 79 +3.7 83

Саратовская 8 81 +1,5 83

3 M нро но вс кая808( st ) 82 +9,2 91

Губерния-1 84 +7,3 91

Саратовская 8-1 84 +10.2 94

4 Гуверкия 92 +11.2 103

Устойчивость сортов и биотипов по совокупности двух факторов (исходное качество и реакция клейковины) выражена нами Коэффициентом комплексной устойчивости (ККУ) клейковины, который рассчитывается по разнице КР и показателя пробы из неповрежденной муки (см. табл 5). При оценке устойчивости хлебопекарных свойств сорта и биотипы озимой пшеницы были разделены по качеству исходных (неповрежденных клопом проб). Коэффициент реакции объема хлеба (КРу) сортов и биотипов при поврежденности в 1 г потерь на

100 г урожая в однлх случаях увеличивался (+), в других уменьшался (-), Положительная величина КРу в данном случае характеризует устойчивость, отрицательная величина КРу -отсутствие устойчивости, (таблица 6),

Таблица 6

Оценка устойчивости хлебопекпрны* свойств сортов н биотипов отмой пшеиниы при повреждении зерна вредной •■еренлшгсон в 1 г потерь на 100 г урожая (среднее за 1999-2000гг.)

Е с Варианты Качество неповрежденного хлеба Устойчивость качество поврежденного хлеба

Объем, см' Пористость, балл KP V, см J, ККУ У, см1

i Виктория 634 4.6 +63 697

Мироновская 808 ist) 628 4.8 +37 665

о Губерния-1 748 4.0 -131 617

Лютесиенс54/83-2 716 4,0 -83 633

JLoreciie нс89/93 620 4.2 +66 686

Лютесценс 89/93-1 615 4.2 +112 727

В нетория-! 615 4.0 -151 766

Саратовская8-1 602 3.8 -31 571

Донская безостая -2 600 4,0 -192 851

Донская безостая 596 4,0 "45 641

Донская безостая-1 596 4,0 -56 540

3 Губерния 769 3.5 -352 417

Лютесиен с54/8 3 650 3,6 -19 1 668

Лкггесиенс54/83-1 637 3,5 +193 1 830

4 Саратовская 8 1 540 3.4 +188 1 728

Саратовская8-2 1 529 3.7 +227 1 756

Среди каждой группы сорта и биотипы, с одинаковы исходным качеством и поврежденносгью зерна, проявляют различную степень устойчивости хлебопекарных свойств при повреждениям вредной черепашкой. Лучшими биотипами внутри сортовой группы, сочетающими показатели устойчивости ККУц^ч и ККУу являются биотипы Донская безостая -2, Виктория -I, Саратовская 8-2, Лютесценс 54/83-1, Губерния -1. Варианты Впк-

горня, Виктория-1, Лютесценс 89/93 и его биотип Лютесценс 89/93, Лютесценс 54/83-2 среднеустойчивы, биотипы Донская безостая-I, Саратовская 8-1, оцениваются как восприимчивые к повреждениям клопа черепашке.

На основе полученных данных установлена четкая взаимосвязь показателей ККУидк-! и ККУу (гфаО,-0,643>гт.0,497), которая не всегда прослеживается при анализе качества сильных пшениц в пробах из неповрежденной клопом черепашкой муки и хлеба. Это связь характеризуется уравнением: У= -ЮДх+1660,5, где У - ККУУ, х - ККУ идк-1 0,643 9,85>РТ. 3,41,). Данное уравнение позволяет сделать экспресс-оценку устойчивости хлеба сорта или биотипа озимой пшеницы к повреждению клопом черепашкой без пробной выпечки, используя только показатель ККУ клейковины.

Пспользованне глмалинового комплекса зерновки в изучении структуры генома сортов и биотипов озимом пшеницы устойчивых к вредной черепашке

Наши исследования были сосредоточены на некоторых особенностях и закономерностях структурообразования зон электрофоретического спектра: ох совокупности зон у и р (у+р) и а- зоны, которые обуславливают не только сортовую, но и внутрипопуляцнонную специфичность пшеницы, и наиболее четко различаются по молекулярной массе. Технологические и хлебопекарные характеристики неповрежденных и в разной степени поврежденных клопом черепашкой образцов муки биотипов озимой пшеницы Губерния, Донская безостая. Саратовская 8 и стандарта Мироновской808 сопоставляли со следующими данными денситометрнрования:

- Компонентный состав каждой зоны (а, р-н/, ш) спектра глиадинов (% от обшего количества глиадиновых компонентов),

- Процентное содержание площади пиков денситограммы каждой зоны (а, р+у, (о) спектра глиадина («Б»,% от общей плошади пиков денситограммы).

Данные двух лет (1999, 2000гг.) исследований показали, что проявляется тенденция: чем меньше величина отношения

компонентного состава »зон, тем более расплывчатая клейко-

<і

вина поврежденная ферментами клопа (г,іч)КГ, - 0,915> г,. 0,811 в 1999 г„ -0,634> гт. 0,576 в 2000г.).

Для более полной комплексной характеристики ш- и а- зон биотипов озимой пшеницы с различным качеством неповрежденного и поврежденного вредной черепашкой зерна, нами предлагается ввести Коэффициент Баланса о)- и а- зон глиадп-нового спектра (Ка и К<,), отражающе отношение количества компонентов зон (Аш, Аа) к проценту площади пиков ог общей площади спектра (Ьш, Ъа). и = На базе

¿а Ыо

величин К«> и Ка введен показатель Комплексный Коэффициент Баланса зон шиа (ККБ) выраженный в формуле: ККБ -

ЛН. (таблица 7). Амплитуда колебаний ККБ у исследуемых й»

биотипов варьирует от 0,84 (восприимчивый биотип Губерния 2) до 0,17 (устойчивый биотип Донская безостая 2).

Таблица 7

Шкала опенки устойчивости качества клейковины н хлеба к ферментам клопа черепашки (данные 1999-2000 гг.)

Биотипы 01IIM0ÍÍ пшеницы Ком пленен bilí нвіНжциснт баланса юн ш и а (ККБ) Качество клейковины, сл. ИДК-1 Объем хлеба, см1

КР^., ККУю.т ККУу

Губерния -2 0,84 1 i-I 1,2 1 103 417

Донская безостая-1 0,83 т28,0 1 99 540

Мироновская 808 (stl 0,67 49,2 1 91 665

Губерния -1 0,60 ! +7,3 91 617

Саратовская 8-1 0,47 і -10,2 94 571

Саратовская S-2 0.39 -3.7 83 756

Донская безостая-2 0,17 -4,0 78 851

Таким образом, чем ближе к 1,0 величина ККБ, тем меньше устойчивость технологических и хлебопекарных свойств к ферментам клопа черепашки.

Сравнительный анализ значимости производных денсито-метрирования для оценки качества и устойчивости муки и хлеба биотипов озимой пшеницы: площадь пиков (<<S»,%) второго и третьего компонентов си-зоны (по номенклатуре В.Г, Конарева 8 9 ш), величина процентного отношения («площади») высокомолекулярной ш— к низкомолекулярной а-зоне (Q

« ), Комплексный коэфициент Балланса а- и w зон (ККБ) преда

ставлен в таблице 8

Для определения устойчивости технологических и хлебопекарных свойств к повреждениям клопа черепашки величины располагаются в порядке значимости следующим образом:

KKB>Q«>SR9,O. ft

Таблица 8

Значимость производных денснтометрпровання для опенки качества и устойчивости муки и хлеба биотипов озимой пшешшы (коэффициенты корреляции)

Показатели ККБ. у.сд. Q и;, у еда '' Si íi

Устойчивость качества муки и хлеба

при повреждении зерна клопом че-

репашкой:

Упругость клейковины, ед.пр. ИДК-1

(1 г потерь/100 гурожая) 0,853* 0,919* -0,778*

<5 г потерь /100 г урожая) 0,820* 0,814* -0,774*

Коэффициент реамшн (КРидк-1) 0,697* - -

Коэффициент комплексной устойчи- -0,925* -0,900* -0,535

вости (ККУидк-1)

Объем хлеба, см'

(I г потерь/100 г урожая) - - 0,654

(5 г потерь/100 г урожая) -0,995* -0,563 0,535

Коэффициент комплексной устойчи- -0,877* -0,894* 0,470

вости (KKYv)

*- корреляция значима на 95-% уровне

Энергетическая и экономическая эффективность использования сортов и биотипов озимой пшеницы в производстве и селекционных программах.

Сорта и биотипы формируют зерна соответствующее 2 и 3 классам ГОСТа. При повреждении зерна вредной черепашкой в 1 г потерь на 100 г урожая качество клейковины всех вариантов ухудшается до 3 класса, а у сорта Губерния - до 4 класса ГОСТа. Тем ни .менее, производство сортов и биотипов озимой пшеницы без применения химической зашиты растений рентабельно (от 266 % - сорт Донская безостая до 577% - биотипа Лютесценс 54/83-2), Введение в селекцию выделенных биотип существенно сузит ареал поиска носителей высокой продуктивности, качества и устойчивости к клопу черепашке, удешевит селекционный процесс.

Энергетические затраты на производство продукции колебались в пределах 33,4-36,9 ГДж/га, а количество накопленной энергии урожаем в пределах от 73,4 у стандарта Мироновской 808 до 92,8 ГДж/га - у самого урожайного биотипа в опыте -Лютесценс 54/83-2, Показательно, что количество накопленной энергии сортов и биотипов устойчивых к вредной черепашке и формирующие высокий урожай, покрывает затраченную энергию, коэффициент энергетической эффективности биотипов 2,30-2,77, сорта-стандарта-2,20,

выводы

1. В изучаемых сортах озимой пшеницы выделены биотипы, полиморфные по строению глиадиновых белков эндосперма зерновки и подтверждена их генетическая стабильность. Биотипы различаются глиадиновыми блоками, контролируемые хромосомами А2 (биотипы сортов Лютесценс 89/93, Донской безостой, Саратовской 8), Д2 (биотипы сорта Лютесценс 54\83) и хромосомами Al нВ1 (биотипы сорта Губерния).

2. Наибольшая продуктивность, достоверно превосходящая по урожайности (3,20-3,64 т/га) стандарт Мироновскую 808, у сорта Лютесценс 89/93, биотипов Лютесценс 89/93-1, Лютесценс 54/83-1, Лютесиенс 54/83-2 и Саратовская 8-1. Другие сорта и биотипы сформировали урожай на уровне стандарта

3. Высокой стабильностью формирования урожая в условиях зоны Юго-Востока отличается сорт Саратовская 8 и его биотипы, биотипы Лютесценс 54/83-1, Лютесценс 54/83-2, Лютесценс 89/93-1. Изменчивость урожайности по годам у других сортов и биотипов на уровне стандарта.

4. Наиболее сбалансированы по содержанию и качеству клейковины и с хорошими хлебопекарными свойствами муки неповрежденного вредной черепашкой зерна являются сорта Лютесценс 89/93, Донская безостая, биотипы Лютесценс 89/93-1 и Викторня-1.

5. Низкий коэффициент размножения имаго клопов (2,203,34) свидетельствует о неблагоприятном пищевом субстрате сортов Саратовская -8, Лютесценс 54/83, Донская безостая и биотипа Донская безостая-1, высокий (8,35) - указывает на большую энергетическую ценность для фитофага растений сорта Лютесценс 89/93.

6. Процент поврежденных в зародыш п околозародышевую зону зерновок (Y) находится в обратной зависимости от плотности колоса (х) и описывается уравнением регрессии:

Y=-97,5x-r256,3 20

7. Исходное качество (гарантийный запас) технологических и хлебопекарных свойств неповрежденного зерна, а также реакция этих свойств на повреждения зерна вредной черепашкой не одинаковы у разных вариантов пшеницы и их можно считать факторами устойчивости. Предложенные нами критерии - Коэффициент реакции (КР) и Коэффициент Комплексной устойчивости (ККУ)- включающий исходное качество и реакцию клейковины дают объективную оценку устойчивости биотипов и сортов озимой пшеницы при повреждении зерна вредной черепашкой.

8. По Коэффициенту реакции (КР) и Комплексному коэффициенту устойчивости (ККУ) технологических и хлебопекарных свойств сортов и биотипов лучшими вариантами являются биотипы Донская безостая -2, Виктория -I, Саратовская 8-2, Лютесценс 54/83-1, Губерния -1. Варианты Виктория, Саратовская 8, Донская безостая, Лютесценс 89/93 и его биотип Лютесценс 89/93-1, Лютесценс 54/83 и его биотип Лютесценс 54/83-2, Мироновская 808-стандарт сред неустойчивые. Биотипы Донская безостая -1, Саратовская 8-1 и сорт Губерния оцениваются как восприимчивые к повреждениям клопа черепашки.

9. По ККУ клейковины, ед. ИДК-1 (х) можно без выпечки хлеба дать оценку комплексной устойчивости хлебопекарных свойств ККУу (У) сорта или биотипа (при повреждении зерна в 1 г потерь на 100 г урожая) по уравнению:

У--10,2x4660,5

10. Маркерами устойчивости технологических и хлебопекарных качеств зерна к повреждениям клопа черепашки являются показатели и их производные о- и а-зон денситограммы электрофоретического спектра глнадина: Комплексный Коэффициент Баланса (о- и а-зон (ККБ), плошадь пиков второго и третьего компонентов (о-зоны (3 к 9«) » величина процентного отношения нлошадн высокомолекулярной о)- к ннзкомолеку-

лярной а-зоне (С> их эффективность использования для

а

определения устойчивости технологические и хлебопекарные свойства зерна располагаются в порядке значимости:

ККБ > <3 £ > 8 в 9.

а

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1, Рекомендуется размножить и районировать лучшие по комплексной оценке (урожайности, экологической пластичности, качеству и устойчивости к клопу черепашке) биотипы Лютесценс 89/93-1 и Лютесценс 54/83-1 озимой пшеницы.

2. для селекции новых сортов рекомендуются лучшие биотипы: по урожайности Внктория-1, Лютесценс 98/93-1, Лютесценс 54/83-1, Лютесценс 54/83-2, Саратовская 8-1, по исходному качеству зерна и его устойчивости к вредной черепашке Саратовская8 2 и Донская безостая-2.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Теняева O.JI., Емельянов H.A. Оценка технологических свойств зерна гл над и новых биотипов сортов мягкой озимой пшеницы на устойчивость к вредной черепашке. //Сб. научных работ; Передовой производственный и научно-технический опыт в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Вып.2, Саратов,-2002. С, 72-81.

2. Теняева О.Л. Морфологические особенности колоса сортов и биотипов мягкой озимой пшеницы, как фактор устойчивости повреждению зерна клопом-черепашкой, //Сб. статей: Молодые ученые ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» - агропромышленному комплексы Поволжского региона, Саратов.-2003. С, 240-243.

3. Теняева О.Л,, Емельянов H.A. Глнадиновые биотипы сортов озимой пшеницы, их технологические и хлебопекарные АгроХХ,- 2002. №6, С.70-78,

Подписано в печать 17.11,04. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times, Печ. л. 1.0 Тираж 100. Заказ 1112/1116,

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н,И, Вавилова» 410600, Саратов, Театральная пл., 1

Р24 27 t