Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Взаимосвязь качества зерна озимой мягкой пшеницы с продуктивностью и устойчивостью к морозам, болезням и вредителям в условиях юга Ростовской области

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Взаимосвязь качества зерна озимой мягкой пшеницы с продуктивностью и устойчивостью к морозам, болезням и вредителям в условиях юга Ростовской области"

На правах рукописи

005008869

МАРКАРОВА АРМИДА РОНАЛЬДОВНА

ВЗАИМОСВЯЗЬ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ И УСТОЙЧИВОСТЬЮ К МОРОЗАМ, БОЛЕЗНЯМ И ВРЕДИТЕЛЯМ В УСЛОВИЯХ ЮГА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений

2 ОЕЭ 2С72

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Зерноград 2012

005008869

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко Россельхозакадемии (ВНИИЗК) в 2006-2009 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Костылев Павел Иванович

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук

Ковтун Виктор Иванович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Хронюк Василий Борисович

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Донской государственный

• аграрный университет» (Дон ГАУ)

Защита диссертации состоится «?Л> 02. 2012 г. в 10 часов на за-

седании диссертационного совета Д 220.001.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГБОУ ВПО АЧГАА) по адресу: 347740, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Ленина, 21, корпус №5, аудитория 201.

Тел.: (86359) 41-5-02, факс: (86359) 43-3-80, сайт АЧГАА

http:www.achgaa.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО АЧГАА, с авторефератом на сайтах http://www.vak.ed.gov.ru и

http:www.achgaa.ru

Автореферат разослан « 20» Л 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, А

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Репко Н.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Озимая пшеница - основная продовольственная культура Дона. По данным Ростовского областного управления статистики, уборочная площадь ее за последние 30 лет превышает 1,5 млн. га, что составляет 15-20% посевов озимой пшеницы России. По почвенноклиматическим условиям Ростовская область является одним из наиболее благоприятных регионов для производства высококачественного зерна сильной пшеницы. В связи с этим всестороннее изучение ее сортов и линий представляет значительный интерес для селекции и семеноводства.

Качество зерна пшеницы - это глобальная и постоянно актуальная тема во всем мире. Особенно большое внимание качеству зерна этой культуры уделяют современные ведущие мировые производители и экспортеры зерна: США, Канада, Австралия, страны Западной Европы, а в последние годы Китай и Россия. Однако сегодня российская пшеница уступает по качеству лучшим сортам Канады, США, Австралии. Не удовлетворяет уровень качества пшеничной муки производителей хлеба и хлебобулочных изделий и на внутреннем рынке. Поэтому вопросы качества пшеничного зерна являются актуальными. Тема диссертационной работы предусматривает изучение обозначенных выше вопросов в системе, позволяющей не только объяснять определенные селекционно-генетические аспекты признаков качества зерна пшеницы, но и предложить селекционеру новый генетический материал, более эффективные методы его оценки, новые пути современной селекции по созданию лучших по качеству муки сортов.

Цель и задачи исследований. Целью проведенных исследований явилось комплексное изучение озимой мягкой пшеницы по продуктивности и качеству зерна, устойчивости к морозам, болезням и вредителям и усовершенствование методов оценки селекционного и семеноводческого материала. .

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести сравнительное изучение хозяйственно-биологических характеристик коммерческих сортов озимой мягкой пшеницы местной селекции и сверхсильных образцов;

- изучить сорта по качеству зерна (содержание белка, содержание и качество клейковины, реологические свойства теста и хлебопекарное качество), вьивить связь биохимических и технологических показателей;

- изучить морозозимостойкость сортов и линий в естественных и искусственных условиях;

- оценить влияние болезней и вредителей на качество зерна пшеницы;

- оценить продуктивность сортов по элементам их структуры;

- идентифицировать сорта и оценить их чистосортность по белкам -проламинам.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сравнительная характеристика качества зерна сверхсильных образцов озимой мягкой пшеницы одесской селекции и коммерческих сортов местной селекции;

2. Корреляционная взаимосвязь качества зерна с продуктивностью и устойчивостью к стресс-факторам;

3. Усовершенствованный экспресс-метод оценки генетического, селекционного и семеноводческого материала.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Дона проведено сравнительное изучение хозяйственно-биологических признаков сверхсильных образцов озимой мягкой пшеницы одесской селекции и коммерческих сортов местной селекции. Дана оценка новых селекционных линий озимых мягких пшениц в Рз-Рб, полученных от скрещивания одесских и зерноградских сортов, которые несут признаки высокого технологического качества зерна и муки, а также устойчивости к низким отрицательным температурам, болезням и вредителям; выявлены аллели глиадина, отвечающие за эти признаки. Установлена связь технологических показателей качества муки и зерна с урожайностью, устойчивостью к морозу, болезням и вредителям в условиях юга Ростовской области.

Усовершенствованный экспресс-метод анализа ЭЭЗ-седиментации для оценки селекционного и семеноводческого материала.

1. Практическая ценность. Получены линии 1/83 Донская п/к х Одесская к/к и 1/96 Донская п/к х Одесская к/к с высоким содержанием белка в муке, которые переданы для изучения в КСИ. Результаты исследований внедрены во ВНИИЗК в виде обоснования теоретических концепций возможности и целесообразности использования в селекции на качество зерна сверхсильных образцов пшеницы. озимой мягкой; усовешенствован новый лабораторный метод оценки селекционного материала пшеницы и сортов в первичном семеноводстве.

Личный вклад аспиранта. Аспирант принимал непосредственное участие в формировании рабочих гипотез, разработке планов исследований, теоретическом анализе результатов проведенных работ; проведении полевых и лабораторных опытов и оценок; техническом усовершенствовании лабораторных 3-х методик; подготовке материалов исследований к печати.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались на V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009 г.), конференциях Ростовского отделения ВОГиС (Ростов-на-Дону, ЮФУ, 2005-2010 гг.), конференции по

современным проблемам АПК (Майкоп, 2008 г.), конференции «Тритикале России» (Ростов-на-Дону, 2008 г.), годовых отчетах ВНИИЗК им. И.Г.

Калиненко (Зерноград, 2005-2010 гг.), II Международной научнопрактической конференции «Экономики технологии: инновации и

модернизация» (МИИНВЦ, г. Чехов, Московская область, 18-19.07.2011 г).

Публикации. Содержание диссертационной работы изложено в 7 статьях, в том числе 3 - в трудах, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах компьютерного текста, включает 23 таблицы, 23 рисунка и 7 приложений. Текст диссертации состоит из введения, 5 глав: анализа литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований, выводов и предложений. Список использованной литературы содержит 210 источников, в том числе 45 на иностранных языках.

Материал, методика и условия исследований

Исследования, проведенные по диссертационной работе, являются частью научно-технической программы лаборатории биохимической оценки селекционного материала и качества зерна «Совершенствовать теорию и методы селекции основных культур».

Изучали сорта озимой мягкой пшеницы, внесенные в Госреестры РФ и Украины как ценные (Донская полукарликовая, Зерноградка 8 и др.), сильные (Дон 93, Донская юбилейная, Донская безостая) и сверхсильные (Панна, Лелека, Селянка, Одесская красноколосая), а также гибриды между ними, созданные, выделенные и испытанные в условиях Нижнего Дона.

Сорта и образцы высевали делянками с нормой высева 450 шт. всхожих семян на 1м2. Учетная площадь - Юм2. Повторность делянок двукратная. Предшественник - черный пар. Фенологические наблюдения вели по методике ВИР (1985), учеты и уходы, элементы структуры урожая - по методике Госкомиссии по сортоиспытанию с.-х. культур (1985). Проморозку растений проводили в камерах низких температур (КНТ 1) по методике Юрьева В.Я. (1950). Устойчивость к основным болезням определяли в поле по общепринятым методам и на инфекционном фоне лаборатории иммунитета ВНИИЗК (ДероваТ.Г., 1992).

Размол зерна для технологических анализов производили на мельнице «Квадрумат Юниор» Брабендера, для биохимических анализов и электрофореза - на Mill-3100, MJIT-2. Общий азот (протеин) определяли по ускоренной модификации метода Кьельдаля, усовершенствованной и используемой в лаборатории биохимии ВНИИЗК (Копусь М.М., Перерва Т.И., Игнатьева Н.Г., 1985), а также на приборах Инфрапид 61 и «Spectra Star 2200» в ближнем инфракрасном волновом диапозоне (Копусь М.М. и др., 1991). Анализ SDS-седиментации определяли по методу Bailey С.Н. (1941) с изменениями и дополнениями Копусь М.М., Ковтун В.И. и др. (2009). Отмывание клейковины проводили согласно методическим рекомендациям по оценке качества зерна по Комарову В.И. (1985). Силу муки определяли на альвеографе фирмы «Chopin» в соответствии с инструкцией к прибору и соблюдением общепринятых методов (Василенко И.И., 1987; Беркутова Н.С., 1991.) Лабораторную выпечку производили по модифицированной методике при интенсивном замесе теста (Шатилов Л.Г., 2001). Влияние клопа-черепашки на качество поврежденных зерен пшеницы изучали по модернизированным методикам (Копусь М.М., 2009; Рыбалка О.И., 2009). Исследование полиморфизма глиадина и идентификацию сортов и биотипов

проводили методом электрофореза спирторастворимых белков на крахмальном геле по технологии Созинова А.А., Поперели ФА. (1978); Копуся М.М. (1988); статистическую обработку данных - по Доспехову Б.А. (1985) и Рокицкому П.Ф. (1973) с использованием программ Statistica 6.0, Excel; экономическую эффективность рассчитывали по методике Нечаева

В.И. (2000). _

Погодно-климатические условия за годы исследований (2006-2009 гг.) для роста и развития растений озимой пшеницы были удовлетворительными и позволили получить объективные полевые оценки сортов и линий.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Качество зерна и его связь с другими признаками Повышение качества зерна пшеницы было и остается одним из главных приоритетов селекции этой культуры. Поэтому очень важно привлечение в скрещивания новых источников высокой «силы» муки. Особый интерес представляют образцы сортов сверхсильной озимой пшеницы одесской селекции. В этом разделе приводятся результаты анализов по показателям качества зерна (натура, стекловидность, содержание белка и клейковины, сила муки и седиментация, хлебопекарный анализ) сортов местной селекции, сверхсильных сортов одесской селекции и выделившихся образцов, полученных от скрещивания с ними сортов зерноградской селекции.

У изученных нами сортов и образцов натура зерна варьировала в пределах от 757,3 г/л у сорта Дон 93 до 811 г/л у Селянки и положительно коррелировала с урожайностью (г=0,42), всхожестью семян (г=0,56), выходом муки (г=0,51), ее силой (г=0,58) и соотношением P/L (г=0,47), а также содержанием белка (г = 0,60) и величиной SDS-седиментации (г=0,54). У сортов с высокой натурой повышается объем хлеба (г= 0,31) и его пористость (г = 0,40).

Стекловидность зерна. Самая низкая стекловидность была у сорта Оксана (30,5%). У остальных сортов она варьировала от 53,8 до 77,3%, достигая максимальной величины у Ростовчанки 3. Стекловидность положительно коррелировала с содержанием клейковины (г=0,54) и ИДК (г =0,54), но отрицательно - с объемом хлеба (г=-0,43) и пористостью (г= -0,38).

Для оценки мукомольных свойств зерна пшеницы при лабораторном помоле применяют четыре показателя: выход муки, качество получаемой муки, длительность размола весовой единицы зерна, удельный расход энергии на размол. Изученные нами сорта пшеницы незначительно различались по выходу муки: от 73,8% у Ростовчанки до 77,0% у Селянки. Этот показатель положительно коррелировал с урожайностью зерна (г =0,56), числом колосков в колосе (г =0,54), натурой зерна (г =0,51), силой муки (г =0,57), белком (г=0,38), SDS-седиментацией (г=0,78), объемом хлеба (г= 0,50) и его пористостью (г = 0,46).

Хлебопекарное достоинство зерна - это способность полученной из него муки давать при соответствующем режиме тестоведения и выпечки заданные сорта хлеба наилучшего качества с наибольшим выходом.

У изученных нами сортов пшеницы сила муки (W) варьировала от 156,5 е.а. у Зерноградки 6 до 329,5 е.а. у сорта Вояж. Этот показатель положительно коррелировал с натурой (г=0,58), выходом муки (г=0,57), соотношением P/L (г=0,39), содержанием белка (г=0,38), SDS-седиментацией (г=0,74), объемом хлеба (г=0,47), пористостью (г=0,30) и общей оценкой хлеба (г=0,31). В то же время сила муки имела отрицательную корреляцию со стекловидностью (г=-0,49), содержанием клейковины (г=-0,32), ИДК (г=-0,29) и формой хлеба (г=-0,27).

Тесто характеризуется также упругостью: максимальным давлением, необходимым для деформации образца (Р), и растяжимостью (L), а также их соотношением P/L. У проанализированных сортов пшеницы величина P/L составляла от 0,7 у Зерноградки 6 до 2,0 у сорта Зерноградка 11 и образца Я-198 Одесская к/к. Неплохие показатели P/L (1,7-1,9) были у одесского сорта Панна и линий, полученных с участием Одесской красноколосой: 1/96 Донская п/к х Одесская к/к, 4/05 1027 х Одесская к/к, 4/3 Зерноградка 11 х Одесская к/к.

Содержание белковых веществ в зерне - один из наиболее важных показателей качества зерна, определяющих технологические свойства. В наших исследованиях корреляция между урожайностью и содержанием белка в зерне отсутствовала. Это связано с хорошей селекционной проработкой изученных сортов, среди которых выделились Ростовчанка 5, Селянка и Оксана, сочетающие высокие урожайность (7,3-7,5 т/га) и содержание белка (14,5-16,0%). Наиболее высокое содержание белка в зерне в среднем за 2006-2009гг. отмечено у одесских сортов и линий от гибридизации с ними: Селянка (16%), 1/96 Донская п/к х Одесская к/к (16,8%), 1/83 Донская п/к х Одесская к/к (16,8%) (табл. 1). Близкие к ним значения имели: Ростовчанка 2 (15,6%), Оксана (15,7%), 4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к (15,7%) и 4/05 1027 х Одесская к/к (15,9%).

Анализ связи содержания белка с аллелями глиадина показал, что имеется широкий разброс его значений в пределах каждого аллеля, однако следует отметить, что высокобелковые сорта чаще несли в своих генотипах блоки 1А4, 1В7, 1В15, 1D1, 6АЗ, 6В2 и 6D2 (рис. 1). Генотипы с блоком 1ВЗ несут гены устойчивости к различным стрессам. С этим блоком сцеплены гены адаптивности и устойчивости к некоторым болезням и при отборе на иммунитет возрастает доля генотипов с 1ВЗ, хотя присутствие этого блока снижает хлебопекарные качества зерна. Нами установлено, что блоки 1А4 и 1D4 в значительной мере устраняют отрицательное действие блока 1ВЗ. Лучшими по влиянию на качество клейковины являются сочетания блоков компонентов глиадина трех хромосом первой гомеологической группы.

Количество белка в зерне положительно коррелировало с массой 1000 зерен (г=0,41), натурой зерна (г=0,60), выходом и силой муки (г=0,38), клейковиной (г=0Д4) и отрицательно - с ИДК (i=-0,35) и повреждением клопом-черепашкой (г=-0,26).

Содержание и качество клейковины. В исследованиях в среднем за 4 года высокое содержание сырой клейковины отмечалось у сортов

Зерноградка 6 (31,9%) и Донская юбилейная (32,1%), а самое низкое — у одесских сортов Лелека (25,6%), Панна (26,2%) и Оксана (26,2%).

Таблица 1. Содержание клейковины, белка, показатели седиментации и ИДК

у образцов озимой мягкой пшеницы (2006-2009 гг.)

Сорт Белок, % Клейковина, % ИДК, е.п. БОБ- седиментация, мл

Зерноградка 10, стандарт 15,2 29,7 87,5 55,3

1/83 Донская п/к *х Одесская к/к** 16,8 31,2 82,3 57,5

1/96 Донская п/к х Юдесская к/к** 16,8 30,1 92,8 58,3

4/05 1027 х Одесская к/к** 15,9 28,2 75,8 60,5

4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к** 15,7 28,9 85,0 62,5

Одесская к/к** 14,9 28,1 74,5 65,0

5/83Я-198 х Одесская к/к** 15,1 27,9 88,8 67,8

Панна 15,2 26,2 75,8 69,0

Оксана 15,7 26,2 83,5 61,3

Лелека 15,5 25,6 68,0 . 70,0

Селянка 16,0 26,7 75,5 65,3

Вояж 15,4 31,7 87,5 55,8

Гранит 13,6 29,3 102,5 60,0

Дон 85 14,1 27,3 94,8 53,5

Дон 93 14,8 29,8 81,3 53,3

Донская безостая 15,4 30,6 83,3 56,3

Донская полукарликовая 15,2 31,0 93,0 60,7

Донская юбилейная 15,4 32,1 98,0 51,3

Донщина 15,2 28,7 90,0 52,0

Зерноградка 6 15,0 31,9 89,3 52,5

Зерноградка 8 15,0 30,0 90,3 48,5

Зерноградка 9 14,2 28,5 89,5 53,5

Зерноградка 11 14,9 29,2 84,8 53,8

Конкурент 14,2 28,9 95,8 . 57,5

Подарок Дону 14,7 30,4 100,3 56,3

Ростовчанка 15,1 29,1 87,8 51,3

Ростовчанка 2 15,6 30,0 99,5 57,5

Ростовчанка 3 15,3 31,1 99,8 53,5

Ростовчанка 5 14,5 26,7 84,3 51,0

Танаис 15,1 29,9 86,3 52,8

НСР 05 0,7 1,77 8,5 5,7

Примечания: п/к *- полукарликовая, к/к**- красноколосая

Показатель ИДК. Установлено, что к первой группе качества клейковины можно отнести только сорта Лелека, Одесская к/к, Селянка, Панна, 4/05 1027 х Одесская к/к, при этом они находились на крайней границе показателя прибора, характеризующего I группу. Остальные сорта имеют менее упругую клейковину, что характерно для II группы качества (80-100 е.п.). Сорт Гранит имел самую слабую клейковину (102,5 е.п.), не

оправдывая свое название (см. табл. 1). Анализируя отдельно каждый год по этому показателю, можно отметить, что снижение качества произошло за счет 2007 года. В этот год было максимальное повреждение клопом-

графике представляют собой сортообразцы пшеницы)

БОБ-седиментация. Выделены сортообразцы пшеницы, превысившие стандарт Зерноградка 10 по величине данного показателя качества зерна: Оксана (61,3 мл), 4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к (62,5 мл), Одесская к/к (65,0 мл), Селянка (65,3 мл), Я-198 Одесская к/к (67,8 мл),

Панна (69,0 мл), Лелека (70,0 мл) (см. табл. 1). Выявлена высокая корреляционная связь между показателями БЭЗ-седиментации и главным прямым показателем качества зерна - силой муки (г=0,74). Величина седиментации также положительно коррелировала с объемом хлеба (г=0,61) и его объемным выходом (г=0,35), выходом муки (г=0,78), соотношением Р/Ь (г=0,33), а также пористостью хлеба (г=0,48). На графиках (рис.2) показана прямая зависимость от величины ЗОБ-седиментации силы муки и объема хлеба.

680 860 > ' * -

| 040 : ! : ! ; ! ;•: ...

5 «0

I . . • *• ; ■ >

О бво 540 620 »М#ЙИИИМИМ(вИ70Г

505-седкметгц>и БОЗ-ссдимешаци»

Рис. 2 — Зависимость силы муки и объема хлеба от величины седиментации

Установлено, что 80-90% образцов озимой пшеницы по качеству относятся к сильной пшенице. По результатам БОБ-седиментации, аллелям глиадина и технологическим оценкам выделены доноры и генетические источники высокого и очень высокого качества - Одесская красноколосая, Панна, Лелека, Селянка.

Оценка технологических и хлебопекарных качеств зерна ведется по прямым и косвенным показателям. Общепризнано, что наиболее точным методом определения хлебопекарных свойств зерна пшениць1 является пробная выпечка хлеба. При этом определяют объем формовых хлебов, внешний вид хлеба, пористость, эластичность и цвет мякиша, вкус и запах.

Объем хлеба является комплексным показателем качества зерна. Различия между сортами по этому признаку были значительными. В среднем за четыре года хлеб более высокого объема получен из муки сортов озимой мягкой пшеницы: Лелека — 657,5, Одесская к/к - 670,0, 4/05 1027 х Одесская к/к - 672,5 см3 (табл. 2). Все эти сорта значительно превышают стандарт Зерноградка 10 (565 см3). •

Объемный выход хлеба положительно коррелировал с выходом муки (г=0,50) и ее силой (г=0,47), БОБ-седиментацией (г=0,61), объемом хлеба (г=0,64) и пористостью (г=0,57). Величина ИДК отрицательно коррелировала с объемным выходом хлеба (г= -0,51) (рис. 3).

По форме хлеба наибольший балл оценки (2,5) получили зерноградские сорта Ростовчанка 5, Зерноградка 6, Зерноградка 8, Донская юбилейная и Вояж (табл. 2). Самые низкие оценки (1,7) были у сортов Донщина, Оксана и Гранит. По пористости хлеба выделились сорта Ростовчанка 5, Лелека, Одесская к/к и 4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к, оцененные в 2,1-2,2 балла,

тогда как наименьшими значениями (1,1 балла) характеризовались сорта Ростовчанка 2 и Зерноградка 8 (табл. 2).

По результатам общей оценки качественных показателей можно отметить, что высокими хлебопекарными свойствами обладают сорта: Ростовчанка (4,0 балла), Дон 85 (3,9 балла), Донщина (3,8 балла), Одесская к/к (4,1 балла), и линии: 4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к (3,8 балла), 4/05 1027 х Одесская к/к (3,9 балла), а минимальными - сорта Зерноградка 8 (2,9 балла), Ростовчанка 3 (3,1 балла) и Донская полукарликовая (3,1 балла).

Таблица 2. Характеристики хлеба образцов озимой мягкой пшеницы

(2006-2009 гг.)

Сорт Объем хлеба, см3 Объемный выход,' балл Форма хлеба, балл Порис- тость, балл Оценка хлеба, балл

Зерноградка 10, стандарт 565,0 3,5 2,0 2,0 3,4

1/83 Донская п /к х Одесская к/к 602,5 3,0 1,7 1,8 3,4

1/96 Донская п /к х Одесская к/к 600,0 3,0 2,0 1,8 3,2

4/05 1027 х Одесская к/к 672,5 3,8 2,0 2,0 3,9

4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к 627,5 3,8 2,2 2,2 3,8

Одесская к/к 670,0 4,3 2,3 2,5 4,1

5/83 Я -198 х Одесская к/к 627,5 3,5 2,2 2,0 3,7

Панна 612,5 3,3 2,0 1,8 3,5

Оксана 605,0 3,5 1,7 1,6 3,2

Лелека 657,5 4,0 2,3 2,2 3,6

Селянка 582,5 3,2 • 2,0 1,8 3,3

Вояж 587,5 3,5 2,5 1,9 3,7

Гранит 610,0 3,0 1,7 1,6 3,3

Дон 85 577,5 3,5 2,3 1,8 3,9

Дон 93 625,0 3,5 2,3 2,0 3,2

Донская безостая 617,5 4,0 2,3 1,8 3,3

Донская полукарликовая 560,0 3,0 2,2 1,4 • 3,1

Донская юбилейная 560,0 3,3 2,5 1,6 3,4

Донщина 582,5 3,0 1,7 1,4 3,8

Зерноградка 6 545,0 3,3 2,5 1,6 3,3

Зерноградка 8 555,0 3,0 2,5 1,1 2,9

Зерноградка 9 582,5 3,0 1,8 1,4 3,5

Зерноградка 11 567,5 3,0 1,8 1,8 3,3

Конкурент 585,0 3,0 2,3 1,4 3,4

Подарок Дону 570,0 3,0 • 2,0 1,5 3,6

Ростовчанка 607,5 3,5 2,3 1,5 4,0

Ростовчанка 2 531,8 3,0 2,0 1,1 3,4

Ростовчанка 3 627,5 3,5 2,2 1,6 3,1

Ростовчанка 5 530,0 3,0 2,5 2,1 3,3

Танаис 580,0 3,0 2,3 1,6 3,4

НСР05 36,75 0,39 0,26 0,31 0,28

Представляет большой интерес связь биохимических свойств с технологическими показателями и аллельным составом глиадинов. Главное направление использования белковых маркеров в селекции пшеницы и других злаковых культур - это оценка хлебопекарных качеств зерна, так как запасные белки принимают участие в формировании клейковинного комплекса пшеницы — основного фактора, определяющего качество хлеба.

у * 158,9116-0,1201*х

Рис. 3 — Зависимость объема хлеба от величины ИДК

Среди сортов озимой мягкой пшеницы, внесенных в Реестр, преобладают сильная и ценная пшеницы. В группе сортов сильных пшениц по частоте встречаемости выделяется аллель Gli 1А4 (68%), при ухудшении качества зерна встречаемость этой аллели снижается при одновременном увеличении у ценных и кормовых пшениц доли аллелей Gli 1А2, Gli 1 АЗ и Gli 1А9. Большинство сортов сильных пшениц имеют аллель Gli 1В1. С ухудшением качества наблюдается резкое снижение частоты встречаемости этого аллеля и преобладание аллеля Gli 1ВЗ. Низкие хлебопекарные качества филлеров и кормовых сортов обусловлены тем, что аллель Gli 1ВЗ выступает маркером ржано-пшеничной транслокации с геном устойчивости к возбудителям ржавчинных болезней в геноме пшеницы, и снижение качества таких сортов объясняется наличием в их клейковине белков ржи.

В наших исследованиях было установлено, что аллель Gli 1ВЗ у изученных сортов отсутствовал, однако имелся аллель 1В15, который способствовал увеличению объема хлеба (рис. 4). В хромосоме 1А у сортов с хорошим объемом хлеба чаще встречался аллель 1А10. Наиболее распространенный аллель 1А1 имелся и у плохих по данному признаку, и у хороших сортов. Поэтому он не может служить маркером. В хромосоме 1D лучшим был аллель 1D1. Изучение аллелей 6 хромосомы (ABD) показало, что у всех локусов наблюдались как высокие, так и низкие значения объема хлеба. Следует отметить аллели 6А1, 6В2 и 6D1, которые встречались у сортов пшеницы с высоким объемом хлеба. Возможно, это произошло случайно, под влиянием других локусов, имевшихся у данных сортов.

Лучшие по объему хлеба образцы Одесская к/к (670,0 мл) и 4 /05 1027

х Одесская к/к (672,5 мл) имели одинаковую формулу глиадина в пяти хромосомах: 1В15 1D1 6А1 6В2 6D1 и отличались только аллелями в 1А хромосоме, у первого - 1А10, у второго - 1А4.___________________________

Рис. 4 - Связь величины объема хлеба из изученных образцов пшеницы с аллелями глиадина

На основании анализа электрофореграмм сортов пшеницы были составлены каталоги блоков компонентов (табл. 3). Показана четкая зависимость между типом спектра глиадина, величиной показателя седиментации и общей оценкой.

Самые высокие значения этого показателя имели гибриды с типом спектра 1А10, 1В15, 1D1, 6АЗ, 6В2, 6D2, а самые низкие - с формулой 1А4,

1В1, Ш7, 6А1, 6В1, 6Б1. Присутствие блока СИ 1А4 часто сопровождается достоверным снижением седиментации, в сравнении с гибридами с вН 1А10. Снижают качество муки также блоки вП 1В1, Ш7 и 6В1.

Таблица 3. Аллельный состав глиадинов у сортов и образцов озимой мягкой ___________________________пшеницы (2006-2009 гг.)______________ • ______

Сорта, линии Глиадин БОЯ- седимен- тация Оценка *

1А 1В Ш 6А 6В 60

Зерноградка 10, стандарт 5 1 7 3 1 1 55,3 4,7

Лелека 10 15 1 3 2 2 70,0 4,7

Панна 10 15 1 3 2 2 69,0 4,7

5/83 Я-198 х Одесская к/к 10 15 5 3 3 1 67,8 4,7

Селянка 4 1 4 3 2 2 65,3 5

Одесская к/к 10 15 1 ■1 2 1 65,0 4

4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к 10 1 4 3 2 2 62,5 5

Оксана 4 1 7 3 2 2 61,3 5

Донская полукарликовая 3 3 1 1 1 60,7 3

4/05 1027 х Одесская к/к 4 15 1 1 1 60,5 4

Гранит 3 1 7 1 1 1 60,0 4,3

1/96 Донская п /к х Одесская к/к 10 15 1 3 1 58,3 4

Ростовчанка 2 12 1 7 3 1 1 57,5 4,7

Конкурент 4 1 7 1 1 1 57,5 4,3

1/83 Донская п /к х Одесская к/к 4 1 3 1 2 57,5 3

Донская безостая 3 1 7 1 1 2 56,3 5

Подарок Дону 4 1 2 1 1 1 56,3 4

Вояж 5 1 4 3 1 2 55,8 5

Зерноградка 11 3 7 7 3 1 2 53,8 4

Ростовчанка 3 12 1 7 3 1 2 53,5 4,7

Дон 85 5 1 7 1 1 1 53,5 4,3

Зерноградка 9 3 1 4 1 1 1 53,5 4

Дон 93 3 1 7 1 1 1 53,3 4,3

Танаис 3 1 7 1 1 1 52,8 4,3

Зерноградка 6 3 1 7 1 1 1 52,5 4,3

Донщина 3 1 7 1 1 1 52 4,3

Ростовчанка 4 1 7 3 1 2 51,3 5

Донская юбилейная 4 1 7 1 1 1 51,3 4,3

Ростовчанка 5 4 1 7 1 1 1 51 4,3

Зерноградка 8 4 1 7 1 1 1 48,5 3,7

* Примечание: 3 - средняя, 3,7 - выше средней, 4 - хорошая, 4,3 - весьма хорошая, 4,7 -очень хорошая, 5 - отличная

3.2. Изучение морозозимостойкости сортов мягкой озимой пшеницы в естественных и искусственных условиях

У изученных нами сортов пшеницы морозостойкость, определенная в холодильных установках, варьировала в широких пределах: от 25,9 до 86,1%. Самая низкая морозостойкость была у одесских сортов Лелека и Оксана, а самая высокая - у зерноградских сортов Дон 93, Донская безостая и Зерноградка 10 (табл. 4). .

По полевой оценке перезимовки выделились сорт Зерноградка 6 (4,9 баллов) и линия 1/83 Донская п/к х Одесская к/к (5 баллов). Корреляция между морозостойкостью и оценкой перезимовки была средней положительной (г = 0,56). •

Таблица 4. Урожайность, морозозимостойкость, устойчивость к полеганию и

кустистость образцов озимой мягкой пшеницы (2006-2009 гг.)

Сорт Урожайность, т/га Морозо- стойкость, % Оценка перезимовки, балл Устойчивость к полеганию, балл Кустистость, стеблей / растение

Зерноградка 10, ст-т 5,96 83,5 4,7 5,0 1,3

1/83 Донская п/кх Одесская к/к 5,91 85,4 5,0 2,9 1,3

1/96 Донская п/кх Одесская к/к 6,11 68,8 4,4 4,0 1,2

4/05 1027 х Одесская к/к 6,76 72,3 3,7 3,7 1,4

4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к 6,53 70,9 3,3 3,2 1,3

Одесская к/к 6,80 60,6 3,7 3,8 1,4

5/83 Л-198 х Одеская к/к 6,99 63,4 4,0 4,8 1,3

Панна 7,13 36,7 4,3 5,0 1,3

Оксана 7,52 29,4 3,9 4,7 1,1

Лелека 7,00 25,9 4,0 4,6 . 1,8

Селянка 7,31 41,5 3,5 4,9 1,3

Вояж 6,72 63,5 4,9 4,8 1,2

Гранит 6,14 72,5 4,9 4,2 1,2

Дон 85 6,15 70,8 4,8 5,0 1,3

Дон 93 5,96 83,0 4,8 5,0 1,2

Донская безостая 5,69 86,1 4,9 4,9 1,6

Донская полукарлик. 6,01 75,9 4,8 5,0 1,4

Донская юбилейная 6,46 81,9 4,3 5,0 1,3

Донщина 6,26 78,2 4,8 4,8 1,3

Зерноградка б 6,14 78,5 4,9 4,4 1,0

Зерноградка8 6,20 71,7 4,6 5,0 1,6

Зерноградка 9 6,57 80,5 4,7 5,0 1,5

Зерноградка 11 6,76 70,9 4,0 3,5 1,4

Конкурент 6,37 72,9 4,8 5,0 1,2

Подарок Дону 6,80 82,5 4,8 5,0 1,3

Ростовчанка 5,58 69,9 4,5 4,3 1,1

Ростовчанка 2 6,08 77,2 4,8 4,9 1,0

Ростовчанка 3 6,27 50,7 4,4 4,9 1,5

Ростовчанка 5 7,38 71,0 4,6 5,0 1,3

Танаис 6,88 70,0 4,4 4,8 1,4

НСР 05 0,51 16,06 0,47 0,59 0,18

Однако оба этих показателя отрицательно коррелировали с урожайностью зерна, соответственно, -0,65 и -0,58. Таким образом, чем выше урожайность, тем ниже морозозимостойкость. Исключением стал сорт Ростовчанка 5, имевший хорошую урожайность (7,4 т/ха) и относительно высокую морозостойкость (71%) и оценку перезимовки (4,6 балла).

У морозостойких сортов повышались число зерен в колосе (г=0,44) и их масса (г=0,28), стекловидность (г=0,56), клейковина (г=0,67), ИДК (г=0,47). Однако у них снижались натура зерна (г=-0,35), выход муки (г=-0,57), ее сила W,e.a (г= -0,50), седиментация (г= -0,65) и объем хлеба (г= -0,37).

По устойчивости к полеганию большинство сортов имели высокие оценки - от 4 до 5 баллов, за исключением линии 1/83 Донская п/к х Одесская к/к (2,9 балла). Кустистость варьировала незначительно - от 1,0 до 1,8. У хорошо перезимовавших растений пшеницы устойчивость к полеганию была повышенной (г= 0,37), а кустистость - пониженной (г= -0,26).

При сравнении величины морозостойкости с аллельным составом глиадинов было установлено, что у устойчивых к отрицательным температурам сортов чаще встречаются аллели 1АЗ, 1А4, 1В1, 1В7, Ш7,

3.3. Влияние болезней на качество зерна пшеницы

Растения изученных нами сортов озимой пшеницы поражались болезнями на всех стадиях своего развития. В Ростовской области наиболее опасным заболеванием, является бурая ржавчина. Желтая ржавчина в наших условиях проявлялась лишь в отдельные годы. Мучнистая роса проявляется ежегодно. Септориоз получил распространение в последние годы, но устойчивых к нему сортов нет.

В наших исследованиях корреляция урожайности с поражением мучнистой росой отсутствовала, так как степень ее развития была очень низкой и варьировала по сортам в пределах 0,9-2,3%. Меньше всего поражались сорта Конкурент, Ростовчанка 5 и линия 1/83 Донская п/к х Одесская к/к (табл. 5). Поражение этой болезнью приводило к снижению всхожести семян (г=-0,54), натуры (г=-0,23) и стекловидности зерна (г=-0,29), содержания клейковины (г=-0,23) и белка (г=-0,11), а также ИДК (г=-0,25). Однако объем хлеба несколько увеличился.

При поражении бурой ржавчиной на листьях и листовых влагалищах появляются пустулы цвета ржавчины диаметром 0,5-2,0 мм. Озимая пшеница неустойчивых одесских сортов Селянка, Оксана, Одесская к/к, Панна, Лелека и др. поражались сильнее других (35-50%). Из зерноградских сортов Донщина, Вояж, Донская юбилейная, Ростовчанка, Ростовчанка 3 и Зерноградка 9 также неустойчивы к бурой ржавчине (30-33,8%). Высокую устойчивость к этой болезни показали сорт Зерноградка 11 (поражение 3,8%) и линия 4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к (0,1%). Поражение бурой ржавчиной приводило к снижению массы 1000 зерен (г=-0,34), всхожести семян (г=-0,20), соотношения Р/Ь (г=-0,31), содержания клейковины (г=-0,32), а также ИДК (г=-0,36). Однако объем хлеба у неустойчивых сортов несколько выше (г=0,41). Влияние аллельного состояния генов глиадина на устойчивость к бурой ржавчине не выявлено.

Из изученных нами сортов повышенной устойчивостью к желтой ржавчине обладают сорта озимой пшеницы Селянка, Оксана, Ростовчанка 3, Донская полукарликовая - всего 0,7-3,2% поражения. Наименее устойчивым был стандартный сорт Зерноградка 10 (11,3%). У поражающихся сортов несколько снижается показатель ИДК (г=-0,27), но увеличиваются объемный выход хлеба (1=0,25) и его пористость (г=0,32). Возможно, при большей степени развития этой болезни корреляционные связи изменятся.

Поражение сортов септориозом наблюдалось лишь в 2009 году на инфекционном фоне.

Наибольшее поражение (60%) имели 2 одесских сорта (5/83 Я-198 Одесская к/к и Селянка) и 6 зерноградских (Донская безостая, Танаис, Ростовчанка 3, Дон 85, Дон 93 и Вояж). Менее всех поражались линии 1/83 Донская п /к х Одесская к/к, 1/96 Донская п /к х Одесская к/к и сорта Оксана, Донщина, Зерноградка 6 (10-15%). Существенного влияния на качество зерна эта болезнь не оказывает. Отмечены лишь слабые отрицательные корреляции

с выходом муки (г=-0,17) и белка (г=-0,16) и слабые положительные - со стекловидностью (г=0,28) и формой хлеба (г=0,27).

Таблица 5. Оценка устойчивости сортов и образцов озимой мягкой пшеницы

к основным болезням, % поражения (2006-2009 гг.)

Сорт Мучнистая роса Бурая ржавчина Желтая ржавчина Септориоз*

Зерноградка 10, стандарт 1,3 26,9 11,3 40

1/83 Донская п /к х Одесская к/к 1,2 21,3 5,0 10

1/96 Донская п /к х Одесская к/к 1,4 18,8 5,0 15

4/05 1027 х Одесская к/к 1,4 26,3 8,8 40

4/83 Зерноградка 11 х Одесская к/к 1,5 0,10 6,3 20

Одесская к/к 2,3 39,4 6,3 20

5/83 Я -198 х Одесская к/к 2,1 12,5 4,4 60

Панна 1,8 45,0 6,3 40

Оксана 1,8 36,3 2,5 10

Лелека 1,9 50,0 7,5 40

Селянка 1,3 35,0 2,5 60

Вояж 1,3 . 31,3 5,0 60

Гранит 1,3 27,5 6,9 40

Дон 85 1,8 27,5 3,8 60

Дон 93 1,8 27,5 5,0 60

Донская безостая 1,3 25,0 3,8 60

Донская полукарликовая 1,3 17,5 3,2 20

Донская юбилейная 1,5 31,9 4,4 30

Донщина 1,9 30,0 3,8 10

Зерноградка 6 1,8 21,3 6,3 15

Зерноградка 8 1,8 15,0 3,8 40

Зерноградка 9 1,7 33,8 5,1 20

Зерноградка 11 1,5 3,8 6,3 40

Конкурент 0,9 20,0 5,0 20

Подарок Дону 1,6 14,4 3,8 40

Ростовчанка 1,9 32,5 9,5 20

Ростовчанка 2 1,3 16,3 5,0 40

Ростовчанка 3 1,6 32,5 0,7 60

Ростовчанка 5 1,1 9,4 5,0 20

Танаис 1,4 10,0 2,5 60

НСР05 0,3 11,6 2,2 18

* - инфекционный фон, 2009 г.

3.4. Воздействие на качество зерна протеолитических ферментов клопа-черепашки

Изученные сорта пшеницы повреждались клопом-черепашкой в разной степени: от 1,7 до 6,2%. В меньшей степени повреждались сорта одесской селекции Панна (2,9), Лелека (1,7), Одесская красноколосая (3,1), Оксана (3,2) и линия 4/05 1027 х Одесская к/к (3,3). Наибольшее повреждение отмечено у сорта Гранит (6,2 %), стандартный сорт Зерноградка 10 имеет среднее повреждение (4,4 %) (табл. 6). .

Повреждение зерна пшеницы клопом-черепашкой значительно увеличивает показатель ИДК. Корреляция между этими признаками была высокой положительной (г=0,79). При этом отмечается тенденция к увеличению количества клейковины при небольшом повреждении клопом-черепашкой от 3-5% - средняя положительная корреляция (г=0,47), однако качество клейковины и сила муки ухудшаются. Корреляция между этими признаками была слабой отрицательной (г=-0, 12).

Выход муки уменьшается от повреждения клопа-черепашки, при этом корреляция средняя отрицательная (г = -0,52) Снижаются также содержание белка (г= -0,26), БОБ-седиментация (г = -0,45), объем хлеба (г = -0,44) и его пористость (г= -0,39).

Анализ аллелей глиадина показал, что только в 6Б хромосоме имеются аллельные различия по устойчивости к клопу-черепашке. Сорта с аллелью 6Б2 менее подвержены повреждению (3,5%), чем с 601 (4,4%). Аллель 602 преобладает у одесских сортов: Панна, Лелека, Селянка,- Одесская красноколосая, Оксана. Присутствует она и у зерноградских сортов: Зерноградка 11, Донская безостая, Ростовчанка 3 и Вояж, а также у двух линий: 1/83 Донская п /к х Одесская к/к, 4/05 1027 х Одесская к/к. Таким образом, есть возможность усилить стойкость клейковины пшеницы к влиянию клопа-черепашки с помощью селекционных методов.

Во ВНИИЗК в рамках сотрудничества с Селекционно-генетическим институтом (Одесса) используют генетический материал и экспресс-методы оценки качества зерна селекционного материала, в том числе и поврежденных клопом-черепашкой.

В результате сравнительного изучения трех сортов озимой мягкой пшеницы разных групп качества: Донская полукарликовая (средний по качеству), Зерноградка 10 (особо ценный по качеству), Панна (сверхсильный по качеству) - в одинаковых условиях на фоне естественного повреждения зерна клопом-черепашкой установлено влияние различных вариантов от 0 до 10% повреждения клопом на ЗОБ-седиментацию, электрофореграммы глиадина, количество и качество клейковины.

Изучение электрофореграмм глиадина по всем вариантам повреждения зерен (0-10%) показало, что они никак не изменяются. Из таблицы 6 видно, что более интенсивно повреждается клопом сорт средней по качеству зерна пшеницы Донская полукарликовая (6,8% контроль), а менее - сорт сверхсильный Панна (2,8% контроль). .

Содержание клейковины несколько повышается с увеличением доли поврежденных зерен от 0 до 10%: Панна - с 25,6 до 32,9%, Зерноградка 10 - с 33,0 до 33,6%, Донская полукарликовая - с 32,9 до 38,8%. Качество клейковины было различным. Если у сверхсильной пшеницы Панна оно было I группы и при 4% повреждения, то у особо ценной Зерноградка 10, оно было II группы при 0-4 %, III группы - при 6-10%, а у средней по качеству Донская полукарликовая оно было II группы только при 0 и 2%, а затем переходило в III группу.

Таблица 6. Влияние клопа-черепашки на ББЗ-седиментацию, количество и качество клейковины разных по качеству сортов

Показатели % поврежденных зерен клопом-черепашкой

контроль 0 2 4 6 8 10

1. Панна (сверхсильная) 2,8% - контроль .

ЙОЗ- седиментация, мл ' 65 72 - 55 - 53 47

Клейковина, % 30,8 25,6 - 30,3 - 33,2 32,9

Группа I I - I - III III

2. Зерноградка 10 (ценная) 3,6 % - контроль

ЗЭЭ - седиментация, мл 47 55 47 47 47 47 44

Клейковина, % 33,1 33,0 33,1 33,6 33,5 33,5 33,6

Группа И II • II II III III III

3. Донская п/карлик (средняя) 6,8% - контроль

ЭОЭ - седиментация, мл 43 60 58 57 52 36 36

Клейковина, % 38,4 32,9 .32,7 36,0 38,8 38,8 38,8

Группа ІП П П III III III III

Современные сверхсильные сорта пшеницы формируют зерно с клейковиной, более толерантной к повреждению клопом-черепашкой, и с высокомолекулярными глютенинами, которые в меньшей мере, в сравнении с глиадинами и другими легко растворимыми белками, деградируют в процессе протеолиза, причиненного уколом клопа.

На фоне 4% повреждения зерна клопом-черепашкой сорта почти потеряли «силу» муки, минимально необходимую (\У=150) для выпечки качественного хлеба (\¥=124 и 144), в то же время мука современных сортов на этом фоне сохраняет приемлемый уровень «силы» и индекс (>^=242 и 183) эластичности и упругости теста. Анализ альвеограмм образцов муки показал, что все сорта при критическом (4%) повреждении зерна клопом теряют в эластичности и упругости теста. Снижается коэффициент конфигурации альвеограммы, хотя содержание клейковины в муке даже повышается при одновременном ухудшении ИДК.

Сравнение двух методов показало, что индекс седиментации по Зелени дифференцирует сорта по качеству на фоне повреждения 0%, но при его увеличении до критического он практически не снижается, а у старых сортов даже несколько увеличивается. В то же время индекс седиментации ББЗ-ЗО закономерно падает на критическом фоне повреждения зерна клопом, при этом дифференцирует сорта по качеству муки. Метод седиментации 808-30 условно показывает, какая часть белков клейковины не деградировала под действием протеолитических ферментов клопа и способна формировать клейковину и мякиш хлеба. Метод ББЗ-седиментации, разработанный во ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко, более сопоставим с 808-30 при блокировке ферментов клопа-черепашки. Метод седиментации по Зелени не дает

объективной характеристики хлебопекарного качества муки образцов пшеницы, поврежденных клопом-черепашкой.

3.5. Элементы структуры урожая сортов озимой мягкой пшеницы, различающихся по качесгеу зерна.

Наступление фаз вегетации у различных сортов пшеницы в среднем за 4 года исследований мало изменялись. Некоторые различия были отмечены к фазе колошения. Раньше всех (18-19 мая) зацветали растения сортов Донская полукарликовая, Танаис, Вояж и др. Более позднеспелыми были сорт Панна и линия 4/05 1027 х Одесская к/к (23-24 мая). Отмечено, что с увеличением продолжительности вегетационного периода содержание клейковины в зерне снижается (г = -0,43).

Высота растений положительно коррелировала с содержанием белка (г=0,56) и натурой зерна (г=0,37). Слабая корреляция отмечена с выходом муки (г=0,27) и ЗОБ-седиментацией (г=0,28), а с оценкой хлеба она отсутствовала (г=-0,02).

Масса зерна с колоса варьировала у различных сортов от 1,1 до 1,8г. Количество зерен в колосе повлияло на величину массы 1000 зерен. Между этими двумя признаками была установлена слабая отрицательная корреляционная связь (г=-0,18). При увеличении числа зерен в колосе масса 1000 зерен снижалась незначительно, однако всхожесть (г = -0,40) и особенно натура зерна (г = -0,70) снижались уже более существенно.

Масса 1000 зёрен является хорошим показателем качества семенного материала. Этот признак варьировал от 33,6г у сорта Оксана до 43,1 г у сорта Подарок Дону и оказал слабое отрицательное влияние на урожайность (г= -

0,19). Однако установлена средняя положительная корреляция между этим признаком и содержанием клейковины (г = 0,43) и белка (г = 0,41). Однако на общую оценку хлеба этот признак влияет мало (г = 0,12).

Кластерный анализ показал, что все анализируемые сорта по своим параметрам в комплексе очень далеки от параметров идеального сорта. Наиболее близкими по комплексу признаков к модельному сорта оказались линии 4/05 1027 х Одесская к/к, Одесская к/к и сорта Лелека, Ростовчанка 2. Поэтому рекомендуется провести ряд скрещиваний коммерческих сортов с этими сортами-улучшителями.

3.6. Идентификация и оценка сортовой чистоты семян в первичном

семеноводстве

Для записи эталонных спектров сортов важно знать биотипный состав образца, а также наличие примесей, определить которые можно только при анализе отдельных зерен. Все сорта озимой мягкой пшеницы из питомников размножения, кроме Станичной, полиморфны по глиадинам и состоят из 2-5 биотипов. Наиболее полиморфный из них Зерноградка 11 (5 биотипов), однако большинство из полиморфных сортов - двухлинейные. Примеси выявлены в трёх сортах из восьми, причём у Ростовчанки 3 обнаружена разная примесь. Чистосортность 100% отмечена у пяти сортов, а у Донского маяка она

составила 98%, у сорта Дон 95 - 96% и у сорта Ростовчанка 3 - 94%. Это свидетельствует о том, что образцы, взятые на анализ от селекционера-оригинатора, имеют довольно высокую чистосортность. По суммарному спектру и биотипному составу каждый сорт имеет отличия от других и может быть идентифицирован по электофореграммам глиадина в лабораторном сортовом контроле.

3.7. Экономическая оценка эффективности производства новых линий озимой мягкой пшеницы

В нашей работе выделились три линии, которые значительно превосходят стандарт как по количественным, так и по качественным показателям (табл. 7).

Таблица 7. Экономическая эффективность новых сортов и линий мягкой озимой пшеницы с учетом количественных и качественных показателей

Показатели Сорт

Зерноградка 10 (стандарт) Зерноградка 11 X Одесская к/к 4/05 1027 X Одесская к/к 1/96 Донская п/кх Одесская к/к

Средняя урожайность, т/га 5,96 6,11 6,53 6,76

Прибавка к стандарту, т/га - + 0,15 + 0,57 + 0,8

Себестоимость, руб./т 3045 2970 2779 2685

Эффективность к стандарту за счет урожайности, руб ./га - 754 2864 4019

Выход муки, % 74,8 75,8 76,0 76,5

Прибавка к стандарту, т - +0,1 +0,5 +0,7

Эффективность к стандарту за счет качества, руб./га - 1092 5460 7644

Общая эффективность к стандарту, руб./га - 1846 8324 11663

Условно чистый доход с 1 га, руб. 11795 12548 14658 15814

Уровень рентабельности, % 65,0 69,2 80,8 87,1

* Цена зерна озимой мягкой пшеницы взята за 2009 г.

Проведенные расчеты свидетельствуют, что в сравнении со стандартом по урожайности и выходу муки более эффективными являются новые линии Зерноградка 11 х Одесская к/к, 4/05 1027 х Одесская к/к, 1/96 Донская п/к х Одесская к/к. Максимальные условно чистый доход (15814 руб./га) и уровень рентабельности (87,1%) получены у линии 1/96 Донская п/к х Одесская к/к, которая, кроме того, имеет высокое качество зерна. Она направлена для изучения в конкурсное сортоиспытание. После районирования данного сорта за счет его внедрения можно с каждого гектара получить дополнительно 4,02 тысячи рублей прибыли.

выводы

1. У изученных сортов пшеницы натура зерна положительно коррелирует с урожайностью (г = 0,42), всхожестью семян (г = 0,56), выходом муки (г = 0,51), ее силой (г = 0,58) и соотношением P/L (г = 0,47), а также содержанием белка (г = 0,60) и величиной SDS-седиментации (г = 0,54). Стекловидность положительно коррелирует с содержанием клейковины (г =0,54) и ИДК (г =0,54), но отрицательно - с объемом хлеба (г = -0,43) и его пористостью (г = -

0,38). Сила муки (W) положительно коррелирует с натурой (г=0,58), выходом муки (г=0,57), соотношением P/L (г=0,39), содержанием белка (r=0,38), SDS-седиментацией (г=0,74), объемом хлеба (г=0,47), пористостью (г=0,30) и общей оценкой хлеба (г=0,31), но отрицательно - со стекловидностью (г=-0,49), содержанием клейковины (г=-0,32), ИДК (г=-0,29) и формой хлеба (г=-0,27).

2. Наиболее высокое содержание белка в зерне в среднем за 2006-2009 годы отмечено у одесских сортов и линий от гибридизации с ними. Количество белка в зерне положительно коррелирует с массой 1000 зерен (г=0,41), натурой зерна (г=0,60), выходом и силой муки (г=0,38), клейковиной (г=0,14), и отрицательно - с ИДК (г=-0,35) и повреждением клопом-черепашкой (г=-

0,26). Высокобелковые сорта чаще несли в своих генотипах аллели глиадина 1А4, 1В7, 1В15, 1D1,6АЗ, 6В2 и 6D2.

3. Высокое содержание сырой клейковины имеют сорта Зерноградка 6 (31,9%) и Донская юбилейная (32,1%), а самое низкое - одесские сорта Лелека (25,6%), Панна (26,2%) и Оксана (26,2%). При анализе ИДК установлено, что к первой группе качества клейковины можно отнести только сорта Лелека, Одесская к/к, Селянка, Панна, 4 /05 1027 х Одесская к/к.

4. Выявлена положительная корреляционная связь между показателями SDS-седиментации и объемом хлеба (г=0,61), его объемным выходом (i=0,35), выходом муки (г=0,78), соотношением P/L (г=0,33) и пористостью хлеба (г=0,48).

5. В среднем за 4 года исследования хлеб более высокого объема получен из муки сортов пшеницы Лелека - 657,5 см3, Одесская к/к - 670,0 см3, 4/05 1027 х Одесская к/к - 672,5 см3 (у стандарта Зерноградка 10 - 565 см3). Объемный выход хлеба положительно коррелировал с выходом муки (г=0,50) и ее силой (г=0,47), SDS-седиментацией (г=0,61), объемным выходом (г=0,64) и пористостью (г=0,57).

6. Высота растений положительную коррелирует с содержанием белка (г=0,56), натурой зерна (г=0,37), выходом муки (г=0,27), SDS-седиментацией (г=0,28), однако на общую оценку хлеба она не влияла (г=-0,02). Масса 1000 зерен показала среднюю положительную корреляцию с содержанием клейковины (г = 0,43) и белка (г = 0,41).

7. Морозостойкость сортов пшеницы варьировала от 25,9% у одесских сортов Лелека и Оксана до 86,1% у зерноградских сортов Дон 93, Донская безостая и Зерноградка 10. У морозостойких сортов повышались число зерен в колосе (г=0,44) и их масса (г=0,28), стекловидность (г=0,56), клейковина (г=0,67), ИДК (г=0,47). Однако у них снижались натура зерна (г= -0,35), вы-

ход муки (г= -0,57), ее сила \У,е.а. (г= -0,50), седиментация (г= -0,65) и объем хлеба (г= -0,37).

8. Поражение мучнистой росой приводит к снижению всхожести семян (г=-0,54), натуры (г=-0,23) и стекловидности зерна (г=-0,29), содержания клейковины (г=-0,23) и белка (г=-0,11), а также ИДК (г=-0,25). Поражение бурой ржавчиной приводит к снижению массы 1000 зерен (г=-0,34), всхожести семян (г=-0,20), соотношения Р/Ь (г=-0,31), содержания клейковины (г=-0,32), а также ИДК (г=-0,36). Влияния аллельного состояния генов глиадина на устойчивость к бурой ржавчине не выявлено. Повышенной устойчивостью против желтой ржавчины обладают сорта озимой пшеницы Селянка, Оксана, Ростовчанка 3, Донская полукарликовая - всего 0,7-3,2% поражения. Наименее устойчивым был стандартный сорт Зерноградка 10 (11,3%). У поражающихся сортов несколько снижается показатель ИДК (г=-0,27), но увеличиваются объемный выход хлеба (г=0,25) и его пористость (г=0,32). Поражение сортов септориозом существенного влияния на качество зерна не оказывало. Отмечены лишь слабые отрицательные корреляции с выходом муки (г=-0,17), содержанием белка (г -0,16) и положительные - со стекловидностью (г=0,28) и формой хлеба (г=0,27).

9. Все изученные нами сорта пшеницы в разной степени поражались клопом-черепашкой (от 1,7 до 6,2 %). В меньшей степени повреждались сорта одесской селекции Панна, Лелека, Одесская красноколосая, Оксана и линия 4/05 1027 х Одесская к/к. Наибольшее повреждение отмечено у сорта Гранит (6,2 %), стандартный сорт Зерноградка 10 имел среднее повреждение (4,4 %). Повреждение клопом-черепашкой значительно увеличивает показатель ИДК. Корреляция между этими признаками была высокой положительной (г=0,79). При этом отмечается тенденция к увеличению количества клейковины при небольшом повреждении клопом-черепашкой от 3 до 5% - средняя положительная корреляция (г=0,47).

10. Наблюдается зависимость между типом спектра глиадина и величиной показателя седиментации. Самые высокие значения этого показателя имели образцы с типом спектра 1А10, 1В15, Ш1, 6АЗ, 6В2, 602, а самые низкие - с формулой 1А4, 1В1, Ш7, 6А1, 6В1, 6Б1. Присутствие блока ОН 1А4 часто сопровождается достоверным снижением седиментации, в сравнении с вИ 1А10. Снижают качество муки также блоки СП 1В1, Ш7 и 6В1. У новых сортов озимой мягкой пшеницы имеется хороший глиадин и за все годы наблюдения они формировали качество зерна сильных и особо ценных пшениц.

11. Все сорта озимой мягкой пшеницы, взятые из питомников размножения семян, кроме Станичной, полиморфны по глиадинам и состоят из 2-5 биотипов. Наиболее полиморфный из них Зерноградка 11 (5 биотипов), однако большинство из полиморфных сортов - двухлинейные. Чистосортность 100% отмечена у пяти сортов, а у Донского маяка она составила 98%, у сорта Дон 95 - 96% и у сорта Ростовчанка 3 - 94%.

12. Максимальные условно чистый доход (15814 руб/га) и уровень рентабельности (87,1%) получены у линии 1/96 Донская п/к х Одесская к/к, ко-

торая также имеет высокое качество зерна и передана для изучения в КСИ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВУ

1. Необходимо использовать в программах скрещиваний лучшие сорта: по урожайности - Ростовчанка 5, Оксана, Селянка; по оценке хлеба - Ростов-чанка и Одесская к/к, по высоким хлебопекарным свойствам - Панна, Лелека, характеризующиеся наличием глиадинкодирующих локусов Gld 1А10, 1В15, 1D1, 6АЗ, 6В2, 6D2.

2. В селекции озимой мягкой пшеницы на повышение содержание

белка в муке и выход белка с единицы площади в качестве доноров рекомендуется использовать линии 1/83 Донская п/к х Одесская к/к и 1/96 Донская п/к х Одесская к/к. .

3. Усовершенствованный метод SDS-седиментации для косвенного определения силы муки наиболее приемлем в наших условиях.

4. В первичном семеноводстве коммерческих сортов озимой мягкой пшеницы рекомендуется использовать генотипические формулы глиадина для сортовой идентификации лабораторными методами.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации:

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Маркарова А.Р. Экспресс-методы оценки селекционного материала

пшеницы по качеству зерна / А.Р. Маркарова, М.М. Копусь, В.П. Нецветаев, Е.М. Копусь, О.В. Нецветаева // Достижения науки и техники АПК. -2010. -№ 1.- С. 19-22. .

2. Маркарова А.Р. Связь морозостойкости с урожайностью и качеством зерна озимой мягкой пшеницы / А.Р. Маркарова // Зерновое хозяйство России. - 2011. - №4. - С.53-57.

3. Маркарова А.Р. Связь биохимических свойств с технологическими показателями и аллельным составом глиадинов / А.Р. Маркарова, Ж.Р. Маркарова, Н.Г. Игнатьева, О.В. Скрипка, Т.А. Гричаникова // Зерновое хозяйство России. - 2011. - №6. - С. 25-28.

Работы, опубликованные в других изданиях:

4. Маркарова А.Р. Использование генетического полиморфизма белков клейковины пшеницы для получения трансгрессивных форм по качеству зерна / А.Р. Маркарова, М.М. Копусь, Е.М. Копусь, //Достижения, направления развития с.-х. науки России: Сборник. -Ростов-на-Дону, 2005. - С.309-314.

5. Маркарова А.Р. Эталоны электрофореграмм проламинов зерна в сортовой идентификации лабораторными методами / А.Р. Маркарова,

М.М. Копусь, А.П. Самофалов, Н.Г. Игнатьева, А.В. Крохмаль, М.А. Фоменко, В.П. Нецветаев //Зерновое хозяйство России. - 2009. - №2. -

С.21-26.

6. Маркарова А.Р. Селекционно-генетические аспекты улучшения качества зерна пшеницы. Белки клейковинного комплекса пшеницы / А.Р. Маркарова, М.М. Копусь, Н.Г.Игнатьева, Н.Е. Самофалова //Нива Татарстана. - 2010 - № 1-2. - С. 41-45.

7. Маркарова А.Р. Консистенция эндосперма пшеницы: генетический контроль и технологическое значение / А.Р. Маркарова, М.М. Копусь, Ж.Р. Маркарова, О.В.Скрипка, Т.А. Гричаникова, Н.Г. Игнатьева I/ Изд. МИИ. Наука, 2011. -№3. - С. 212-215.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Подписано в печать 17.01.2012. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 7 РИО ФГБОУ ВПО АЧГАА 347740, Зерноград, Ростовской области, ул. Советская, 15.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Маркарова, Армида Рональдовна, Зерноград

Диссертация Маркаровой Армиды Рональдовны защищена на заседании диссертационного совета Д 220.001.02 в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии 21 февраля 2012 года (решение №6).

Председатель диссертационного совета Д 220.001.02, д-р биол!

Ы1'1/

А.С. Казакова

61 12-6/291

РОССИЙСКАЯ АК/\Д£лулуш ^льикилОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР им. И.Г. Калиненко

На правах рукописи

Маркарова Армида Рональдовна

ВЗАИМОСВЯЗЬ КАЧЕСТВЯ ЗЕРНА ОЗИМОЙ МЯГКОЙ

ПШЕНИЦЫ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ И УСТОЙЧИВОСТЬЮ к МОРОЗАМ, БОЛЕЗНЯМ И ВРЕДИТЕЛЯМ В УСЛОВИЯХ ЮГА

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор с.-х. наук, профессор Костылев П.И.

Зерноград-2012

Оглавление

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР........................................................................................9

1.1. Современные проблемы улучшения качества зерна и семян озимой пшеницы в

процессе селекции и семеноводства.......................................................................................9

1.1.1. Общая характеристика белков зерна пшеницы..........................................................9

1 1.2. Биохимическая гетерогенность, генетический контроль и полиморфизм белков

1 ?

клеиковины...............................................................................................................................

1.1.3. Влияние генетического полиморфизма белков клейковины на качество зерна пшеницы и другие признаки и свойства................................................................................18

1.1.4. Проблемы качества товарного зерна озимой пшеницы...........................................22

юга России и новые направления в селекции........................................................................22

1.2. Генетика качественных признаков пшеницы................................................................28

1.2.1. Определение сортовых качеств семян лабораторными методами........................28

1.3. Влияние болезней и вредителей на качество зерна......................................................31

1.3.1. Основные болезни пшеницы и их влияние на качество зерна...................................31

1.3.2. Устойчивость клейковины к повреждению зерна клопом-черепашкой..................37

1 4. Связь морозостойкости с урожайностью и качеством зерна..................................41

Глава 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ44

2.1. Краткая характеристика объектов исследований.........................................................44

2.1.1. Сорта сверхсшьной по качеству пшеницы................................................................44

2.1.2. Сорта сильной по качеству пшеницы.........................................................................47

2.1.3. Сорта ценной по качеству пшеницы..........................................................................53

2.2. Методика проведения опытов.........................................................................................57

2.2.1. Методика проведения полевых исследований............................................................57

2.2.2. Биохимические методы оценок...................................................................................59

2.2.3. Технологические методы оценок.................................................................................59

2.2.4. Молекулярно-генетические методы...........................................................................62

2.2.5. Статистическая обработка и экономический анализ.............................................64

2.3. Условия проведения исследований................................................................................64

2.3.1. Почвенно-климатические условия в зоне проведения опытов..................................65

2.3.2. Метеорологические условия в годы проведения опытов..........................................67

Глава 3. КАЧЕСТВО ЗЕРНА И ЕГО СВЯЗЬ С УСТОЙЧИВОСТЬЮ К МОРОЗАМ, БОЛЕЗНЯМ, ВРЕДИТЕЛЯМ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ..................................................73

3.1. Оценка качества зерна пшеницы....................................................................................73

3.2. Изучение морозозимостойкости сортов мягкой озимой пшеницы в естественных и искусственных условиях........................................................................................................92

3.3. Влияние на качество зерна пшеницы болезней и вредителей.....................................97

3.3.1. Грибковые болезни и качество....................................................................................97

3.3.2. Воздействие протеолитических ферментов клопа-черепашки на..........................101

3.4. Элементы структуры урожая сортов озимой мягкой пшеницы, различающихся по качеству зерна........................................................................................................................109

3.5. Комплексная характеристика выделившихся сортов озимой мягкой пшеницы.....115

Глава 4. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОЦЕНКА СОРТОВОЙ ЧИСТОТЫ СЕМЯН В ПЕРВИЧНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ...................................................................................117

4.1. Генотипические формулы и оценка генетического потенциала...............................117

4.2. Биотипный состав, чистосортность и идентификация по проламиновым белкам

зерна коммерческих сортов пшеницы и оригинальных семян.........................................121

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

НОВЫХ ЛИНИЙ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ........................................................128

ВЫВОДЫ...............................................................................................................................132

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................................158

ВВЕДЕНИЕ

Основной продовольственной культурой Ростовской области является озимая пшеница, удельный вес которой в каждом хозяйстве составляет 40-50% от посева всех зерновых, а валовой сбор достигает 70%. Главной задачей сельского хозяйства Ростовской области и в настоящее время является увеличение производства зерна и улучшение его качества за счет внедрения в производство новых продуктивных сортов озимой пшеницы.

Новые сорта должны обладать высокой пластичностью, адаптивностью к изменениям условий внешней среды, должны формировать высокие урожаи, как на фоне высокой агротехники, так и при неблагоприятных условиях. Они должны быть устойчивы к действию ледяной корки, к бурой и желтой ржавчинам, мучнистой росе и другим заболеваниям пшеницы; устойчивы к полеганию, отличаться высокой продуктивностью и качеством зерна.

Перед сельским хозяйством России стоит задача: наряду с повышением урожайности и валовых сборов зерна пшеницы добиться существенного улучшения его качества. В последние годы Россия стала признанным в мире большим зерновым государством и из импортера превратилась в экспортера. По прогнозам экспертов, уже в 2011 году за рубеж будет продано более 20 млн. т. зерна. Психологически и технологически мы еще не готовы к пониманию этих кардинальных перемен и продолжаем выращивать пшеницу на хлеб, а не как товар для экспорта. Но проблема состоит в том, что даже здесь, на юге России, выращивается много зерна невысокого качества: с низким содержанием белка, качеством клейковины и «силой» муки. В то же время донская и южнороссийская пшеница по этим показателям может быть не хуже пшеницы Канады, Казахстана и главное - значительно дешевле по цене на мировом рынке в силу выгодного географического положения региона, наличия рабочей силы и благоприятных почвенных и погодно-климатических условий.

Для успешного решения поставленной задачи необходимо развивать исследования по выявлению путей улучшения качества зерна как с помощью агротехники, так и с помощью селекции. Эффективность селекции высококачественных сортов в значительной мере зависит от степени изученности закономерностей генотипической изменчивости признаков, влияющих на качество зерна.

Качество пшеницы - это сложный комплекс показателей мукомольного, технологического, хлебопекарного, потребительского и технического качества зерна и муки. Конструктор сорта, селекционер, улучшая сорта пшеницы по качеству, может осознанно манипулировать генами, если он владеет информацией о генетическом контроле и особенностях наследования отдельных составляющих элементов качества.

Показатели качества имеют биохимическую основу, поскольку функция генов реализуется через синтез генных продуктов: белков, ферментов, углеводов, витаминов и т. п. Не владея методами биохимии, генетики и технологии, невозможно оценивать эффекты отдельных генов на показатели качества зерна и муки, выбирать те из них, которые необходимы для создания лучшего по качеству сорта.

Кроме того, всякое генетическое исследование имеет реальную практическую ценность для селекции только тогда, когда, оно ставит своей целью: а) создание и внедрение в селекцию нового генетического материала; б) создание новых более объемных методов оценки селекционного материала.

Актуальность темы. Качество зерна пшеницы - это глобальная и постоянно актуальная тема во всем мире. Особенно большое влияние качеству зерна этой культуры уделяют современные ведущие мировые производители и экспортеры зерна: США, Канада, Австралия, страны Западной Европы, а в последние годы Китай и Россия. Россия до революции была крупнейшим экспортером зерна пшеницы, и славилось оно высоким качеством. Спустя почти сто лет, она снова вернулась на мировой рынок зерна.

Однако сегодня российская пшеница уступает по качеству лучшим мировым брендам Канады, США, Австралии. Не удовлетворяет уровень качества пшеничной муки производителей хлеба и хлебобулочных изделий и на внутреннем рынке. А это значит, что вопросы качества пшеничного зерна продолжают быть всесторонне актуальными.

Озимая пшеница - основная продовольственная культура Дона. По данным Ростовского областного управления статистики, уборочная площадь ее за последние 30 лет превышает 1,5 млн. га, что составляет 15-20% посевов озимой пшеницы России. Около половины всех посевов озимой пшеницы размещается по черным парам, другая половина - по непаровым предшественникам (озимая пшеница после пара, кукуруза на силос, зернобобовые и др. культуры). Судьба урожаев и качества зерна этой культуры находится в прямой зависимости от подбора сортов и технологии их возделывания применительно к почвенно-климатическим условиям зоны.

Сортовой состав озимой пшеницы по области ежегодно рекомендуется на основании Государственного реестра селекционных достижений, допущенных к использованию в производство по Северо-Кавказскому региону Российской Федерации.

По почвенно-климатическим условиям Ростовская область является одним из наиболее благоприятных регионов для производства высококачественного зерна сильных пшениц. В связи с этим всестороннее изучение сортов и линий озимой мягкой пшеницы представляет значительный интерес для селекции и семеноводства.

Тема диссертационной работы предусматривает изучение обозначенных выше вопросов в системе, позволяющей не только объяснять определенные селекционно-генетические аспекты признаков качества зерна пшеницы, но предложить селекционеру новый генетический материал, новые более эффективные методы его оценки, новые пути современной селекции по пути создания лучших по качеству муки сортов.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследования, проведенные по диссертационной работе, лежат в основе тем лаборатории биохимии и качества зерна Всероссийского НИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко, которые являются составной частью задания научно-технической программы «Совершенствовать теорию и методы селекции основных культур».

Цель и задачи исследований. Основной целью проведенных исследований является изучение нового исходного материала озимой мягкой пшеницы, разработка и совершенствование методов оценки генетического, селекционного и семеноводческого материала.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие

задачи:

- провести сравнительное изучение хозяйственно-биологических характеристик коммерческих сортов озимой мягкой пшеницы местной селекции и сверхсильных образцов;

- изучить сорта по качеству зерна (содержание белка, содержание и качество клейковины, реологические свойства теста и хлебопекарное качество); связь биохимических и технологических показателей;

- изучить морозо-зимостойкость сортов и линий в естественных и

искусственных условиях;

- оценить влияние болезней и вредителей на качество зерна пшеницы.

- оценить продуктивность сортов по элементам их структуры;

- идентифицировать сорта и оценить их чистосортность по белкам -

проламинам.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка качества зерна сверхсильных образцов озимой мягкой пшеницы в сравнении с коммерческими сортами местной селекции в условиях Дона;

2. Взаимосвязь качества зерна с продуктивностью и устойчивостью к стресс-факторам;

3. Усовершенствование экспресс-методов оценки генетического, селекционного и семеноводческого материала.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Дона проведено сравнительное изучение хозяйственно-биологических признаков сверхсильных образцов озимой мягкой пшеницы одесской селекции и коммерческих сортов местной селекции. Дана оценка новых селекционных линий озимых мягких пшениц в Р3-Рб, полученных от их скрещивания, которые несут признаки высокого технологического качества зерна и муки, а также устойчивости к низким отрицательным температурам, болезням и вредителям; выявлены аллели глиадина, отвечающие за эти признаки. Установлена связь технологических показателей качества муки и зерна с урожайностью, устойчивости к морозу, болезням и вредителям в условиях юга Ростовской области. Подобраны условия и усовершенствован экспресс метод 8Э8-седиментации для оценки селекционного и семеноводческого материала.

Практическая ценность. Получены линии 1/83 Донская п/к х Одесская к/к и 1/96 Донская п/к х Одесская к/к с высоким содержанием белка в муке, которые переданы для изучения в КСИ. Результаты исследований внедрены во ВНИИЗК в виде обоснования теоретических концепций возможности и целесообразности использования в селекции на качество зерна сверхсильных образцов пшеницы озимой мягкой; новых лабораторных методов оценки генетического и селекционного материала пшеницы в процессе селекции и первичного семеноводства.

Личный вклад аспиранта. Аспирант принимал непосредственное участие в формировании рабочих гипотез, разработке планов проведения исследований, теоретическом анализе результатов проведенных работ; проведении полевых и лабораторных опытов и оценок; техническом усовершенствовании лабораторных методик; подготовке материалов исследований к печати.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались на V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009 г.), конференциях Ростовского отделения ВОГиС (Ростов-на-Дону, ЮФУ, 2005-2010 гг.), конференции по современным проблемам АПК (Майкоп, 2008 г.), конференции «Тритикале России» (Ростов-на-Дону, 2008 г.), годовых отчетах ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко (Зерно-

град, 2005-2010 гг.), II Международной научно-практической конференции

«Экономики технологии: инновации и модернизация» (МИИНВЦ г. Чехов,

Московская область, 18-19.07.2011 г).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 7 статьях, в том числе 3 - в трудах, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах компъютерного текста, включает 23 таблицы, 23 рисунка и 7 приложений. Текст диссертации состоит из введения, 5 глав, анализа литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований, выводов и предложений. Список использованной литературы содержит 210 источников, в том числе 45 на иностранных языках.

Искреннюю благодарность автор выражает научному руководителю - доктору с.-х. наук, профессору, заведующему лабораторией селекции, семеноводства и технологии возделывания риса ВНИИЗК Костылеву Павлу Ивановичу и доктору биологических наук, ведущему научному сотруднику лаборатории биохимической оценки селекционного материала и качества зерна ВНИИЗК Копусю Михаилу Мефодьевичу.

Автор также благодарит сотрудников лабораторий озимой мягкой пшеницы, первичного семеноводства, иммунитета и биохимии ВНИИЗК за помощь в проведении и анализе опытов.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные проблемы улучшения качества зерна и семян озимой пшеницы в процессе селекции и семеноводства

Качество зерна пшеницы - один из наиболее сложных селекционных признаков с точки зрения его генетической детерминации и участия в реализации целого ряда органических и минеральных соединений (белки, ферменты, углеводы, липиды, витамины, минеральные соли). Среди многих показателей качества пшеницы важнейшим является хлебопекарное качество муки или способность муки давать хлеб большого объема, пышного, пористого мягкого и с отличными вкусовыми свойствами (Княгини-

чевМ.Н., 1957, Козьмина Н.П., 1969).

Ведущая роль в определении хлебопекарного качества муки принадлежит белкам зерна. Содержание белка в зерне меняется в широких пределах в среднем от 9 до 15% в зависимости от сорта пшеницы, условий выращивания, наличия в почве доступного азота и. т. п. (Калиненко И.Г., 1995; Ковтун В.И., Самофалова Н.Е., 2006; Грабовец А.И., Фоменко М.А., 2007).

1.1.1. Общая характеристика белков зерна пшеницы

Принято считать, что начало научного подхода к изучению белко