Інститут РОСЛИННИЦТВА ім. В.Я. Юр’єва

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

p49 ЛІСНИЧИЙ ВАЛЕРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ

УДК 633.11+633.14:631.527

СТВОРЕННЯ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ ЯРОГО ТРИТИКАЛЕ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ НА ЯКІСТЬ ЗЕРНА

06.01.05 - селекція рослин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ХАРКІВ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана

В Інституті рослинницива ім. В.Я. Юр’єва УААН

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник

РЯБЧУН Віктор Кузьмович,

Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, керівник Національного центру генетичних ресурсів рослин України

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

КЛИША Андрій Іванович,

Інститут зернового господарства УААН, головний науковий співробітник лабораторії селекції і технології вирощування ранніх зернових і зернобобових культур

кандидат біологічних наук, доцент

Ващенко Володимир Васильович, Дніпропетровський державний аграрний університет, завідувач кафедри селекції і насінництва

Провідна установа: Миронівський інститут пшениці ім. В.М. Ремесла, УААН, с. Центральне, Київська обл.

Захист відбудеться “ 22 ” листопада 2005 року о 10 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 при Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН

61060, м. Харків, проспект Московський, 142, тел. (057) 392-23-78

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту рослинництва

ім. В.Я. Юр’єва УААН, м. Харків, проспект Московський, 142.

Автореферат розісланий “ 20 ” жовтня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.П. Петренкова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У зв'язку з необхідністю створення нових високоврожайних сортів ярого тритикале з підвищеною якістю зерна необхідно більш глибоко вивчити механізми формування і характер успадкування ознак, що визначають якість. На даному етапі недостатньо інформації з вивчення ярих тритикале за комплексом технолого-біохімічних властивостей у зв'язку з агробіологічними особливостями культури. Дуже обмежені відомості стосовно особливостей успадкування і генетичного контролю показників якості зерна і борошна ярого тритикале, як-от: вмісту білка, клейковини, числа седиментації.

Вищенаведене свідчить, що селекційні дослідження з поліпшення якості зерна ярих тритикале мають важливе значення. Тема представленої роботи пов'язана з вирішенням зазначених вище питань, а тому достатньо актуальна.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційних досліджень є складовою частиною робочої програми лабораторії генетичних ресурсів і селекції ярого тритикале по виконанню в 1999-2005 рр. завдання "Створити і передати в державне сортовипробування зерновий сорт ярого тритикале з потенційним рівнем урожайності 6,0 – 7,0 т/га, хорошими хлібопекарськими властивостями, високим рівнем стійкості до хвороб та шкідників, економний та екологічно чистий у вирощуванні" НТП "Зернові і олійні культури" (номер державної реєстрації 0101U006145).

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень було встановлення закономірностей прояву основних ознак якості зерна ярих тритикале, виділення джерел з цінним для селекції комплексом цих ознак і виявлення особливостей успадкування окремих показників якості, а також створення на цій основі нового лінійного матеріалу з підвищеним рівнем якості зерна та інших господарсько-цінних ознак.

Для досягнення поставленої мети вирішували наступні завдання:

o Встановити межі мінливості комплексу показників якості і визначити критерії оцінки технолого-біохімічних властивостей ярих тритикале при виділенні джерел окремих ознак, а також комплексно-цінних форм;

o Виявити залежність між показниками якості та іншими господарсько-цінними ознаками і встановити особливості формування хлібопекарської якості у ярих тритикале;

o Встановити комбінаційну здатність сортів та ліній ярого тритикале за числом седиментації, вмістом білка та триптофану і дослідити характер успадкування цих показників;

o Визначити параметри трансгресії за ознаками якості в ранніх поколіннях гібридів ярого тритикале;

o Створити і дослідити новий лінійний матеріал на основі форм з високими та середніми хлібопекарськими властивостями.

Об’єкт дослідження: селекція ярих тритикале (Triticosecale Wittmak) на покращення біохімічного складу та технологічних властивостей зерна.

Предмет дослідження: створення нового лінійного матеріалу ярих тритикале з високою якістю зерна на основі існуючих сортів і ліній .

Методи дослідження: польові – для випробування колекційних сортозразків, а також нового гібридного і лінійного матеріалу ярого тритикале; гібридизація – з метою отримання експериментальних гібридів; лабораторні – для визначення технолого-біохімічних показників якості зерна; математично-статистичні – для визначення параметрів екологічної пластичності і стабільності, встановлення факторної структури якості, характеру успадкування ознак якості, трансгресивного розщеплення, для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на основі аналізу комплексу технологічних та біохімічних властивостей зерна і борошна ярого тритикале встановлено особливості формування хлібопекарської якості зерна. Виявлено, що значну роль у цьому процесі відіграє не стільки кількість клейковини, скільки її пластичні властивості, які залежать від співвідношення спирторозчинних та лужнорозчинних фракцій білка клейковини. Визначено, що в зерні і борошні ярих тритикале невисока активність амілолітичних ферментів, які здатні погіршувати якість хліба. Вперше на ярому тритикале за допомогою факторного аналізу виявлено найбільш інформативні параметри якості; виділено донори підвищеного рівня седиментації, вмісту білка та триптофану; встановлено факт спрямованого домінування за числом седиментації (підвищення рівня ознаки забезпечується рецесивними алелями). Встановлено можливість прогнозувати ступінь та частоту трансгресій за показником седиментації та вмістом білка у гібридів F2 за рівнем комбінаційної здатності їх у гібридів першого покоління.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені в процесі досліджень закономірності формування якості зерна дають можливість більш ефективно вести селекцію на покращення хлібопекарських властивостей ярих тритикале за умов врахування специфічних особливостей культури. Виділені з робочої колекції джерела та донори окремих технолого-біохімічних показників, а також комплексно цінні форми є важливим вихідним матеріалом для подальшої селекції ярих тритикале на якість зерна. На основі сортів і ліній з високими хлібопекарськими властивостями створено 35 нових ліній ярого тритикале з високим потенціалом продуктивності і якості зерна, які залучено у селекційну програму лабораторії генетичних ресурсів і селекції ярого тритикале Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва. Кращі з них: Ж / ЯТХ 8-99 р8/6, Ж / ЯТХ 8-99 р10/2, Ж / Хл р3/3, Хл / АТЭА 2 р7/5, Ж / ЯТХ 8-99 р10/4, Хл / ЯТХ 53-99 р2/5 передані до Національного центру генетичних ресурсів рослин України.

Особистий внесок здобувача. Особиста участь здобувача полягала в обґрунтуванні і плануванні експериментів, у закладенні польових дослідів, проведенні фенологічних спостережень під час вегетації рослин, виконанні гібридизації, первинному обліку урожайності, здійсненні структурного аналізу гібридного матеріалу. Здобувач безпосередньо приймав участь у визначенні біохімічних показників та технологічних властивостей зерна. Проведено математичну обробку одержаних даних та зроблено їх аналіз. Авторство в наукових працях, опублікованих у співавторстві, складає 30 – 70 %, у створених лініях – 40 %.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були оприлюднені на Всеукраїнських конференціях молодих вчених: "Агроекологія як основа стабільності сільського господарства" (Харків, 2000 р.), "Роль молодих вчених в реформуванні аграрного сектору економіки України" (Київ, 2001 р.) і на Міжнародних конференціях: "Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений" (Харків, 2001, 2003 рр.), "Адаптивная селекция растений: теория и практика" (Харків, 2002 р.), "Актуальні проблеми землеробства на початку нового тисячоліття та шляхи їх вирішення" (Херсон, 2002 р.), "Наукове забезпечення виробництва зерна тритикале і продуктів його переробки" (Харків, 2005 р.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 13 наукових праць, 6 з яких статті та 7 тези конференцій.

Обсяг та структура дисертації. Дисертація викладена на 293 сторінках комп’ютерного набору (150 сторінок тексту) і містить вступ, 7 розділів, висновки, а також список літературних джерел та додатки; ілюстрована 28 таблицями та 6 рисунками. Перелік літературних джерел налічує 290 найменувань, в тому числі 89 іноземних.

v0ЗМІСТ РОБОТИ

Сучасний стан селекційних досліджень якості зерна тритикале (огляд літератури)

Аналіз літературних джерел показав, що культура тритикале має істотне значення для стабілізації виробництва продовольчого зерна в Україні і світі. В той же час спостерігається обмеженість інформації щодо селекції ярих тритикале на якість зерна. Недостатньо вивчено закономірності формування технолого-біохімічних властивостей зерна і їх зв’язок з іншими господарсько-цінними властивостями ярих тритикале. Не застосовувався комплексний підхід до вивчення хлібопекарських властивостей культури. Мало інформації стосовно генетичного контролю і характеру успадкування основних показників якості зерна і борошна ярих тритикале.

Вищенаведене переконливо свідчить про актуальність теми досліджень і важливість вирішення цих питань для подальшого прогресу селекції ярого тритикале на якість зерна.

Агрометеорологічні умови, вихідний матеріал, методика досліджень. Експериментальні дані отримано в лабораторії генетичних ресурсів і селекції ярого тритикале Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН за період з 1999 по 2004 рр. Дослідний матеріал ярих тритикале вирощували на експериментальному полі Інституту, яке знаходиться у Харківському районі (східна частина лівобережного Лісостепу України). Ґрунти району характеризуються потужним, слабко вилуженим чорноземом на суглинистому лесі з товщиною гумусного шару 75 см і більше при вмісті гумінових речовин 5,5-7,3 %.

Метеорологічні умови за роки досліджень контрастно відрізнялися. Так, 1999, 2001 і 2002 рр. були більш посушливими, а 2000, 2003 і 2004 рр. за вологозабезпеченістю відповідали середньобагаторічному рівню або перевершували його. Це дало можливість об’єктивно оцінити матеріал і зробити відповідні висновки.

Вивчали лінійний матеріал ярих тритикале робочої колекції лабораторії генетичних ресурсів і селекції ярого тритикале у кількості 50 зразків, крім того гібриди першого та другого покоління і нові лінії, виділені з гібридних популяцій. Дослідні ділянки робочої колекції розміщували методом послідовних повторень у 4-х (10 м2) та 2-х разовій (10 м2 і 5 м2) повторності. Національний стандарт сорт Аіст харківський висівали через кожні 20 номерів. Для гібридизації було взято 9 сортів і ліній. Схрещування здійснювали за допомогою ручної кастрації та запилення "твел-методом". Гібриди висівали рядковими ділянками за схемою "мати – гібрид – батько". За контроль в окремих дослідах висівали також яру м’яку пшеницю сорту Харківська 6 і яре жито - Gazelle.

Фенологічні спостереження під час вегетації рослин включали наступне: визначення тривалості вегетаційного періоду, оцінку колекційного і нового лінійного матеріалу за стійкістю до листових хвороб, висоту рослин.

В лабораторних умовах відділу якості зерна визначали загальний вміст білка в зерні ярого тритикале методом К’єльдаля, фракційний склад білка - за розчинністю фракцій у різних речовинах- метод Осборна (Ермаков А.И., 1987). Амінокислотний склад (окрім триптофану - методом рідинної хроматографії кислотних гідролізатів білка на аналізаторі "Alpha Plus-М 4154". Седиментацію вивчали за висотою осаду білків у розчинах слабких кислот (Василенко И.И., 1987). Технологічні властивості ярих тритикале визначали згідно методичних вказівок загальноприйнятими методами (Методика Государственного сортоиспытания с.-х. культур, 1988).

Отримані результати обробляли методами варіаційного, дисперсійного, кореляційного (Доспехов Б.А., 1985) і факторного (Лиепа И.Я., 1980) аналізів. Адаптивний потенціал ліній ярого тритикале вивчали шляхом сумісного обчислення генотипових ефектів (Ri) та пластичності (Ei), керуючись "Методическими рекомендациями по экологическому сортоиспытанию кукурузы" (Гурьев Б.П., Литун П.П. та ін., 1981). Комбінаційну здатність визначали у гібридів F1, одержаних за схемами діалельних і тестерних схрещувань, за першим методом Гріфінга із залученням алгоритму Хеймана (1974). Ступінь і частоту трансгресій у гібридів F2 визначали за методикою Воскресенської Г.С. та Шпоти В.І. (1967).

Оцінка вихідного матеріалу ярого тритикале за основними ознаками якості зерна і борошна у зв’язку з іншими господарсько-цінними показниками

Біохімічні та технологічні властивості зерна і борошна ярих тритикале. Встановлено, що ярі тритикале за технолого-біохімічними властивостями більше наближені до пшениці, ніж до жита, що необхідно враховувати при застосуванні відповідних критеріїв в процесі оцінки вихідного матеріалу. Підвищений вміст білка (14,2 %) відповідає рівню пшениці І класу. В той же час, фракційний склад білка тритикале не дозволяє отримати високого виходу клейковини. Це пов’язано з тим, що переважну більшість фракцій складають водо – та солерозчинні білки, які не входять до складу клейковини. Так, варіювання значень вмісту розчинних фракцій білка у ярих тритикале складає від 40,2 до 45,0%, що вище за показник м’якої пшениці Харківська 6 - 38,3% і нижче за рівень жита Gazelle - 51,5% (табл. 1). Клейковинні білки ярих тритикале храктеризуються підвищеним рівнем спирторозчинної фракції – гліадинів. Скажімо на пшениці встановлено, що для забезпечення високої хлібопекарської якості необхідно, щоб співвідношення гліадинів і глютенінів відповідало 1:1. Лише сорт ярого тритикале Хлібодар харківський має таке співвідношення, завдяки чому у нього високий рівень хлібопекарської якості – на рівні пшениць-добрих філерів. В той же час виділено лінію з підвищеним рівнем гліадинів: ЯТХ 9-00 – 31,7%, у якої це співвідношення зміщене у бік спирторозчинної фракції: 1,4:1, проте хлібопекарські властивості практично на рівні Хлібодара харківського. Це вказує на наявність специфічних механізмів формування якості зерна у тритикале.

Підвищена частка розчинних фракцій білка має позитивне значення для поживної цінності зерна ярого тритикале, тому що альбуміни і глобуліни збагачені на незамінні амінокислоти. Ярі тритикале займають проміжне положення між житом і пшеницею за вмістом лізину, лейцину та ізолейцину; поступаються їм за вмістом триптофану; стабільно перевершують за вмістом метіоніну, фенілаланіну, треоніну і валіну, а також в білку тритикале міститься більше, ніж у пшениці, аспарагінової кислоти, проліну та аланіну. Недостатній вміст триптофану пов’язаний з місцем зосередження цієї амінокислоти, яке знаходиться у білках лужнорозчинної групи – глютенінах, яких мало в зерні тритикале. Таким чином, селекція на покращення фракційного складу зерна ярого тритикале повинна призвести до збільшення вмісту триптофану. Підвищений вміст триптофану відмічено у ліній: ЯТХ 7-99, ЯТХ 23-99, ЯТХ 26-99, які мають не тільки високий генотиповий потенціал ознаки, але й високу стабільність його реалізації у нестійких умовах вирощування.

Таблиця 1

Фракційний склад білка (%), середнє за 1999-2001 рр.

Культура, сорт, лінія | Небілковий

азот | Альбуміни + глобуліни | Гліадини | Глютеніни | Гліадини + глютеніни | Співвідношення гліадин / глютенін

Пшениця м’яка-Харківська 6 | 8,6 | 38,3 | 27,6 | 25,5 | 53,1 | 1,1:1

Жито-Gazelle | 12,1 | 51,5 | 22,3 | 14,1 | 36,4 | 1,6:1

Яре тритикале: Аіст харківський, ст. | 9,2 | 41,9 | 27,0 | 21,9 | 48,9 | 1,2:1

Жайворонок харківський | 8,9 | 40,6 | 28,2 | 22,2 | 50,5 | 1,3:1

Хлібодар харківський | 7,8 | 45,0 | 24,6 | 22,6 | 47,2 | 1,1:1

ЯТХ 9-00 | 8,7 | 40,2 | 30,4 | 20,8 | 51,1 | 1,5:1

АТЭА 2 | 8,7 | 40,8 | 28,1 | 22,3 | 50,5 | 1,3:1

Х10ГАС 21/26 | 8,3 | 42,4 | 29,9 | 19,4 | 49,3 | 1,5:1

ЯТХ 8-99 | 9,9 | 40,3 | 28,0 | 21,8 | 49,8 | 1,3:1

ЯТХ 13-00 | 8,2 | 41,7 | 28,0 | 22,1 | 50,1 | 1,3:1

ЯТХ 36-99 | 9,5 | 41,5 | 29,8 | 19,2 | 49,0 | 1,6:1

(яре тритикале) | 8,8 | 41,6 | 28,2 | 21,4 | 49,6 | 1,3:1

В зерні ярих тритикале активність -амілази більш висока, ніж у борошні, тому що в оболонках зерна зосереджена основна маса амілолітичних ферментів. В цілому, активність амілолітичних ферментів в зерні і борошні ярого тритикале дещо вища за рівень у пшениці, але це не має істотного впливу на хлібопекарські властивості культури. При оцінці вихідного матеріалу необхідно враховувати, що в посушливі роки оптимальний рівень активності -амілази в борошні ярого тритикале дещо зростає і оптимальний для хлібопечення рівень числа падіння складає 150-250 сек.; у роки з достатньою вологозабезпеченістю показник числа падіння нижчий за 200 сек. негативно впливає на об’ємний вихід хліба.

Основну роль у формуванні хлібопекарських властивостей відіграє клейковина. Середній вміст клейковини в борошні ярих тритикале за роки досліджень складав 23%, що нижче за показник пшениці Харківська 6 (34%). Але якість хліба визначається не стільки кількістю клейковини, скільки її фізичними властивостями. Високі пластичні характеристики клейковини при відносно невисокому її вмісті дозволяють отримувати хліб доброї якості. За нашими даними, ярі тритикале мають пружну клейковину І- групи якості. Середнє значення показника деформації клейковини (ВДК) за три роки - 72,0, що відповідає першій групі якості - найбільш оптимальній для отримання якісного хліба. Встановлено слабкий, але стабільний зворотний звязок між показником ВДК і обємом хліба: r=-0,23 (1999 р.); -0,15 (2000 р.); -0,12 (2001 р.). На гістограмі показано, що якість клейковини в одиницях ВДК знаходиться в стабільній зворотній залежності з показниками фізичних і реологічних властивостей тіста (рис.1).

Рис.4.5 Кореляція (r) показника ВДК з іншими ознаками якості

Примітка: 1-седиментація; 2-пружність тіста; 3-розтяжність тіста; 4-сила борошна; 5-об’єм хліба

Таким чином, підвищення значення ВДК негативно відзначається на технологічних властивостях ярих тритикале. Найбільш оптимальний рівень ВДК у ярих тритикале для отримання якісного хліба знаходиться в межах 60-70 од. ВДК.

На ранніх етапах селекції, коли недостатня кількість матеріалу для проведення повного технологічного аналізу, з метою вивчення хлібопекарських властивостей вихідного матеріалу ярих тритикале можна застосовувати оцінку реологічних властивостей тіста. Встановлено, що тісто з тритикале швидко утворюється, досить нестійке в оптимальній консистенції і активно зріджується.

Лабораторна випічка хліба - підсумковий аналіз, який дозволяє отримати повне уявлення про хлібопекарські властивості сортозразка. Трирічне вивчення об’ємного виходу хліба у ярих тритикале показало, що високим генотиповим потенціалом характеризуються: сорт Хлібодар харківський (466 мл), лінія ЯТХ 9-00 (430 мл) і сорт Жайворонок харківський (426 мл), які суттєво перевершили середній рівень ознаки. Лінія ЯТХ 9-00 має меншу цінність за пластичністю і стабільністю об’ємного виходу хліба, внаслідок вищої пластичності, ніж у сортів (табл. 2).

Вивчення урожайності ярих тритикале показало досить високий генотиповий ефект (Еi) у сорту Жайворонок харківський (+4,2 до ст.) і лінії ЯТХ 39-99 (+4,1 до ст.), але за сумою рангів (5) вони показали низьку цінність для селекції, внаслідок високої пластичності за роками досліджень (3 ранги). В той же час, за об’ємним виходом хліба ці сортозразки виявили високий генотиповий потенціал, а сорт Жайворонок харківський за цим показником несуттєво перевершив стандарт Аіст харківський. Вивчення кореляцій між урожайністю і технологічними властивостями показало, що зв’язок переважно негативний, але слабкий і у 2001 р. спостерігалась навіть позитивна залежність між урожайністю та об’ємом хліба, вмістом білка і клейковини: r=+0,1…+0,19. Вміст білка в зерні два роки поспіль (1999, 2000 рр.) знаходився у негативному зв’язку з урожайністю, що не суперечить літературним даним.

Таблиця 2

Пластичність і стабільність ярих тритикале за об’ємним виходом хліба, 1999-2001 рр.

Сорт, лінія | Об’єм, мл | Генотипо-вий ефект, Еi | РангЕi | Пластич-

ність, Ri | РангRi | Сума рангів

Аіст харківський, ст. | 416 | 38,7 | 2 | 0,59 | 1 | 3

Жайворонок харківський | 426 | 48,7 | 1 | 0,66 | 1 | 2

Хлібодар харківський | 466 | 88,7 | 1 | 0,81 | 1 | 2 | `

ЯТХ 9-00 | 430 | 52,0 | 1 | 0,99* | 2 | 3

ЯТХ 7-99 | 410 | 32,0 | 2 | 0,61 | 1 | 3

ЯТХ 54-99 | 403 | 25,3 | 2 | 0,49 | 1 | 3

ЯТХ 26-99 | 383 | 5,34 | 2 | 0,33* | 1 | 3

ЯТХ 76-99 | 386 | 8,69 | 2 | 0,66 | 1 | 3

ЯТХ 8-99 | 386 | 8,68 | 2 | 0,66 | 1 | 3

Сокіл 1 | 386 | 8,68 | 2 | 0,81 | 1 | 3

Загальна середня | 405

НІР0,05 | 68,5 | 0,25

Примітка: *- різниця суттєва на 5% рівні значення

Таким чином, можна зробити висновок, що наявність у ярих тритикале негативної залежності між урожайністю і хлібопекарською якістю не є постулатом, тобто можливо селекційним шляхом створити форми, у яких хлібопекарська якість буде поєднуватись з високим генотиповим потенціалом урожайності.

Не встановлено зв’язку між ступенем ураження листовими хворобами і хлібопекарською якістю.

Системний підхід до оцінки хлібопекарських властивостей ярого тритикале. При вивченні вихідного матеріалу за комплексом ознак якості використовується велика кількість параметрів (в даній роботі вивчали 24 показники), частина з яких дублюються, або належать до однорідної групи, тобто характеризують один процес. За допомогою факторного аналізу, як інструменту системного підходу, ми виділили найбільш інформативні генетично обумовлені параметри якості зерна ярих тритикале. Встановлено, що факторна структура якості складається з 7 основних факторів, і тому виділено 7 найбільш інформативних ознак, які генетично залежні від дії цих факторів (табл. 3). Незважаючи на різні погодні умови років досліджень, ці ознаки щорічно характеризувались підвищеним рівнем факторних навантажень, що вказує на достовірність одержаних результатів. У посушливих умовах обов’язково необхідно визначати показник стійкості тіста в оптимальній консистенції, як провідної ознаки шостого фактора. Знання, за рахунок яких компонентів формується хлібопекарська якість зерна окремих генотипів ярих тритикале, можуть бути використані при доборі пар для гібридизації в процесі створення нового вихідного матеріалу.

Таблиця 3

Вплив факторів на інформативні (генетично обумовлені) ознаки

якості зерна ярих тритикале

Фактор |

Провідні ознаки якості | Факторне навантаження

1999 рік | 2000 рік | 2001 рік

1 | Час утворення тіста | 0,95 | 0,83 | 0,65

Опір тіста замісу | 0,94 | 0,95 | 0,25

2 | Розтяжність тіста | 0,53 | 0,84 | 0,76

3 | Пружність тіста | 0,92 | 0,92 | 0,79

4 | Кількість клейковини | 0,89 | 0,62 | 0,83

5 | Число падіння (зерно) | 0,96 | 0,76 | 0,82

Число падіння (борошно) | 0,81 | 0,80 | 0,85

6 | Стійкість тіста | 0,81 | -0,50 | 0,94

Час утворення тіста | -0,24 | 0,38 | 0,37

7 | Об’єм хліба | 0,80 | 0,79 | 0,20

Склоподібність | -0,41 | 0,19 | 0,51

Генетичні особливості успадкування основних показників якості зерна ярих ритикале

Комбінаційна здатність сортів і ліній за показниками якості. Ефективність селекційної роботи на підвищення якості зерна залежить від використання вихідних форм з високими донорськими властивостями. Оцінка комбінаційної здатності у самозапильних культур дозволяє прогнозувати появу позитивних трансгресій у наступних поколіннях. Комбінаційну цінність тритикале вивчали в системі діалельних схрещувань і топ-кросів за числом седиментації, яке відображає кількість та якість клейковини і, в цілому, силу борошна; за вмістом білка і за вмістом незамінної амінокислоти-триптофану, яка вважається найбільш лімітуючою в білку ярих тритикале. Високий рівень загальної комбінаційної здатності (ЗКЗ) за числом седиментації виявлено у сорту Хлібодар харківський (Хл): 2,78 (2001р.), 1,91 (2002р.); низька ЗКЗ характерна для лінії ЯТХ 26-99: -2,28 (2001 р.) та -2,72 (2002 р.). Таким чином, для покращення сили борошна ярих тритикале у міжлінійні схрещування необхідно залучати сорт Хлібодар харківський, а лінію ЯТХ 26-99 не слід використовувати у гібридизації для підвищення якості зерна. За ефектами СКЗ у 2001 р. виділено наступні комбінації: Ж / Хл (1,53), Хл / ЯТХ 8-99 (2,47), а за даними 2002 року: ЯТХ 8-99 / Хл (8,0), ЯТХ 26-99 / Хл (6,0). Одержані результати свідчать, що в гібридних комбінаціях з високими ефектами СКЗ приймають участь форми, що виявили також високу ЗКЗ.

Вміст білка – інформативний показник, який відображає якість зерна і застосовується на усіх етапах селекційного процесу для ідентифікації цінних генотипів. За ефектами ЗКЗ вмісту білка було виділено найбільш цінні лінії: ЯТХ 17-99 (ЗКЗ=0,55) і ЯТХ 89-97 (ЗКЗ=0,50), які необхідно залучати у подальший селекційний процес з метою підвищення вмісту білка в зерні ярих тритикале. За СКЗ відзначено комбінації з сортом Жайворонок харківський, в яких спостерігаються кращі результати по передачі ознаки "вміст білка": Ж / ЯТХ 17-99 (СКЗ=0,46); Ж / ЯТХ 89-97 (СКЗ=0,31).

Селекція на підвищення вмісту білка в зерні ярих тритикале повинна вестись з урахуванням його біологічної цінності, яка обумовлюється наявністю основних незамінних амінокислот, зокрема триптофану. Це пов'язано з тим, що існує зворотна залежність між вмістом білка і основних незамінних амінокислот. У 2001 р. за показником СКЗ виділилась комбінація ЯТХ 26-99 / АТЭА 2 (СКЗ=0,04). У 2002 р. знову виділилась комбінація з ЯТХ 26-99: ЯТХ 26-99 / ЯТХ 8-99 (СКЗ=0,04). Таким чином, лінію ЯТХ 26-99 можна використовувати в схрещуваннях, спрямованих на покращення біологічної цінності білка.

Генетичний аналіз за числом седиментації. Проведений нами генетичний аналіз результатів діалельних схрещувань дозволив встановити характер успадкування числа седиментації. У 2001 р. успадкування ознаки йшло за типом неповного домінування, а в умовах 2002 р. - наддомінування. Компоненти генетичної дисперсії і характер успадкування дещо відрізнялись за роками, що пов’язано з ефектом взаємодії генотип-середовище. Також було встановлено факт спрямованого домінування: високий рівень седиментації контролюється рецесивними генами, а низький - домінантними (F1 - P = -5,4). В селекційній роботі це дозволяє виділяти цінні генотипи вже у ранніх поколіннях гібридів.

Трансгресивна мінливість за числом седиментації та вмістом білка. Одним з шляхів перевірки донорських властивостей ліній є вивчення трансгресивного розщеплення у гібридів. Найбільш цінною у 2001 р. за ступенем трансгресії (Тс) седиментації виявилась комбінація Хлібодар харківський / Жайворонок харківський - Тс =29,6 (табл. 4). Частота трансгресії (Тч) у цієї комбінації була високою за даними 2001 р.: Тч =30,6, а за результатами 2002 р. - найвищою серед інших комбінацій - Тч =17,1. Необхідно відзначити, що ця комбінація створена за участю сорту Хлібодар харківський, який має підвищену комбінаційну здатність за числом седиментації, тобто є донором цієї ознаки. Висока частота трансгресії спостерігалась також у гібридів комбінації ЯТХ 8-99 / Bilka 11: Тч =34,4 (2001 р.); Тч = 11,4 (2002 р.). Найвищий ступінь трансгресії (Тс =10,9) і висока частота (Тч =11,4) за даними 2002 р. спостерігались у комбінації Хлібодар харківський / ЯТХ 8-99. За даними 2001 р. у гібридів цієї комбінації взагалі не спостерігалось трансгресивного розщеплення, що можна пояснити підвищеним рівнем ознаки у батьківської форми – сорту Хлібодар харківський.

За вмістом білка найбільш високий рівень варіювання відзначено у 2001 р. в комбінації Хл / ЯТХ 8-99 (V=10,2%). За середнім вмістом білка (19,3%) ця комбінація дещо поступилась ЯТХ 8-99 / Bilka 11 (19,8%), у якої спостерігали найвищий рівень варіювання ознаки за даними 2002 р. (V=9,5%). Таким чином, комбінація ЯТХ 8-99 / Bilka 11 має значну цінність для селекції на підвищений вміст білка, завдяки високому середньому рівню ознаки.

Таблиця 4

Ступінь та частота трансгресії за показником седиментації у гібридів F2 ярих тритикале

Комбінація схрещування |

Рік | Седиментація, мл | Трансгресія, %

max батьків | max гібридів | ступінь | частота

Жайворонок харківський /

Хлібодар харківський | 2001 | 54 | 48 | 0,9 | 2,0

2002 | 55 | 60 | 8,5 | 5,7

Жайворонок харківський / Bilka 11 | 2001 | 40 | 58 | 45,0 | 18,7

2002 | 56 | 60 | 6,6 | 11,4

Хлібодар харківський /

Жайворонок харківський | 2001 | 54 | 70 | 29,6 | 30,6

2002 | 55 | 59 | 7,3 | 17,1

Хлібодар харківський / ЯТХ 8-99 | 2001 | 54 | 54 | 0 | 0

2002 | 55 | 61 | 10,9 | 11,4

Хлібодар харківський / ЯТХ 26-99 | 2001 | 54 | 60 | 11,1 | 10,4

2002 | 55 | 59 | 7,3 | 11,4

ЯТХ 8-99 / Bilka 11 | 2001 | 39 | 48 | 23,1 | 34,4

2002 | 56 | 62 | 10,7 | 11,4

За ступенем трансгресії комбінація ЯТХ 8-99 / Bilka 11 також виявила високий результат за дворічними даними: Тс =35,4 (2001 р.); 33,1 (2002 р.). Максимальна частота позитивних трансгресій спостерігалась у 2002 р.: Тч=74,3, а в попередній рік вона була незначною - 0,9.

Високий ступінь трансгресії за вмістом білка характерний для комбінацій схрещування: середнє / високе (2001 р.) і середнє / середнє (2002 р.)

Характеристика нового лінійного матеріалу ярого тритикале

Результатом досліджень стало створення методом індивідуального добору з гібридних популяцій 93-х ліній із 20-ти комбінацій схрещування, які протягом 2003, 2004 рр. вивчались у контрольному розсаднику. Серед вивченого набору виділили 35 високоурожайних ліній з підвищеним рівнем якості зерна, які передано до попереднього та конкурсного сортовипробування.

Аналіз даних в цілому по комбінаціях показав, що якість клейковини в основному відповідає I групі якості (45-75 од. ВДК), тобто найбільш оптимальній для отримання якісного хліба (табл. 5). За вмістом клейковини у борошні стандарт перевершили 40% комбінацій, серд яких Хл / ЯТХ 17 (+3,0%); Ж / ЯТХ 89 (+3,5%); ЯТХ 8-99 / ЯТХ 17-99 (+3,0% ).

Найбільший об'ємний вихід хліба (425 мл) отримано по комбінації з високим вмістом клейковини Хл / ЯТХ 17-99, але такий же об'єм зафіксовано в комбінації Хл / АТЭА 2, у якої низький вміст клейковини (-1,5% до ст.), що підтверджує висновки, зроблені вище. За вмістом клейковини стандарт Аіст харківський суттєво перевершили 27% ліній, що вивчались, серед яких: Хл / ЯТХ 17-99 р7/2 (+3,5%); Ж / ЯТХ 17-99 р7/1 (+4,0%); Ж / ЯТХ 89-97 р14/7 (+4,0%); ЯТХ 8-99 / ЯТХ 17-99 р8/4 (+4,0%). Ці лінії можуть бути залучені в подальший селекційний процес, як джерела підвищеного вмісту клейковини в борошні. Серед створеного в процесі досліджень матеріалу виділені лінії, що перевершують стандарт за урожайністю і не поступаються якістю. Найбільший об'єм хліба спостерігається в комбінаціях, створених за участю сорту Хлібодар харківський як материнського компонента схрещування. Підвищений об'єм і загальна оцінка хліба спостерігається у ліній: Хл / АТЭА 2 р7/5 (450 мл), Хл / ЯТХ 17-99 р7/2 (430 мл), Хл / ЯТХ 53-99 р2/5 (430 мл), Хл / ЯТХ 89-97 р15/2 (430 мл), Хл / ЯТХ 89-97 р16/9 (430 мл).

Таблиця 5

Результати аналізу технологічних властивостей

нових ліній ярого тритикале, 2003, 2004 рр.

Сорт, лінія | Урожайність, т/га |

± до ст. | Вміст клейковини, % | Якість клейковини, од.ВДК | Сила борошна, од.а. | Об'єм хліба, мл | Оцінка хліба, бал

Аіст харківський, ст. | 4,12** | 0 | 21,0 | 50,0 | 159 | 430 | 4,6

Хлібодар харківський | 3,54 | -0,58* | 21,0 | 48,0 | 159 | 440* | 5,0

Хл / АТЭА 2 р7/5 | 4,91 | +0,15 | 20,0 | 40,0 | 157 | 450* | 5,0

Хл / ЯТХ 89-97 р15/2 | 4,66 | -0,1 | 22,0 | 60,0 | 157 | 430 | 4,6

Хл / Bilka 11 р12/6 | 3,91 | +0,16 | 21,0 | 55,0 | 183* | 420* | 5,0

Хл / ЯТХ 17-99 р7/2 | 3,75 | 0 | 24,5* | 55,0 | 190* | 430 | 5,0

Хл / ЯТХ 53-99 р2/5 | 4,22 | +0,47* | 22,0 | 55,0 | 196* | 430 | 5,0

Ж / ЯТХ 8-99 р10/2 | 4,38 | +0,46* | 19,5* | 45,0 | 183* | 430 | 5,0

Ж / АТЭА 2 р14/7 | 3,95 | +0,31* | 19,0* | 50,0 | 111* | 450* | 5,0

НІР0,05 | - | 0,31 | 1,2 | - | 4,3 | 8 | -

Примітка: *- різниця суттєва на 5% рівні значення; **- наведено середнє значення стандарту по досліду.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення важливого наукового завдання з встановлення закономірностей у створенні вихідного матеріалу для селекції ярого тритикале на якість зерна, яке здійснено шляхом вивчення вихідного матеріалу за комплексом технолого-біохімічних та агробіологічних ознак, визначення кореляцій між ознаками якості зерна і господарсько-цінними властивостями, встановлення особливостей формування хлібопекарських властивостей і виявлення характеру успадкування ознак якості міжлінійними гібридами, на основі чого розроблено теоретичні і практичні пропозиції щодо ефективного ведення селекційних досліджень в напрямку поліпшення якості зерна культури, крім того створено нові лінії як цінний вихідний матеріал для виведення нових сортів ярого тритикале з поліпшеною якістю зерна, що має важливе значення в галузі селекції цієї цінної культури.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.Результатом досліджень якості зерна ярих тритикале стало створення цінного лінійного матеріалу у кількості 35 ліній із 13 комбінацій схрещування. Кращі з них перевершують стандарт за урожайністю і при цьому мають високий рівень ознак якості: Хл / ЯТХ 53-99 р2/5, Хл / АТЭА 2 р7/5, Ж / ЯТХ 8-99 р10/2, Ж / ЯТХ 8-99 р10/4.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ПРАКТИЧНОЇ СЕЛЕКЦІЇ

1. Вивчення технолого-біохімічних властивостей колекції ярих тритикале дозволило виділити джерела цінних ознак, які рекомендується використовувати в селекції на якість зерна за: адаптивним потенціалом вмісту білка лінії - ЯТХ 7-00, ЯТХ 5-91; вмістом лужнорозчинних фракцій білка - Жайворонок харківський, ЯТХ 8-99, ЯТХ