Адаптивность образцов ячменя по содержанию жира в зерне в условиях Красноярской лесостепи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведено исследование с целью выявления и анализа возможной связи между содержанием жира в зерне образцов ячменя и уровнем их стабильности по данному биохимическому признаку. В работе использовались по 15 образцов пленчатого ячменя, которые были выращены в течение трех лет в условиях Красноярской лесостепи (ОПХ «Минино», Емельяновский район Красноярского края). Климатические условия по годам исследования существенно различались по температурному режиму и количеству осадков в течение вегетационного периода. После уборки растений в зерне ячменя измеряли содержание жира химическим методом по ГОСТ 13496.15-97. Вычисляли два параметра экологической пластичности образцов (коэффициент вариации Cv и показатель стрессоустойчивости d) и четыре параметра стабильности образцов (показатель уровня и стабильности сорта ПУСС, параметр гомеостатичности Hom, фактор стабильности SF и показатель селекционной ценности сорта Cs). Установлено, что наименьшей величиной пластичности и наибольшим значением стабильности, а соответственно, минимальной суммой рангов по содержанию жира в зерне для условий Красноярской лесостепи отличились образцы ячменя Симон и Паллидум 4727. Наименее ценными по параметрам адаптивности с максимальной суммой рангов оказались образцы ячменя Г 18619, Г 19589 и Дыгын. Показано, что образцы ячменя с более высоким содержанием жира в зерне характеризовались повышенными значениями всех параметров стабильности по этому признаку, причем указанная положительная связь была статистически доказана для параметра Cs. Полученный результат может говорить в пользу того, что при успешной селекции ячменя на максимальную стабильность образцов по признаку содержания жира в зерне не будет снижаться уровень его масличности.

Полный текст

Введение

Ячмень (Hordeum vulgare L.) — одна из важнейших кормовых и продовольственных зерновых культур, в последнее время привлек к себе внимание многих исследователей и специалистов пищевых производств, так как зерно ячменя было официально признано сырьем, подходящим для получения функциональных продуктов питания. Выявлено, что оно содержит большое количество весьма полезного для здоровья человека полисахарида β-глюкана [1]. Кроме того, как культурный злак ячмень является хорошим источником белка, антиоксидантов, витаминов и жира [2–4].

Как известно, сегодня на планете регистрируется заметное изменение климата. Поэтому, по мнению ряда авторов, на современном этапе селекции следует учитывать стабильность сортов сельскохозяйственных культур, в частности ячменя, по элементам продуктивности и качеству урожая. При этом важно обладать информацией не только об уровне адаптивности того или иного сорта по качеству урожая, но и иметь представление о возможных связях между показателями качества зерна образцов и уровнем их стабильности по этим признакам. Использование сортов ячменя, адаптированных к различным условиям выращивания и способных максимально реализовать потенциал продуктивности, может повысить стабильность сборов зерна надлежащего качества по годам [5–7].

В литературных источниках по адаптивности образцов ячменя приводятся в основном данные о показателях пластичности и стабильности по величине урожайности и массы 1000 зерен [6–9]. Сведений о варьировании содержания других ценных химических веществ, в частности жира, в зерне ячменя в различных условиях его выращивания в литературе встречается недостаточно [10–12].

Цель исследования — анализ связи между содержанием жира в зерне образцов ячменя и уровнем их стабильности по данному биохимическому признаку.

Материалы и методы исследования

В проведенном исследовании выращивали по 15 образцов пленчатого ячменя в течение трех лет на опытных полях Красноярского НИИ сельского хозяйства СО РАН, расположенных в ОПХ «Минино» (Емельяновский район Красноярского края). Согласно данным лабораторных исследований, почвенные условия в ОПХ «Минино» представлены обыкновенным маломощным и среднемощным черноземами с проявлением эрозионных процессов. По гранулометрическому составу почвы тяжелосуглинистые. Содержание в них гумуса составляет 4,2 %, реакция почвенного раствора рН — 6,2. Условия выращивания ячменя в указанном пункте существенно различались в разные годы по обеспеченности осадками и режимам среднесуточных температур.

После уборки растений в каждом образце ячменя определяли содержание жира в зерне. Этот химический показатель исследовали, используя аппарат Сокслета, по ГОСТ 13496.15–97 [13], который заключается в экстракции сырого жира из зерна диэтиловым эфиром с последующим удалением последнего, высушиванием и взвешиванием извлеченного жира. Лабораторные анализы были проведены в ФГУ ГСАС «Хакасская» (г. Абакан). Повторность определения содержания жира в зерне трехкратная. По указанному хозяйственно-­ценному признаку образцов ячменя вычисляли 5 параметров адаптивности, которые были разделены на две группы. Первая группа объединяла показатели экологической пластичности образцов: коэффициент вариации Cv 1 и показатель стрессоустойчивости d [14]. Во вторую группу вошли параметры стабильности образцов: показатель уровня и стабильности сорта ПУСС [5], параметр гомеостатичности Hom [15] и показатель селекционной ценности сорта Cs [15]. В исследовании использовали прием ранжирования образцов по уровню их адаптивности и для оценок последней вычисляли суммы рангов.

Статистическую обработку данных проводили с помощью стандартных компьютерных программ Microsoft Excel. Достоверность результатов оценивали при р ≤ 0,05.

Результаты исследования и обсуждение

Результаты вычисления пяти показателей адаптивности образцов ячменя по содержанию жира в зерне представлены в табл. 1. Судя по приведенным данным, различные погодные условия, складывающиеся в разные годы изучения ячменя, приводили к варьированию содержания жира в зерне, что отразилось в значениях показателей адаптивности образцов. Можно видеть, что при выращивании в условиях Красноярской лесостепи минимальным значением пластичности и максимальным уровнем стабильности по содержанию жира в зерне ячменя отличались образцы Симон и Паллидум 4727. Наименее ценные по параметрам адаптивности оказались образцы ячменя Г 18619, Г 19589 и Дыгын.

Таблица 1. Среднее содержание жира в зерне, показатели адаптивности и результаты ранжирования различных образцов ячменя по этому признаку. Трехлетние данные для условий ОПХ «Минино» Красноярского края

Примечания. st. — образец-­стандарт; Х — среднее содержание жира в зерне; Cv — коэффициент вариации; d — показатель стрессоустойчивости; Hom — параметр гомеостатичности; ПУСС — показатель уровня и стабильности сорта; SF — фактор стабильности; Cs — показатель селекционной ценности сорта; числитель — показатели адаптивности образцов; знаменатель — значения рангов. *Величины коэффициентов корреляции Спирмена существенны при р ≤ 0,05.

Table 1. Fat content in barley grain, adaptability indicators and ranking results of various barley varieties on this trait (‘Minino’ farm, the Krasnoyarsk Territory)

Notes. st. — standard variety; X — average fat content in grain; Cv — coefficient of variation; d — indicator of stress resistance; Hom — homeostatic parameter; ILSV — indicator of level and stability of variety; SF — stability factor; Cs — indicator of breeding value of variety; numerator — indicators of adaptability of samples; denominator — values of ranks. *The values of the Spearman correlation coefficients are significant at p ≤ 0.05.

Полученные результаты подтверждают установленную рядом исследователей значительную разницу в содержании жира в зерне ячменя как между генотипами, так и в зависимости от условий внешней среды [16, 17].

Сегодня в литературе для практической оценки уровня пластичности и стабильности образцов сельскохозяйственных культур, в т. ч. ячменя, используется обширный набор разнообразных статистических параметров, однозначно толковать которые затруднительно. Поэтому многими исследователями применяется подход к ранжированию образцов и использованию суммы рангов для вынесения суждения об уровне адаптивности соответствующих образцов. В данной работе в качестве критериев оценки адаптивности образцов ячменя были выбраны следующие: минимальная пластичность (наименьшие значения Cv, d) и максимальная стабильность (наибольшие величины Hom, ПУСС и Cs) уровня изучаемого биохимического признака по условиям выращивания. В соответствие с таким методическим подходом высшие ранги присуждали образцам ячменя, которые обладали наименьшим варьированием изучаемого признака. Как показали результаты (см. табл. 1), по минимальной сумме рангов выделились образцы Симон и Паллидум 4727.

В исследовании установлено наличие четкого совпадения данных ранжирования образцов ячменя по их адаптивности, определяемых на основе различных параметров пластичности и стабильности. Этот результат доказан на основе полученных существенных значений коэффициентов корреляции Спирмена между рангами по отдельным параметрам адаптивности и суммой рангов (см. табл. 1). Зарегистрированный эффект позволяет предположить, что практически все используемые здесь параметры адаптивности по содержанию жира в зерне дают одному и тому же образцу ячменя близкие оценки. Иначе говоря, повышенный уровень пластичности каждого образца почти всегда предполагает меньшую величину его стабильности и наоборот.

Из приведенных значений коэффициентов корреляции между средними уровнями содержания жира в зерне, с одной стороны, и показателями адаптивности образцов по этому биохимическому признаку, с другой (табл. 2), видно, что связь между величиной масличности зерна и параметрами пластичности по признаку содержания жира в зерне была в большинстве случаев отрицательной, а корреляция между рассматриваемым биохимическим признаком и показателями стабильности была положительной, причем она была статистически доказана для параметра Cs. Зарегистрированная в нашем исследовании тенденция позволяет предположить, что успешная селекция ячменя на минимальную пластичность и максимальную стабильность образцов по признаку содержания жира в зерне не будет сопровождаться снижением уровня масличности зерна.

Таблица 2. Связь между средними величинами содержания жира в зерне образцов ячменя, выращенных в разных условиях, и показателями их адаптивности по этому признаку

Значения коэффициентов корреляции

Cv

d

Hom

ПУСС

Cs

–0,187

–0,014

0,077

0,235

0,684*

Примечание. *Значения коэффициентов корреляции существенны при р ≤ 0,05.

Table 2. Relationship between average values of fat content in grain of barley varieties grown under different conditions and indicators of their adaptability for this trait

Correlation coefficient values

Cv

d

Hom

ILSV

Cs

–0.187

–0.014

0.077

0.235

0.684*

Note. *Values of correlation coefficients are significant at p ≤ 0.05.

Заключение

  1. Наименьшей величиной пластичности и наибольшим значением стабильности (и, соответственно, минимальной суммой рангов) по содержанию жира в зерне ячменя отличались образцы ячменя Симон и Паллидум 4727.
  2. Образцы ячменя с повышенным содержанием жира в зерне характеризовались более высокими значениями параметров стабильности по этому признаку, причем эта связь была статистически доказана для показателя селекционной ценности сорта Cs. Зафиксированная тенденция свидетельствует о том, что успешная селекция ячменя на минимальную пластичность и максимальную стабильность образцов по признаку содержания жира в зерне не будет, по-видимому, сопровождаться снижением масличности зерна.
×

Об авторах

Вадим Игоревич Полонский

Красноярский государственный аграрный университет; Сибирский федеральный университет

Email: vadim.polonskiy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7183-0912
Scopus Author ID: 24338767400

доктор биологических наук, профессор

Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, пр. Мира, д. 90; 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Алена Владимировна Сумина

Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова

Автор, ответственный за переписку.
Email: alenasumina@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0466-6833
Scopus Author ID: 57202279705

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Российская Федерация 655000, Республика Хакассия, г. Абакан, ул. Ленина, д. 90

Сергей Александрович Герасимов

Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН»

Email: g-s-a2009@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1273-3212
Scopus Author ID: 57213175155

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д. 50

Список литературы

  1. Harland J. Authorised EU health claims for barley and oat beta-glucans // Foods, Nutrients and Food Ingredients with Authorised EU Health Claims. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition. 2014. P. 25-45. doi: 10.1533/9780857098481.2.25
  2. Martínez-S ubirà M., Romero M.P., Puig E., Macià A., Romagosa I., Moralejo M. Purple. High β-glucan, hulless barley as valuable ingredient for functional food // LWT - Food Science and Technology. 2020. V. 131. No. 9. P. 109582. doi: 10.1016/j.lwt.2020.109582
  3. Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, Barley, and Oat Breeding for Health Benefit Components in Grain // Plants. 2021. V. 10. No 1. P. 86. doi: 10.3390/plants10010086
  4. Šterna V., Zute S., Jansone I., Kantane I. Chemical Composition of Covered and Naked Spring Barley Varieties and Their Potential for Food Production // Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2017. V. 67. No. 2. P. 151-158. doi: 10.1515/pjfns-2016-0019
  5. Неттевич Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность, урожайность и качество зерна // Вестник сельскохозяйственной науки. 1985. № 1. С. 66-73.
  6. Юсова О.А., Николаев П.Н., Бендина Я.Б., Сафонова И.В., Аниськов Н.И. Стрессоустойчивость сортов ячменя различного агроэкологического происхождения для условий резко континентального климата // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181. Вып. 4. С. 44-55. doi: 10.30901/2227-8834-2020-4-44-55
  7. Левакова О.В. Селекционная работа по созданию адаптированных к нечерноземной зоне РФ сортов ярового ячменя и перспективы развития данной культуры в Рязанской области // Зерновое хозяйство России. 2021. № 1(73). С. 14-19. doi: 10.31367/2079-8725-2021-73-1-14-19
  8. Николаев П.Н., Юсова О.А., Аниськов Н.И., Сафонова И.В. Адаптивность нового сорта ячменя ярового Омский 101 // Вестник НГАУ. 2019. № 3(52). С. 48-58.
  9. Серебренников Ю.И. Пластичность и стабильность ярового ячменя по урожаю зерна и массе 1000 зерен // Вестник НГАУ. 2020. № 2(55). С. 50-59. doi: 10.31677/2072-6724-2020-55-2-50-59
  10. Полонский В.И., Сурин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С. Оценка образцов ячменя на содержание β-глюканов в зерне и другие ценные признаки в условиях Восточной Сибири // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021. Т. 182. № 1. С. 9-19. doi: 10.30901/2227-8834-2021-1-48-58
  11. Tomasi I., Sileoni V., Marconi O., Bonciarelli U., Guiducci M., Maranghi S., Perretti G. Effect of Growth Conditions and Genotype on Barley Yield and β-G lucan Content of Kernels and Malt // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2019. V. 67. No. 22. P. 6324-6335. doi: 10.1021/acs.jafc.9b00891
  12. Kumar A., Verma R.P.S., Singh A., Sharma H.K., Devi G. Barley landraces: Ecological heritage for edaphic stress adaptations and sustainable production // Environmental and Sustainability Indicators. 2020. V. 6. P. 100035. doi: 10.1016/j.indic.2020.100035
  13. Сигачева М.А., Пинчук Л.Г., Гридина С.Б. Предпосевное озонирование семян как фактор влияния на качество зерна яровой пшеницы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (101). С. 021-024.
  14. Rosielle A.A., Hаmblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environvent // Crop Science. 1981. V. 21. No. 6. P. 943-946.
  15. Хангильдин В.В., Литвиненко Н.А. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы // Научнотехнический бюллетень Всесоюзного селекционногенетического института. 1981. № 1. С. 8-14.
  16. Reynolds W.K., Hunt C.W., Eckert J.W., Hall M.H. Evaluation of the feeding value of barley as affected by variety and location using near infrared reflectance spectroscopy // Proceedings of Western Section of American Society of Animal Science. 1992. V. 43. No. 3. P. 498-501.
  17. Griffey C., Brooks W., Kurantz M., Thomason W., Taylor F., Obert D., Moreau R., Flores R., Sohn M., Hicks K. Grain composition of Virginia winter barley and implications for use in feed, food, and biofuels production // Journal of Cereal Science. 2010. V. 51. No 1. P. 41-49. doi: 10.1016/j.jcs.2009.09.00456

Дополнительные файлы

Нет дополнительных файлов для отображения


© Полонский В.И., Сумина А.В., Герасимов С.А., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах