Изменчивость содержания макро- и микроэлементов в зерне твердой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири
Автор: Потоцкая И.В., Кошкин М.Н., Шпигель А.Л., Шаманин В.П.
Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 2 (50), 2023 года.
Бесплатный доступ
Твердая пшеница - незаменимое сырье для макаронной, крупяной и кондитерской промышленности. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), недостаток витаминов и минералов в ежедневном рационе, особенно Fe и Zn, так называемый «скрытый голод», затрагивает более 3 миллиардов человек во всем мире. На опытном поле Омского ГАУ в 2021-2022 гг. проведено изучение 20 образцов яровой твердой пшеницы питомника КПК (Коллекционный питомник качества зерна) шести селекционных учреждений России и Казахстана, входящих в международную программу КАСИБ. Целью изучения была оценка содержания макро- и микроэлементов в зерне твердой пшеницы и выделение источников с повышенной минеральной ценностью зерна. Изученные сорта и линии твердой пшеницы, полученные в разных селекционных учреждениях России и Казахстана, отличались широким размахом варьирования крупности зерна и урожайности - 32,1-46,6 г и 322-689 г/м2. В зависимости от группы спелости урожайность среднеранних сортообразцов составила в среднем 454 г/м2, среднеспелых - 479 г/м2 и среднепоздних - 524 г/м2. В результате исследований выявилась значительная вариабельность по содержанию макроэлементов в зерне в зависимости от генотипических различий между сортообразцами: Cа - 491-834 мг/кг, К - 3644-5160 мг/кг и Mg - 1156-1429 мг/кг. Зерно изученных сортов и линий твердой пшеницы характеризовалось высоким содержанием макроэлементов Cа, К и Mg, но недостаточным содержанием Zn (37,6 мг/кг), Cu (3,10 мг/кг) и Mn (31,0 мг/кг). Положительная слабая связь урожайности отмечена с содержанием K в зерне (r = 0,21-0,32), с остальными элементами данный признак коррелирует отрицательно, что затрудняет селекцию на улучшение иономного профиля зерна с сохранением высокой урожайности. Рекомендуются в селекции на качество для улучшения минерального состава зерна сорта Жемчужина Сибири (Омский АНЦ), Гордеиформе 2441 (Карабалыкская СХОС), Безенчукская 139, Линия 248-245-2020 (Самарский НИИСХ), Целинная (Оренбургский НИИСХ) и Леукурум 1005 (ФАНЦА), отличающиеся повышенным содержанием 3-4 минеральных веществ и формирующие урожайность 424-523 г/м2.
Твердая пшеница, качество зерна, макро-, микроэлементы, корреляционная связь, масса 1000 зерен, урожайность
Короткий адрес: https://sciup.org/142238690
IDR: 142238690 | УДК: 631.11«321»:631.527
Variability of the of macro- and microelements content in the grain of durum wheat under conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia
Durum wheat is an indispensable raw material for the pasta, cereals, and pastry industries. According to the World Health Organization (WHO), the lack of vitamins and minerals in daily diet, especially Fe and Zn, the so-called “hidden hungerˮ, affects more than 3 billion people worldwide. On the experimental field of Omsk SAU, in order to assess the content of macro- and microelements in durum wheat grain and identify sources with an increased mineral value grain, in 2021-2022 a study of 20 spring durum wheat samples from the CNGQ (Collection Nursery of Grain Quality) was performed. These samples were presented from of six breeding institutions in Russia and Kazakhstan, which are members of the international KASIB program. The studied varieties and lines of durum wheat, obtained in different breeding institutions in Russia and Kazakhstan, were distinguished by a wide range of variation in thousand kernel weight and yield - 32.1-46.6 g and 322-689 g/m2, correspondingly. Depending on the ripeness group, the yield of early maturity varieties was 454 g/m2, medium maturity - 479 g/m2, and late maturity - 524 g/m2. The results of the research revealed a significant variability in the content of macroelements in grain depending on genotypic differences between varieties: Ca - 491-834 mg/kg, K - 3644-5160 mg/kg, and Mg - 1156-1429 mg/kg. The grain of the studied varieties and lines of durum wheat was characterized by a high content of Ca, K, and Mg macroelements, but an insufficient content of Zn (37.6 mg/kg), Cu (3.10 mg/kg), and Mn (31.0 mg/kg). A positive weak correlation between the yield and K content in the grain (r = 0.21-0.32) was noticed, with other elements the yield had negative correlation. This makes it difficult to select for improving the ionomic profile of the grain and maintaining a high yield simultaneously. Recommended in breeding for quality for the exquisite composition of the varieties Zhemchuzhina Sibiri (Omsk ASC), Gordeiforme 2441 (Karabalykskaya ARS), Bezenchukskaya 139, Line 248-245-2020 (Samara ARI), Tselinnaya (Orenburg ARI), and Leukurum 1005 (Altay FASCAB), which characterized by increased content of 3-4 minerals and yield of 424-523 g/m2.
Список литературы Изменчивость содержания макро- и микроэлементов в зерне твердой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири
- Евдокимов М.Г., Юсов В.С., Пахотина И.В. Основные тенденции урожайности и качества зерна твердой яровой пшеницы в условиях южной лесостепи западной Сибири // Вестник Красноярского ГАУ. 2021. № 4(169). С. 33–41. DOI 10.36718/1819-4036-2021-4-33-41.
- De Santis M.A., Soccio M., Laus M.N., Flagella Z. Influence of Drought and Salt Stress on Durum Wheat Grain Quality and Composition: A Review. Plants. 2021;10(12):2599. DOI 10.3390/plants10122599.
- Ficco D.B.M., Riefolo C., Nicastro G., De Simone V., Di Gesù A.M., Beleggia R., Platani C., Cattivelli L., De Vit P. Phytate and mineral elements concentration in a collection of Italian durum wheat cultivars. Field Crops Research. 2009;111(3):235–242. DOI 10.1016/j.fcr.2008.12.010.
- Sciacca F., Allegra M., Licciardello S., Roccuzzo G., Torrisi B., Virzì N., Brambilla M., Romano E., Palumbo M. Potential use of sicilian landraces in biofortification of modern durum wheat varieties: Evaluation of caryopsis micronutrient concentrations. Cereal Research Communications. 2018;46(1):124-134. DOI 10.1556/0806.45.2017.056.
- Peleg Z., Cakmak I., Ozturk L., Yazici A., Jun Y., Budak H., Korol A.B., Fahima T., Saranga Y. Quantitative trait loci conferring grain mineral nutrient concentrations in durum wheat × wild emmer wheat RIL population. Theoretical and Applied Genetics. 2009;119:353-369. DOI 10.1007/s00122-009-1044-z.
- Cakmak I., Kutman U.B. Agronomic biofortification of cereals with zinc: a review. Eur. J. Soil Sci. 2018;69(1):172-180. DOI 10.1111/ejss.12437.
- Пoтoцкaя И.В., Шaмaнин В.П., Шепелев С.С., Чурсин A.С., Кузьмин О.Г., Мopгунoв A.И. Поиск генетических источников для улучшения качества зерна сортов пшеницы // Вестник Омского ГАУ. 2021. № 1(41). С. 45–53. DOI 10.48136/2222-0364_2021_1_45.
- Релина Л.И., Вечерская Л.А., Голик О.В. Содержание белка и минералов в зерне некоторых видов редких тетраплоидных пшеницы. Вестник Барнаульского ГУ. 2019. № 7. С. 130–138.
- Borrill Р., Connorton J.M., Balk J., Miller A.J., Sanders D., Uauy C. Biofortification of wheat grain with iron and zinc: integrating novel genomic resources and knowledge from model crops. Front. Plant Sci., 2014;5:53. DOI 10.3389/fpls.2014.00053.
- Дocпeхoв Б.A. Мeтoдикa пoлeвoгo oпытa: (c ocнoвaми cтaтиcтичecкoй oбpaбoтки peзультaтoв иccлeдoвaний). 5-e изд., пepepaб. И дoп. Москва: Кoлoc, 1985.
- Шаманин В.П., Флис П., Савин Т.В., Шепелев С.С., Кузьмин О.Г., Чурсин А.С., Потоцкая И.В., Лихенко И.Е., Кушниренко И.Ю., Казак А.А., Чудинов В.А., Шелаева Т.В., Моргунов А.И. Генотипическая и экологическая изменчивость содержания цинка в зерне сортов яровой мягкой пшеницы международного питомника КАСИБ. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. № 25(5). С. 543–551. DOI 10.18699/VJ21.061.
- Vázquez J.F., Chacón E.A., Carrillo J.M., Benavente E. Grain mineral density of bread and durum wheat landraces from geochemically diverse native soils. Crop and Pasture Science. 2018;69(4):335-346. DOI 10.1071/CP17306.
- Cakmak I., Pfeiffer W.H., McClafferty B. Review: Biofortification of Durum Wheat with Zinc and Iron. Cereal Chemistry. 2010;87(1):10–20. DOI 10.1094/CCHEM-87-1-0010.
- Velu G., Crespo-Herrera L., Huert J., Payne T., Guzman C., Singh R.P. Assessing genetic diversity to breed competitive biofortified wheat with increased grain Zn and Fe concentrations. Frontiers in plant science. 2019;9:1971. DOI 10.3389/fpls.2018.01971.
- Morgounov A., Li H., Shepelev S., Ali M., Flis P., Koksel H., Savin T., Shamanin V. Genetic characterization of spring wheat germplasm for macro-, microelements and trace metals. Plants. 2022;11:2173. DOI 10.3390/plants11162173.
