Селекция озимой ржи на качество зерна в условиях Красноярского края

Введение. В Красноярском крае почвенноклиматические условия не всегда благоприятны для получения зерна с высокими технологическими качествами. Водный и температурный режимы в сильной степени варьируют как по годам, так и в течение вегетационного периода. В селекционных программах Красноярского НИИСХ особое внимание уделяется созданию сортов, устойчивых к стрессовым факторам внешней среды, способных формировать качественное зерно в контрастных погодных условиях [1].

Одним из главных признаков, обуславливающих технологические свойства зерна ржи, является степень его устойчивости к прорастанию «на корню». Рожь имеет короткий период покоя, поэтому при влажной погоде в период уборки зерно часто прорастает в колосе, из-за чего снижаются его посевные и хлебопекарные качества. Из проросшего зерна образуется хлеб с очень сырым мякишем.

Изучение коллекции озимой ржи, происходящей из разных климатических зон нашей страны, показало, что наибольшее число стародавних местных, а также выведенных на их основе селекционных сортов с высокой устойчивостью к прорастанию «на корню» сформировалось в зонах с коротким летом, расположенных в Сибири, Казахстане и на Урале. В этих регионах прошел систематический (в течение многих столетий) естественный улучшающий отбор форм, устойчивых к прорастанию.

В середине прошлого столетия в Красноярском НИИСХ были созданы уникальные по зимостойкости сорта озимой ржи Камалинская 4 (районирована с 1961 по 1986 г.) и Камалинская 13 (районирована с 1963 по 1990 г.). Исходным материалом для их создания послужили морозоустойчивые формы сортов Лисицина и Местная Бичурская, переопыленные сортами Вятка, Омка, Житкинская и Удинская. Сорта Камалин-ская 4 и Камалинская 13 являются генетическими источниками высоких хлебопекарных качеств [2, 3]. Но данные сорта имеют существенный недостаток – высокую слабую соломину, поэтому во влажные годы они сильно полегают, что не только затрудняет механизированную уборку, приводит к большим потерям зерна, снижает биологический урожай, но и значительно ухудшает технологические качества зерна.

С 1977 г. селекционная работа по озимой ржи в Красноярском НИИСХ ведется совместно с ВИР им. Н.И. Вавилова . Созданные в ВИР «генетические признаковые коллекции» источников и доноров ценных признаков, разработанные методы их использования с учетом наследования и изменчивости признаков, полученный на основе этого гибридный материал позволили значительно ускорить селекционный процесс и повысить его эффективность.

В результате многолетней работы были созданы и включены в Государственный реестр по Восточно-Сибирскому региону сорта Мининская, Енисейка и Синильга, сочетающие зимостойкость, продуктивность, устойчивость к полеганию и хорошие технологические качества зерна.

В настоящее время селекционная работа по озимой ржи в Красноярском НИИСХ направлена на создание сортов с низким содержанием водорастворимых пентозанов (арабиноксиланов). Наличие этого признака расширяет сферу хо- зяйственного использования зерна ржи, так как низкопентозановые сорта пригодны как для хлебопечения, так и для зернофуражного использования, а также имеют преимущество перед высокопентозановыми при производстве спирта [4, 5]. На основе сортов Мининская и Енисейка методом накопительных скрещиваний и методом клоновых половинок сформирована популяция (селекционный номер 94/12) с содержанием водорастворимых арабиноксиланов 0,42 % [6], переданная на размножение и сортоиспытание в Красноярский НИИСХ. По результатам конкурсного испытания образец 94/12 в 2014 г. передан на Государственное испытание с названием Красноярская универсальная.

Цель исследования: в почвенно-климатических условиях Красноярского края изучить агробиологические и технологические качества низкопентозановой популяции в сравнении с районированными традиционными хлебопекарными сортами озимой ржи.

Условия, материалы и методы исследования . Работа выполнена в 2014–2016 гг. на опытных полях Красноярского НИИ сельского хозяйства, расположенных в центральной части Красноярской лесостепи. Агроклиматические условия в зоне исследования характеризуются холодной продолжительной зимой с незначительным (20–30 см) снеговым покровом, коротким теплым летом, резким колебанием сезонных и суточных температур, поздним прекращением заморозков весной и ранним наступлением их осенью. Почва – чернозем выщелоченный. Предшественник – пар, норма высева – 6 млн всхожих зерен на 1 га, площадь делянки – 18 м², повторность – четырехкратная.

Объектом исследования служили традиционные хлебопекарные сорта Енисейка (стандарт), Синильга, Мининская и низкопентозано-вая популяция Красноярская универсальная (селекционный номер 94/12).

Условия перезимовки наиболее благоприятными были в 2015–2016 гг., перезимовка 2013– 2014 гг. характеризовалась незначительной гибелью растений. Наиболее суровые условия сложились в 2014–2015 гг. В ноябре 2014 г. отмечали понижение температуры до –30 оС при полном отсутствии снегового покрова.

Вегетационный период 2014 г. характеризовался обеспеченностью теплом выше средней многолетней нормы и избыточным увлажнением. В июне и июле наблюдали стихийные метеоявления в виде дождя с градом. Скорость ветра при этом достигала 34 м/с, а количество выпавших осадков – 43 мм в сутки, что привело к полеганию растений. Август был теплым (на 0,5 оС выше нормы) и влажным (осадков выпало на 64 % больше нормы). В 2015 г. среднесуточная температура июня превышала норму на 2,4 ºС, количество осадков составило 164 % от нормы. Температура в июле и августе превышала многолетнюю на 1,1 и 1,2 ºС, а осадков выпало соответственно 53 и 42 мм, что ниже нормы на 20 и 31 %. Теплая погода августа позволила завершить вегетационный период в благоприятных условиях. В 2016 г. май был прохладным и дождливым. Среднемесячная температура – 8,7 ºС, осадков 51,6 мм (177 % к норме). Среднесуточная температура июня была выше нормы на 4,3 ºС, осадков выпало 89 % к норме. В первой декаде июля выпали ливневые осадки, вторая и третья декады и первая декада августа были острозасушливыми, температура в июле была выше нормы на 1,6 ºС, в августе – на 0,7 ºС.

Учеты и наблюдения проводили согласно методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур.

Технологические качества зерна оценивали в соответствии с методиками национальных стандартов Российской Федерации и методов ИСО, методическими рекомендациями по оценке качества зерна [7].

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по Б.А. Доспехову с использованием компьютерной программы SNEDEKOP.

Результаты исследования и их обсуждение. Неблагоприятные условия вегетационного периода 2014 г. позволили оценить образцы на устойчивость к полеганию. В целом по конкурсному и экологическому сортоиспытанию величина этого показателя колебалась в пределах 34 баллов. Наиболее устойчивыми (4 балла) были сорта Енисейка и Красноярская универсальная (табл. 1).

На фоне суровых условий зимнего периода 2014–2015 гг. зимостойкость образцов конкурсного и экологического сортоиспытания составила 2–4,7 баллов. Зимостойкость районированных сортов и сорта Красноярская универсальная была высокой (4,5–4,7 балла).

Оценка по продуктивности показала, что Красноярская универсальная не уступала районированным сортам по урожайности, а в 2014 г. значительно (на 18 %) превосходила стандарт.

Таблица 1

Агробиологические и технологические показатели сортов озимой ржи (2014–2016 гг.)

Сорт	Год урожая	Урожай-жай-ность, т/га	Устойчивость к полеганию, балл	Зимо-стойкость, балл	Масса 1000 зерен, г	Содержание белка, %	Показатель амилолитической активности, е. ам.
1	2	3	4	5	6	7	8
Енисейка, стандарт	2014	3,46	4,0	4,8	21,6	13,6	365
	2015	3,53	5,0	4,5	27,0	9,6	415
	2016	4,42	5,0	5,0	25,4	11,9	645
	Среднее	3,80	4,7	4,8	24,7	11,7	475
Красноярская универсальная	2014	4,08	4,0	4,8	26,8	10,5	350
	2015	3,50	5,0	4,5	28,5	9,9	385
	2016	4,40	5,0	5,0	27,8	12,4	505
	Среднее	3,99	4,7	4,8	27,7	10,9	413

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8
Синильга	2014	3,67	3,8	4,8	20,6	13,2	360
	2015	3,83	5,0	4,6	26,1	11,7	455
	2016	4,21	5,0	5,0	25,0	12,3	585
	Среднее	3,90	4,6	4,8	23,9	12,4	467
Мининская	2014	2,97	3,8	4,9	20,6	13,2	355
	2015	3,94	5,0	4,7	25,5	9,5	385
	2016	4,57	5,0	5,0	23,1	10,5	590
	Среднее	3,83	4,6	4,9	23,1	11,1	443
НСР 0,05	2014	3,6
	2015	2,6
	2016	1,7

Масса 1000 зерен и содержание белка в значительной степени зависели от условий года. В 2014 г. полегание растений привело к формированию более мелкого зерна с повышенным содержанием белка. Наиболее высокой, стабильной по годам крупностью зерна характеризовался сорт Красноярская универсальная (26,8–28,5 г). Содержание белка у данного сорта было несколько ниже, чем у остальных образцов.

Состояние углеводно-амилазного комплекса – важный признак, характеризующий хлебопекарные свойства ржи. Общепринятым и давно известным прибором для оценки этого показателя является амилограф. Данный прибор обеспечивает полную и объективную характеристику свойств ржаной муки, в том числе возможность определять способ выпечки ржаного хлеба [8]. Оптимальной считают высоту амилограммы – 350–650 е. ам. [7].

За все годы исследований как традиционные хлебопекарные районированные сорта, так и перспективный низкопентозановый сорт Красноярская универсальная формировали зерно с оптимальными для выпечки хлеба показателями амилограммы (350–645 е. ам.). Полученная мука характеризовалась как «пригодная для выпечки на закваске и на дрожжах».

Гидротермические условия оказали существенное влияние на высоту амилограммы всех сортов. Избыточное увлажнение в период налива зерна и уборки в 2014 г. привели к снижению этого показателя, он соответствовал нижней границе оптимальной нормы: Енисейка – 365 е. ам.; Красноярская универсальная – 350; Синильга – 360; Мининская – 350 е. ам. В 2015 г. условия были благоприятными для формирования высокого качества зерна. Высота амилограммы в этом году колебалась по сортам в пределах 385–455 е. ам. Засуха в период налива зерна в 2016 г. привела к увеличению высоты амило-граммы у всех сортов. Наиболее резко (до 645 е. ам.) показатель увеличился у сорта Енисейка. Сорт Красноярская универсальная характеризовался наиболее стабильными по годам показателями высоты амилограммы (350–505 е. ам).

Данные о степени и характере влияния содержания в зерне озимой ржи пентозанов на качество хлеба неоднозначны. Ряд авторов [9–11] считают, что высокое содержание пентозанов оказывает положительное влияние на хлебопекарные качества. Вместе с тем отмечают, что относительная вязкость слизистых веществ с показателями качества хлеба имеет сложную нелинейную зависимость [12]. Изучение хлебопекарных качеств зерна гибридов F 1 озимой ржи [13] показало, что с увеличением количества пентозанов формоустойчивость хлеба повышается, а объем уменьшается. Все эти исследования проведены на образцах ржи с высоким (более 1 %) содержанием водорастворимых пентозанов. Низкопентозановые (менее 1 %) сорта озимой ржи не имеют мировых аналогов и пока недостаточно изучены в технологическом отношении. Исследования, проведенные в Санкт-Петербургском филиале НИИ хлебопекарной промышленности [4], и изучение технологических свойств низкопентозанового сорта Янтарная [14] показали, что по хлебопекарным качествам низкопентозановые сорта не уступают высокопентозановым. Эти выводы подтверждаются и нашими экспериментами.

Результаты пробной выпечки из сеяной муки свидетельствуют, что сорт Красноярская универсальная по общей хлебопекарной оценке находится на одном уровне со стандартным сортом Енисейка, а по объемному выходу хлеба в 2014 и 2016 гг. превосходит его (табл. 2). Зерно с наиболее высокими хлебопекарными качествами сформировалось в 2015 г. (общая хлебопекарная оценка – 4,3–4,4 балла). Засушли- вые условия 2016 г. несколько снизили качество хлеба (до 4,0 баллов). Избыточная влажность в период созревания и уборки в 2014 г. значительно ухудшила хлебопекарные качества (до 3,5 баллов).

Таблица 2

Сорт	Год изучения	Показатель амилолитической активности, е. ам.	Объем из 100 г муки, см3	Общая хлебопекарная оценка, балл
Енисейка	2014	365	350	3,5
	2015	415	440	4,4
	2016	645	440	4,0
	Среднее	475	410	4,0
Красноярская универсальная	2014	350	380	3,5
	2015	385	430	4,3
	2016	505	460	4,0
	Среднее	413	423	4,0

Хлебопекарные качества сортов озимой ржи (2014–2016 гг.)

Выводы. В условиях Красноярского края районированные в Восточной Сибири сорта Енисейка, Синильга, Мининская и перспективный сорт Красноярская универсальная формируют зерно с оптимальными для выпечки хлеба показателями амилограммы (350–645 е. ам.).

Перспективный сорт Красноярская универсальная характеризуется хорошими агробиологическими показателями: равной со стандартом зимостойкостью (4,8 баллов) и устойчивостью к полеганию (4,7 баллов), не уступает стандарту по продуктивности, а в 2014 г. значительно (на 18 %) превысила его.

Сорт Красноярская универсальная, характеризуясь низким содержанием водорастворимых пентозанов, превосходит стандарт по массе 1000 зерен, обладает хорошими технологическими свойствами, в том числе в неблагоприятные по метеоусловиям годы. Амилолитическая активность перспективного сорта составляет 350–505 е. ам., из зерна образца получали муку, пригодную для выпечки на закваске и дрожжах. По общей хлебопекарной оценке Красноярская универсальная находится на уровне стандарта, а по объемному выходу хлеба превосходит его.