Влияние условий выращивания ячменя на суммарное содержание антиоксидантов в зерне и величину продуктивности

Введение . Известно, что зерно ячменя обладает высокой питательной ценностью, содержит бета-глюканы и характеризуется наличием антиоксидантов [3]. Показано, что химические вещества, обладающие антиоксидантной активностью, способствуют профилактике ряда серьезных заболеваний человека [8]. В настоящее время содержание антиоксидантов достаточно исследовано в разнообразных овощах и фруктах [6], но изучению этих важных химических соединений в зерне ячменя посвящено сегодня лишь небольшое количество работ [1, 7]. При этом сведений о влиянии на содержание антиоксидантов в зерне ячменя погодных и климатических факторов, а также информации о связи содержания этих химических веществ с показателями продуктивности в литературе чрезвычайно мало [2, 4].

Цель исследования : определение связи между суммарным содержанием антиоксидантов в зерне сибирских сортов ячменя и их продукционными характеристиками в различных условиях выращивания.

Объект и методы исследования . В качестве объектов исследования использовали 4 пленчатых и 1 голозерный сорт ячменя: Ача, Биом, Буян, Красноярский 91 и Омский голозерный 1. Эксперименты проводили в 2015–2017 гг. на опытных полях, расположенных в следующих географических пунктах: ГСУ в Бейском районе и ГСУ в Ширинском районе (Республика Хакасия), ГСУ в Краснотуранском районе (Красноярский край).

Агрометеорологические условия в Бейском районе по годам были схожи: 2015 и 2016 гг. – увлажненные (ГТК – 1,39 и 1,44 соответственно), а 2017 г. – избыточно влажный (ГТК – 2,06). Аналогичная картина наблюдалась и на других участках исследования: 2017 г. был более увлажненным в сравнении с 2015 и 2016 гг. Так, для Ширинского района значения ГТК составили 2,16, а для Краснотуранского – 1,98. В 2015 г. в районах исследования ГТК имели значения 1,15 и 1,37; в 2016 г. – 1,36 и 1,12 соответственно.

Для определения суммарного содержания антиоксидантов (ССА) в зерне овса производили экстрагирование проб двумя элюентами – горячей бидистилированной водой или 70 %-м этиловым спиртом. Измерение величины ССА в пробах овса выполняли с помощью прибора

«Цвет Яуза-01-АА» [4, 5]. В качестве образца сравнения использовали галловую кислоту. Повторность измерения – трехкратная.

Для каждого сорта ячменя вычисляли продолжительность вегетационного периода и величину урожайности, определяли массу 1000 зерен. Повторность определения каждого показателя – двукратная.

Статистическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами с помощью стандартных компьютерных программ Microsoft Excel 2003. Достоверность результатов оценивали по t-критерию Стьюдента при р ≤ 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение. В работе были определены величины ССА в зерне образцов ячменя, выращиваемых в условиях Красноярского края и Республики Хакасия. Применяемые два метода экстракции при измерении ССА в зерне показали практически одинаковые результаты (табл. 1). Усредненные за 3 года значения коэффициентов корреляции между уровнями ССА, измеренными после экстракции водой, и уровнями ССА, измеренными после экстракции спиртом, для трех географических пунктов Бея, Шира и Краснотуранск составили существенные величины: 0,999, 0,995 и 0,975 соответственно. Отметим, что содержание водорастворимых антиоксидантов в зерне при этом незначительно превышало уровни спирторастворимых антиоксидантов.

Таблица 1

Показатели продуктивности и суммарного содержания антиоксидантов (ССА) в зерне образцов ячменя, выращенных в трех географических пунктах (средние данные за 3 года)

Образец	Масса 1000 зерен, г	Длина вегетационного периода, сут	Урожайность, г/м2	ССА (водорастворимые)	ССА (спирторастворимые)
1	2	3	4	5	6
Бейский район
Ача	50,4±2,9 а*	81±4,6 а**	27,5±10,5 а	77,6±0,8 а	73,1±2,2 а
Биом	55,2±4,7 а	81,3±4,1 а	29,2±7,8 а	51,6±0,3 б	48,9±0,5 б
Буян	51,2±2,0 а	83±5,7 а	31,5±7,7 а	51,9±0,5 б	50,1±1,6 б
Красноярский 91	42,8±2,9 а	83,7±5,2 а	30,7±13,1 а	74,1±1,9 а	70,0±3,1 а
Омский голозерный 1	51,7±4,3 а	82,7±5,8 а	27,1±9,3 а	56,5±0,7 в	52,8±1,3 б
Среднее	50,3± 2,0 а***	82,3±0,5 а	29,2±0,9 а	62,3±5,6 а	59,0±5,2 а
Ширинский район
Ача	51,4±1,7 а	87,0±0,6 а	26,8±6,0 а	53,1±11,0 а	50,8±11,2 а
Биом	53,7±2,5 а	84,7±0,3 б	27,6±5,6 а	53,1±1,2 а	50,1±1,0 а
Буян	48,3±1,8 а	88,7±0,3 а	28,9±6,4 а	58,1±7,2 а	56,7±7,1 а
Красноярский 91	37,8±3,5 б	87,3±1,2 а	30,1±5,4 а	56,7±9,1 а	55,5±7,2 а
Омский голозерный 1	46,7±1,8 а	88,3±1,3 а	22,7±5,3 а	51,6±0,9 а	48,2±0,6 а
Среднее	47,6±2,7 а	87,2±0,7 б	27,2±1,1 а	54,5±1,2 а	52,3±1,6 а
Краснотуранский район
Ача	42,7±3,2 аб	76,3±3,7 а	27,9±7,2 аб	49,1±4,6 ав	45,6±5,2 а
Биом	51,0±0,2 б	72,7±2,8 а	29,6±7,9 аб	45,2±2,5 а	46,3±1,7 а

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6
Буян	46,9±2,2 аб	79,7±6,5 а	30,6±5,1 аб	52,7±1,7 ав	49,5±1,7 аб
Красноярский 91	42,8±1,9 а	80,3±3,2 а	40±5,4 а	70,1±2,5 б	69,3±0,6 в
Омский голозерный 1	45,2±4,2 аб	78,0±2,0 а	22,2±2,6 б	61,1±3,0 бв	60,6±6,0 бв
Среднее	45,7±1,5 а	77,4±1,4 в	30,1±2,9 а	55,0±4,0 а	54,3±4,6 а

*Средняя арифметическая величина и ошибка средней.

**Значения в строках с разными буквами различаются существенно между собой в пределах каждой колонки и каждого пункта по t-критерию при р ≤0,05.

***Значения средних с разными буквами различаются существенно между собой в пределах каждой колонки по t-критерию при р ≤ 0,05.

Из данных, представленных в таблице 1, можно видеть, что средние значения ССА в зерне ячменя, выращенного в разных географических пунктах в течение трех лет, достоверно между собой не различались. Пленчатые образцы формировали зерно с таким же уровнем ССА, что и голозерный. Среди образцов по уровню ССА в зерне существенно выделялись Красноярский 91 (Бейский и Краснотуранский ГСУ) и Ача (Бейский ГСУ). Масса 1000 зерен ячменя, выращенного в разных географических пунктах, существенно не различалась. Наименьшей продолжительностью вегетационного периода значимо отличались сорта, выращенные в Краснотуранском ГСУ. По величине урожая зерна образцы, выращенные в разных гео- графических пунктах в течение трех лет, достоверно между собой не различались.

Результаты выполненного анализа наличия возможной связи между значениями ССА в зерне ячменя и показателями его продуктивности приведены в таблице 2. Следует подчеркнуть, что во всех случаях рассматриваемые корреляционные связи не являлись значимыми при р ≤ 0,05. Однако в целом для трех пунктов выращивания было установлено существование средней положительной корреляционной связи между уровнем ССА в зерне ячменя с одной стороны и длиной вегетационного периода, значением урожайности – с другой, а также средней отрицательной связи между показателем ССА и величиной массы 1000 зерен.

Таблица 2

Коэффициенты корреляции между суммарным содержанием антиоксидантов (ССА) в зерне образцов ячменя и показателями их продуктивности при выращивании в разных географических пунктах (средние данные за 3 года)

Сортоучасток	Коэффициент корреляции между ССА и показателями продуктивности
	Масса 1000 зерен	Длина вегетационного периода	Урожайность
Бейский	-0,686/-0,696*	-0,040/-0,028	-0,207/-0,167
Ширинский	-0,452/-0,490	0,362/0,359	0,824/0,846
Краснотуранский	-0,611/-0,484	0,787/0,660	0,381/0,449
Среднее	-0,583/-0,553	0,370/0,330	0,333/0,376

*Числитель – значение ССА измерено при экстракции дистиллированной водой; знаменатель – значение ССА измерено при экстракции этанолом.

Результаты выполненного анализа зависимости уровней ССА в зерне от генотипа и погодных условий выращивания ячменя (сравне- ние между разными годами) представлены в таблице 3. Можно видеть наличие сильной и средней положительной корреляционной связи между ССА в зерне ячменя по годам выращивания в двух географических пунктах: Бейском и Краснотуранском ГСУ. Для первого она подтверждена статистически. Что касается полученных результатов для Ширинского ГСУ, то погодные условия, складывающиеся в разные годы выращивания ячменя, не позволили установить однозначное влияние генотипа на уровень ССА в зерне.

Таблица 3

Сортоучасток	Показатель	Коэффициент корреляции между ССА по годам
		2015–2016	2015–2017	2016–2017
Бейский	ССА, бидистиллят	0,997*	0,969*	0,984*
	ССА, 70 % спирт	0,952*	0,978*	0,988*
Ширинский	ССА, бидистиллят	-0,767	0,925*	-0,679
	ССА, 70 % спирт	-0,558	-0,503	0,974*
Красноту-ранский	ССА, бидистиллят	0,905*	0,750	0,848
	ССА, 70 % спирт	0,682	0,625	0,985*
Среднее по пунктам	ССА, бидистиллят	0,378	0,881*	0,384
	ССА, 70 % спирт	0,359	0,367	0,982*

*Корреляционная связь существенна при р ≤ 0,05.

Коэффициенты корреляции между уровнями ССА у образцов ячменя, выращенных в разные годы в трех географических пунктах

Все же полученные данные, вероятно, могут свидетельствовать о наличии тенденции сохранения ранжирования сортов по значению ССА в зерне в разные годы, но в одном месте выращивания. Поэтому можно предположить, что величину ССА в зерне ячменя главным образом определяет генотип, а не географический пункт. Следовательно, успешная селекция рассматриваемой сельскохозяйственной культуры на повышенный уровень ССА в зерне, вероятно, возможна.

Таблица 4

Год	Показатель	Коэффициент корреляции между ССА по госсортоучасткам
		Бея – Шира	Шира – Красно-туранск	Бея – Красноту-ранск
2015	ССА, бидистиллят	0,683	0,280	0,138
	ССА, 70 % спирт	0,555	-0,041	-0,061
2016	ССА, бидистиллят	-0,970*	-0,181	0,334
	ССА, 70 % спирт	-0,735	0,158	0,274
2017	ССА, бидистиллят	-0,752	-0,330	0,327
	ССА, 70 % спирт	-0,720	-0,075	0,351
Среднее по годам	ССА, бидистиллят	-0,346	-0,077	0,266
	ССА, 70 % спирт	-0,300	0,042	0,188

*Корреляционная связь существенна при р ≤ 0,05.

Коэффициенты корреляции между уровнями ССА у образцов ячменя, выращенных в различных географических пунктах в разные годы

Результаты выполненного анализа зависи-  матических условий выращивания ячменя мости уровней ССА в зерне от генотипа и кли-  (сравнение между разными географическими пунктами) приведены в таблице 4. Можно видеть отсутствие достоверных связей между этими биохимическими показателями в разных условиях среды. Данный факт, по-видимому, может свидетельствовать в пользу того, что при выращивании ячменя в разных географических пунктах уровень ССА у всех сортов изменялся непропорционально, и ранжирование сортов по рассматриваемому качественному признаку зерна заметно нарушалось.

Заключение. Таким образом, используемые в работе методы экстракции при помощи биди-стиллированной воды или 70 %-го этанола показали практически одинаковые результаты измерения ССА в зерне у образцов ячменя, выращенного в течение трех лет в разных географических пунктах Красноярского края и Республики Хакасия: Краснотуранском, Бейском и Ши-ринском ГСУ. Средние значения ССА в зерне ячменя, выращенного в разных географических пунктах в течение трех лет, достоверно между собой не различались. Пленчатые образцы формировали зерно с таким же уровнем ССА, что и голозерный. Среди образцов по величине ССА в зерне существенно выделялись Красноярский 91 (Бейский и Краснотуранский ГСУ) и Ача (Бейский ГСУ). Не было доказано статистически существование зависимости уровня ССА в зерне от продукционных характеристик ячменя. Однако в целом для трех пунктов выращивания было установлено наличие средней положительной корреляционной связи между уровнем ССА в зерне ячменя с одной стороны и длиной вегетационного периода, значением урожайности – с другой, а также средней отрицательной связи между показателем ССА и величиной массы 1000 зерен. Показано наличие тенденции сохранения ранжирования сортов по значению ССА в зерне в разные годы, но в одном месте выращивания. Предположено, что величину ССА в зерне ячменя главным образом определяет генотип, а не географический пункт выращивания. В случае выращивания ячменя в разных местах значение ССА у всех сортов изменялось непропорционально, и их ранжирование по указанному качественному признаку заметно изменялось.