Напрями селекції озимої пшениці на покращення технологічних властивостей зерна
Постановка проблеми.Однією з найскладніших проблем селекції основної зернової культури в Україні — м'якої озимої пшениці є поєднання в одному сорті високого потенціалу врожайності, стійкості до комплексу біотичних та абіотичних факторів з покращеними технологічними властивостями зерна та борошна. Розроблено більше 20 аналітичних способів оцінки різних сторін якості зерна та борошна, але для масової оцінки селекційного матеріалу, що включає сотні та тисячі сортоутворювачів, потрібні експрес-методи, що дозволяють проводити жорсткий відбір генотипів з високою якістю зерна вже на ранніх етапах селекції. Селекція поліпшення якості зерна погіршується ще його епігенетичним успадкуванням, основу якого лежить взаємодія генотипу з середовищем. Тому в селекційних програмах з озимої пшениці слід враховувати особливості генотипу, мінливість середовища, взаємодію генотип — середовище та кореляційно-регресійні зв'язки різних параметрів якості між собою та врожайністю.
Аналіз основних досліджень та публікацій, в яких викладено вирішення проблеми.У країнах СНД розрізняють три групи м'якої пшениці за технологічними властивостями зерна: сильну, цінну та слабку [15]. Сильна пшениця містить максимальну кількість білка (не менше 14%) та клейковини високої якості (28% при ІДК = 45-75), утворює тісто, здатне витримувати інтенсивний заміс та тривале бродіння, що забезпечують високий об'єм хліба та відмінну змішувальну цінність. Під змішувальною цінністю розуміють здатність борошна із сильної пшениці покращувати хлібопекарські властивості слабкої пшениці. Цінні пшениці дають добрий за якістю хліб, але самі покращувачами бути не можуть.
До трьох груп сортів озимої пшениці за якістю — сильна, цінна та кормова з 2003 року.додалася група надсильної пшениці [5] зі специфічними фізико-технологічними показниками якості зерна, першим із яких став сорт Панна, отриманий при схрещуванні високозимостійкого сорту Одом із високоякісним сортом Одеська червоноколоса. Такі високі показники якості зерна, як Панна, має тільки канадський сорт ярої пшениці Glen Lea. Панна відрізняється від усіх інших сортів сильної пшениці наявністю трьох нових для України алелів запасних білків Gld 1A10, Gld 1B15, Glt 1B5 та дуже високою стійкістю до проростання зерна в колосі на завершальному етапі дозрівання. За даними випробувань, проведених у СДІ та в різних зонах України в системі державного сортовипробування, сорт Панна незначно поступається за врожаєм сорту Альбатрос одеський (1,3—5,4 ц/га), але скрізь перевищує його за вмістом білка в зерні та силі борошна (W) у од. альвеограф, особливо при внесенні великих доз азотних добрив. Автори роблять висновок, що на всій території України, в т.ч. Поліссі та Західній Україні можна отримувати зерно, що відповідає показникам сильної пшениці за наявності сортів із генетично обумовленим екстра високим рівнем якості зерна із застосуванням відповідних технологій вирощування.
Одним із методів аналізу [12] статичних комплексів озимої пшениці може стати оцінка його „інерційності“ або ступеня відхилення щодо “центру тяжкості” сукупності дисперсії двох ознак у сортів, що вивчаються. Найбільш вдалим для цього виявився метод ортогональної регресії, застосований для оцінки зразків конкурсного випробовування за врожайністю та „індексом якості“ у 1991—2000 роках. Щороку у зразків оцінювали зрушення від загального центру тяжкості (у стандартних відхиленнях) та виявляли номери з позитивними відхиленнями як за врожайністю, так іякості зерна. Відібрано сорти, які чуйні на зміни щодо врожайності та якості, що стабільно формують високу якість або з високими буферними властивостями.
Проростання зерна на корені (ПЗК) є однією з основних причин зниження посівних та технологічних властивостей насіння в роки частих чи надлишкових опадів у період збирання, при цьому втрати врожаю зерна можуть досягати 10-50% [4]. Основна причина ПЗК – підвищена ферментативна (альфа-амілазна) активність зерна під впливом підвищеної вологості. Генетичний аналіз ознаки ПЗК проводили на гібридах м'якої озимої пшениці F2 від простих схрещувань і F3 від озимо-ярих реципрокних схрещувань батьківських форм з різним ступенем фенотипічних відмінностей за цією ознакою. Встановлено дигенну природу стійкості до ПЗК, причому стійкість є рецесивною ознакою. Найбільша ймовірність появи трансгресії ПЗК при схрещуванні контрастних за ознакою форм.
Вивчали реологічні властивості тіста [1] із борошна із зерна сортів озимої пшениці Миронівська-808 та Інна. Була виявлена тісна позитивна кореляція між числом падіння та показником валориметричної оцінки (r=0,93…0,98) та негативна між числом падіння та розрідженням тіста (r=-0,78…-0,92). Підвищена активність ферментів [9 ], пов'язана з проростанням зерна на корені, і що призводить до різкого зниження якості борошна, може бути виміряна за показником падіння.
Погодні умови в період наливу - дозрівання [6] визначають надалі активність амілазного комплексу зерна, яка безпосередньо впливає на якість хліба. Ферментативна активність визначається методом Хагберга-Пертена на приладі «Falling number» — число падіння (ПП): ПП 300 — низька. ДСТУ 3768-98, що діє, передбачає: для зерна 3 класу ПП не нижче150 с, для 1 та 2-го більше 200 с. Оптимальним для випікання хліба вважається показник ЧП = 200 с у борошні. Підвищення чи зниження активності ферменту призводить до зниження якості хліба. Висока активність амілази пов'язана зі схильністю генотипу до проростання зерна на корені. В результаті оцінки екологічної пластичності виявлено сортоутворювачі озимої м'якої пшениці, стійкі до проростання зерна та мають НП в межах 302—476 с.
Розрізняють генотипи пшениці з твердою (hardness) та м'якою (soft) зернівкою. При їхньому схрещуванні домінував м'ягозерний тип. Ендоспермальний характер прояву ознаки твердості зерна відкриває теоретичну можливість оцінки їх у ранніх гібридних поколіннях, починаючи з F1 (зернівки F2) [14].
На залежність вмісту білка (СБ) від урожайності звертали увагу багато дослідників і більшість з них дійшло висновку про негативну кореляцію між ними - r=-0,569. -0,910 [16]. Автори докладно досліджують кореляційні зв'язки СБ та врожаю, розбиваючи їх на два компоненти – генотипічний та фенотипічний (модифікаційний).
Польові досліди проводили на селекційній ділянці лабораторії селекції пшениці озимої ПДАА. Матеріалом для досліджень служили сорти та селекційні лінії попереднього та конкурсного сортовипробування (F7-F22). У вивчення було взято у 2002 р. – 100 зразків, у 2004 р. – 75 зразків. Вміст сирої клейковини визначали шляхом відмивання клейковини під слабким струменем води; якість сирої клейковини – за допомогою приладу ІДК-1; число падіння на приладі ПВ-1; визначення загального азоту за методом К'єльдаля [7]. Аналіз за показниками якості зерна проводили у відділі якості зерна інституту рослинництва ім. В.Я.Юр'єва УААН, сертифікованої лабораторії хлібної бази №88 смт. Чутове Полтавської обл.
Результати досліджень.У таблиці 1 наведено статистичні дані за всіма 4 показниками якості зерна в розрізі сортів і селекційних ліній.