Введение к работе
Актуальность исследований. Твердая пшеница является единственным сырьем для изготовления макаронных изделий самого высшего качества (Шевченко С.Н., Корчагин В.А., Горянин О.И., Мальчиков П.Н., Вьюшков А.А., Чичкин А.П., 2009).
Узким местом в качестве зерна твердой пшеницы является нестабильность качества клейковины, ее низкие реологические свойства (Бебякин В.М., Кулеватова Т.Б., Кибкало И.А., 2012).
Непрерывное повышение требований к качеству зерна твердой пшеницы, как на внутреннем, так и мировом рынке диктуют необходимость не только постоянного селекционного улучшения качества, но и разработку принципиально новых подходов к оценке селекционного материала, равно как и к отбору высококачественных генотипов. К настоящему времени для целей селекции рекомендовано сравнительно большое количество методов и критериев, которые либо громоздки, либо требуют большого количества зерна для анализа, либо в большинстве своем не отвечают требованиям селекции. В селекционных программах по твердой пшенице многих стран для оценки качества клейковины используется показатель SDS-седиментации, который по требованиям мирового рынка должен быть не менее 40 мл (Бебя-кин В.М., Кулеватова Т.Б., Кибкало И.А., 2012).
Большинство развитых стран селекцией на качество клейковины яровой твердой пшеницы усиленно стали заниматься в 80-е г. прошлого столетия, в России – в 90-2000 годах, по озимой твердой пшенице исследования, связанные с качеством клейковинных белков проводились не в полной мере. Поэтому изучение исходного материала, гибридов озимой твердой пшеницы на качество клейковины по показателю SDS-седиментации, его взаимосвязи с другими признаками и свойствами, изменчивости в зависимости от условий среды, возможности использования в качестве критерия отбора на разных этапах селекционного процесса является актуальным.
Степень разработанности темы.
Метод SDS-седиментации, характеризующий качество клейковины в целом,
широко применяется как у нас в стране, так и за рубежом. Изучению и ис
пользованию его посвящено немало работ: Lebsock и соавт., 1964; Mc. Der-
mott E.E., Redman D.G., 1977;Axford D.W., McDermott E.E., and Redman D.G.
1978; Matuz и соавт.1986; Бебякин В.М., Бунтина М.В., Васильчук Н.С., 1987;
Carter B.P., Morris C.F. and Anderson J.A. 1999; Васильчук Н.С.
, 2001; Мудрова, А.А. , 2004; Rachel Mercia Oelofse, 2008; Васильчук Н.С., Гапонов С.Н., Еременко Л.В., Паршикова Т.М., Попова В.М., Цетва Н.М., Шутарева Г.И., 2009; Казарцева А.Т., Сокол Н.В., Влащик Л. Г., 2010; Са-мофалова Н.Е., Копусь М.М., Скрипка О.В., Марченко Д.М., Самофалов А.П., Иличкина Н.П., Гричаникова Т.А., 2014; Самофалова Н.Е., Лещенко М.А., Самофалов А.П., Копусь М.М., 2014 и других. В этих трудах отмечены наиболее актуальные теоретические и методологические подходы к оценке качества клейковины озимой твердой и мягкой пшеницы, яровой твердой
пшеницы, тритикале. В данной работе установлена эффективность применения метода SDS-седиментации, как критерия отбора в общей оценке селекционного и гибридного материала на качество зерна и высокие реологические свойства теста озимой твердой пшеницы. Выделен ценный исходный материал с сильной клейковиной и комплексом хозяйственно-биологических признаков и свойств для использования в селекционных программах на качество.
Цель исследований - Изучить возможность использования метода
SDS-седиментации в оценке исходного и гибридного материала озимой твердой пшеницы на качество.
Задачи исследований входило:
дать оценку исходного материала на качество клейковины по показателю SDS-седиментация;
проанализировать взаимосвязи SDS-седиментации с другими признаками качества;
выделить генетические источники с сильной клейковиной и комплексом хозяйственно-биологических признаков и свойств;
выявить характер фенотипической изменчивости показателя SDS-седиментация у гибридных потомств в зависимости от поколения и условий выращивания;
рассчитать селекционный дифференциал, генотипический сдвиг и реакцию гибридной популяции на отбор;
установить эффективность использования показателя SDS-седиментации, как критерия отбора на качество зерна озимой твердой пшеницы и высокие реологические свойства теста.
Научная новизна. Впервые доказана возможность использования метода SDS-седиментации в оценке селекционного и гибридного материала озимой твердой пшеницы на качество клейковины. Выделены на основе корреляционного анализа лучшие источники сильной клейковины в сочетании с другими признаками качества: стекловидностью, натурой зерна, ИДК, каро-тиноидами, реологическими свойствами крупки.
Установлены закономерности наследования, изменчивости в гибридах озимой твердой пшеницы по величине седиментационного осадка и эффективность отбора высококачественных потомств в F2 и F3 поколениях. Выявлена прогнозируемая и реализованная наследуемость седиментационных оценок. Созданы сорта Оникс, Диона, Эйрена, Тейя, Киприда, Яхонт, Юбилярка с разным качеством клейковины по значению SDS-седиментация.
Теоретическая и практическая значимость работы. В селекции твердой озимой пшеницы на качество и, в первую очередь клейковины, рекомендовано использовать метод SDS-седиментации, позволяющий вести отбор высококачественных генотипов на ранних этапах селекции. Выделены генетические источники с сильной клейковиной для использования в селекционных программах на качество: Курант, Кристелла, Алена, Золотко,
Оникс, Диона, Эйрена, Яхонт, 2930/07, 2903/08, 2952/08 и другие. Созданы высокопродуктивные сорта озимой твердой пшеницы Оникс, Диона, Эйрена, Киприда, Яхонт, Юбилярка разные по качеству и назначению. Использование этих сортов в производстве позволит решить проблему дефицита твердой пшеницы для перерабатывающей промышленности.
Методология и методы исследований. Исследования проводили, используя полевые и лабораторные методы. Закладку опытов, анализ структуры урожая, учеты и наблюдения осуществляли согласно общепринятым методикам.
Экспериментальные данные обрабатывали статистическими методами с использованием программ Microsoft Exsel и Statistica 6,0.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
дифференциация исходного материала озимой твердой пшеницы на качество по величине SDS-седиментация;
-
корреляционный анализ SDS-седиментации с другими признаками качества;
-
наследование, изменчивость, степень и частота трансгрессивных форм по величине седиментационного осадка в гибридных комбинациях F1-F4;
-
реакция гибридных популяций F2-F4 на отбор, прогнозируемая и реализованная в них наследуемость, обоснование эффективности отбора в поколениях по SDS-тесту;
-
агробиологическая характеристика сортов озимой твердой пшеницы с разными значениями качества по SDS-седиментации.
Степень достоверности результатов исследования. Результаты экспериментальных исследований и выводы обосновываются большим объемом научной работы в полевых и лабораторных условиях. Проведенные исследования достоверны, научно обоснованы, подтверждаются системным подходом к исследованиям, обработкой результатов статистическими методами.
Личный вклад автора. Соискатель самостоятельно участвовал в выполнении научных исследований по теме диссертационной работы, разрабатывал программы исследований. Осуществлял подбор методик и схем экспериментов, статистическую и математическую обработку результатов исследований, проводил теоретическое обобщение полученных результатов, собирал литературные данные, делал выводы.
Апробация работы и публикации результатов. Исследования проводились в 2012-2014 гг. в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (ФГБНУ ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко) по теме: «Изучение и использование исходного материала по SDS-седиментационному тесту в селекции озимой твердой пшеницы на качество». Результаты данной работы были доложены на: конференции молодых учёных ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» «Первые шаги в науку» (г. Зерноград, 2014 г.); ежегодной научной конференции Ростовского общества генетиков и селекционеров (г. Ростов-на-Дону, 2014г.); Всерос-5
сийской научной конференции «Научно-техническое обеспечение АПК Юга России» (г. Зерноград, 2014-2016 гг.); II Международной научно-практической конференции молодых ученых, преподавателей, аспирантов, студентов «Инновационные разработки молодых ученых для развития агропромышленного комплекса России и стран СНГ» (г. Краснодар, 2014 г.); научно-образовательной конференции молодых ученых «Инновационные биотехнологии в развитии АПК» (г. Краснодар, ФГБНУ «ВНИИБЗР», 2015 г.); международной научно-практической конференции «Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (п. Персиановский, 2015 г.); V Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки XXI века» (г. Москва, 2015 г.)
По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в т.ч. 5 – в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получено 5 авторских свидетельств, 5 патентов на сорта Оникс, Киприда, Диона, Тейя, Эйрена.
Структура и объем диссертации