Введение к работе
Актуальность исследований. Особое внимание при выведении новых сортов риса в настоящее время уделяется показателям признаков качества зерна и крупы, относящимся к физико-химическим, в том числе технологическим (стекловидность и трещиноватость эндосперма, плёнчатость, форма и размеры зерновки, выход крупы), биохимическим (содержание амилозы и белка), пищевым и кулинарным достоинствам крупы.
Показатели качества зерна определяются требованиями производителей и потребителей рисопродуктов и различаются в отношении пищевых, кулинарных и технологических предпочтений. На всех этапах селекционного процесса исходный материал оценивается по признакам качества: физико-химическим, структурно-механическим, биохимическим, технологическим. Традиционные кухни стран, где в пищу используются рисопродукты, сильно различаются. Например, в Италии - это ризотто и паэлья, в России - плов и каша, в Японии - суши, роллы, лепешки и др. Для того, чтобы удовлетворить спрос всех групп потребителей, требуется рис различных кулинарных достоинств.
Одними из признаков, определяющих кулинарные достоинства крупы риса, являются относительное содержание амилозы в крахмале и морфологические характеристики зерновки. В мировых селекционных центрах ведется селекция сортов риса с разным морфотипом зерновки (короткозерные, среднезерные, длиннозерные) и с различным содержанием амилозы в крахмале. Сорта риса, допущенные к использованию на территории РФ, характеризуются средней крупностью и имеют низкое содержание амилозы. Выше 90 % сортов - короткозерные. В связи с этим актуальным является создание исходного материала с крупной зерновкой, относящихся к группам средне- и длиннозерных и содержащих более 21 % или не содержащих амилозы в крахмале (сорта функционального назначения).
Цель и задачи исследований. Цель работы: комплексное исследование исходного материала риса по био-, физико-химическим, анатомо-морфологическим признакам для селекции сортов с различным содержанием амилозы и морфологическими характеристиками зерновки.
Для достижения цели решали задачи:
- изучить исходный материал риса по биометрическим признакам, относящимся к морфологическим характеристикам растения, для селекции на качество;
изучить исходный материал риса по физико-химическим характеристикам, относящимся к технологическим признакам качества;
- изучить биохимический состав зерна у линий, сортообразцов и
современных сортов риса отечественной и зарубежной селекции по
содержанию амилозы и белка;
- изучить амилографические характеристики крахмала зерновки линий,
сортообразцов и сортов риса;
- изучить и определить анатомо-морфологические характеристики
сколов эндосперма зерновки исходного материала риса;
выделить доноры селекционно-ценных признаков;
выявить взаимосвязь физико-химических и биохимических признаков зерна и крупы;
разработать интегральные модели по комплексу физико-химических и биохимических признаков.
Научная новизна. Исследования в области селекции сортов риса с различным содержанием амилозы являются новым направлением для культуры риса отечественного рисоводства. Проведено комплексное исследование исходного материала риса по физико-химическим, анатомо-морфологическим и биохимическим признакам с целью создания сортов с различным содержанием амилозы и морфологическими характеристиками зерновки. Изучена взаимосвязь физико-химических и биохимических признаков риса. Выявлены сорта и сортообразцы, которые максимально приближены к соответствующей модели.
Выявлены лучшие образцы для использования их в селекции сортов риса с различным содержанием амилозы и морфологическими характеристиками зерновки. Обоснована целесообразность создания новых сортов риса специального назначения с высокими технологическими показателями для производства детского и диетического питания.
Практическая значимость. Исследования исходного материала риса (сортов отечественной и зарубежной селекции, сортообразцов и линий) позволили выделить образцы, обладающие отдельными ценными физико-химическими, анатомо-морфологическими и биохимическими признаками для селекционного процесса создания сортов с различным содержанием амилозы и морфологическими характеристиками зерновки.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Комплексная оценка исходного материала риса по
морфологическим, физико-химическим, биохимическим признакам для
селекции на качество.
Взаимосвязь физико-химических и биохимических признаков зерна и крупы.
Интегральные модели доноров селекционно-ценных признаков.
Апробация работы. Результаты исследований ежегодно заслушивались на заседаниях методической комиссии селекционного центра ГНУ ВНИИ риса РАСХН (2009-2011 гг.). Положения по теме диссертации были представлены в Материалах XVIII и XIX Международных симпозиумов "Нетрадиционное растениеводство. Селекция. Охрана природы. Эниология. Экология и здоровье" (Алушта, 2009, 2010 гг); на Международной научно-практической конференции "Селекция сортов риса, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам для стран умеренного климата и Центральной Азии" (ГНУ ВНИИ риса РАСХН, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции "Современные методы и проблемы селекции, и технологии возделывания зерновых и кормовых культур" (Зерноград, 2011 г); на VI и VII Международной конференции "Факторы экспериментальной эволюции организмов" (Крым, Украина, 2010 и 2011 гг.); на I, III, IV и V Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" (Краснодар, КГАУ, 2007, 2009, 2010, 2011 гг.); на III Международной научно-практическая конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов "Инновационные процессы в АПК", посвященной 50-летию образования аграрного факультета РУДН (Москва, РУДН, 2011); на Всероссийской юбилейной научно-практической конференции, посвященной 50-летию ГНУ Адыгейского НИИСХ Россельхозакадемии «Устойчивое развитие АПК в современных условиях юга России» (Майкоп, 2011).
По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, изложения и обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа изложена на 146 страницах, содержит 51 таблицу и 30 рисунков. Список литературы включает 141 наименование, в том числе 44 - иностранных авторов.
Материалом исследования служили сорта: Лиман, Рапан, Кумир, Виола, Виолетта, Тайбоне (Таиланд); сортообразцы: ВНИИР 10178 остистая и безостая формы; Джон Дир (Бразилия); сортообразцы - потомство родителей со средне-высоким содержанием амилозы в зерне, в том числе -СПСУ-10-1750а (высокорослая и среднерослая формы), СПСУ-10-2228, СПСУ-10-2245, СПСУ-10-2948, СПСУ-10-3035, СПСУ-10-3037; глютинозные сортообразцы: Г-24-1 (короткозерная и среднезерная формы);
Лебедь-3, Лебедь-1, Лебедь-2 (коллекции ВНИИ риса, селекции Приморского НИИ сельского хозяйства); белозерные линии спонтанного крупнозерного гибрида (СКГ); белозерный крупнозерный образец Крузер 8 (Дон 11528), любезно предоставленный доктором сельскохозяйственный наук П.И. Костылевым (ВНИИ зерновых культур им. Калиненко, г. Зерноград).
Были определены и изучены биометрические, относящиеся к морфологическим, физико-химические, относящиеся к технологическим, биохимические и анатомо-морфологические признаки зерна и крупы риса: длина метелки, число колосков в метелке, пустозерность, масса зерна с метелки, масса 1000 а. с. зерен, пленчатость, стекловидность, трещиноватость, индекс зерновки, содержание амилозы, амилографические характеристики крахмалистой пасты, содержание белка в зерен и крупе, кристалличность эндосперма по сколу зерновки.
Стандартными методами определяли: длину метелки, число колосков в метелке, пустозерность, массу зерна с метелки [Дзюба В.А., 2010], массу 1000 зерен а.с.зерен, пленчатость, стекловидность, трещиноватость; индекс зерновки - с помощью програмы WinSEEDLE; содержание амилозы - по В.О. Juliano; амилографические характеристики крахмалистой пасты - на микровискоамилографе Брабендера; содержание белка - методом Кьельдаля на приборе Кьельтек 2300; кристалличность эндосперма изучали по сколам зерновки с помощью микроскопа МБИ-6. Все вычисления были выполнены с использованием программы STATISTICA 6.0 и StatGraf с помощью методов дисперсионного, дискриминантного, регрессионного и кластерного анализов.
