Реферат: Селекция ячменя пивоваренного направления
Министерство сельского хозяйства РФ
______________
Московскаясельскохозяйственная академия имени
К.А.Тимирязева
Кафедра селекции исеменоводства полевых культур
Селекция ячменяпивоваренного направления
Выполниластудентка 56-й группы
ПомякшеваЛ.В.
Руководитель
Рубец В.С.
Москва 2003
ВведениеИз Приказа Министерствасельского хозяйства и продовольствия РФ № 278 от 18.03.2002 г. «О проектеотраслевой целевой Программы обеспечения устойчивого производства пивоваренногоячменя и солода в РФ на 2002 - 2005 гг.и на период до 2010 г.»:
«…в связи с ростомпроизводства пива в России резко возрос спрос на качественное ивысокотехнологичное сырье: солод и пивоваренный ячмень.
Общая потребность впивоваренной отрасли в 2001 г. составила 1 млн. тонн ячменного солода, чтосоответствует 1,4 млн. т пивоваренного ячменя. В настоящее время из-занизкокачественного отечественного ячменя производство солода в России непревышает 400 тыс. т в год. Разница покрывается за счет зарубежных поставок.Около 70% пива производится на импортном сырье…»
Из решения коллегии:
«…2…разработать нормативныедокументы по государственным стандартам на пивоваренный ячмень, солод и пивосогласно современным международным требованиям».
«…3…обеспечить доработку идальнейшую реализацию проекта подпрограммы научного обеспечения «Пивоваренныйячмень и солод», обратив особое внимание на ускорение работы по селекции исеменоводству высокотехнологичных в пивоварении сортов ячменя, доработкутехнологий его возделывания, доработку и хранение, а также на подготовкукадров».[13]
Биохимия иморфофизиологические особенности строения зерновки ячменя лучше, чем у зернадругих культур, подходят для промышленной технологии производства пива.[6]
В России впервые научныеисследования по пивоварению были проведены выдающимся ученым-агрономом А.Г.Болотовым. В 1733 г. он опубликовал труд «Исследования пивоваренныхматериалов». В своих исследованиях он делал основной упор на содержание белка вячмене, утверждая, что оно должно быть максимально низким.[5]
Современные зарубежныеученые пришли к выводу, что важно нестолько количество белка, сколько его качество. И высокобелковые сорта ячменядают хорошее пиво, если их выращивают при благоприятных условиях. Известно, чтов Чехии предусмотрены две технологии пивоварения: из высокобелкового инизкобелкового ячменя.[5]
Особого развития селекцияпивоваренного ячменя в России не получила, в советское время все вниманиеселекционеров было направлено на выведение высокобелковых сортов кормовогоячменя. До 50-х гг. века в СССР вообщене было ГОСТа на пивоваренный ячмень. ВНИИСХ Юго-востока в свое время был выведен сорт ячменя Нутанс187, которыйотличался высокой засухоустойчивостью и довольно низкими пивовареннымикачествами. Из такого ячменя пиво получалось худшего качества и выход егоменьше.[6] В условияхСеверо-востока (Кировская обл.) в 30-40-х гг. XX века был выведен более-менееотвечающий требованиям пивоварения сорт ячменя Винер<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">.
Больше до 90-х г. XX века в этом направлении работы невелись.[14]В результате сейчас до 90 %солода - это импортируемое сырье, довольно дорогостояще. Кроме того, в Россиюсейчас везут семена зарубежных сортов и внедряют их в производство. Занеимением собственных фермерские хозяйства возделывают эти сорта, однако не всеони реализуют свою потенциальнуюпродуктивность в наших условиях. Но на самом деле уже сейчас направлениеселекции ячменя на пивоваренные цели в России развивается, все как обычноупирается в финансирование отрасли.
Сорта ячменя пивоваренногонаправления оцениваются более чем по двадцати показателям, однако основных - несколько, на которые и ориентируются селекционеры, отбирая исходныйматериал и проводя отбор в полученных популяциях. Это признаки:
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
(не менее 75-78%)·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
[1]Кроме этих признаковследует принимать во внимание и то, что ячмень в России должен обладать высокойзасухоустойчивостью, особенно в Юго-восточных районах РФ.
Глава 1. Почвенно-климатические условия зон веденияселекции
В России селекция пивоваренного ячменя ведется в основном в Европейскойчасти, в Поволжье: Пензенская, Саратовская, Кировская области, в Краснодарскомкрае, в Ростовской области.
Общая отличительная черта климата Поволжья – это летние засухи, привысоких температурах обычно выпадает небольшое количество осадков (см. таблица1).
Основные почвенно-климатические условия районов селекции[1]
Таблица 1
Район
сред. t◦С
зимой
сред. t◦С
летом
сред. кол-во
осадков
за вегет.пер.
почвы
Кировская обл.
-13..-15ºС
+17..+20ºС
350-400 мм
Дерново-подзолистые
среднесуглинистые
Пензенская обл.
-11..-13ºС
+20..+22ºС
380-450 мм
Черноземы
обыкновенные
Саратовская обл.
-11..-13ºС
+23..+25ºС
150-200 мм
Черноземы
обыкновенные
Чувашская респ.
-12..-14ºС
+18..+20ºС
350-400 мм
Дерновые
Средне- и тяжелосуглинистые, серые лесные
Ростовская обл.
-5..-8ºС
+24..+26ºС
300-400 мм
Черноземы
обыкновенные
Краснодарский край
-3..-5ºС
+24..+27ºС
500-800 мм
Черноземы
Южные и
обыкновенные
В каждом из этих районовблагоприятны условия для возделывания многих с/х культур, в том числе и ячменя,но возникают определенные трудности, связанные со спецификой климата. Особенноэто касается Поволжья и близлежащих районов. Здесь лимитирующим факторомявляется недостаток влаги, особенно в весенне-летний период. В связи с этимвыводимый и районируемый в этих районах ячмень должен быть еще изасухоустойчив.
В зимний период во многие годы формируется тонкий неустойчивый снежныйпокров, а морозы бывают довольно сильные. Поэтому предпочтение здесь отдаютяровому ячменю, хотя озимый в большей степени отвечает требованиям пивоварения,да и урожайность у него выше. Считают, что пивоваренный ячмень не должен бытьскороспелым, с увеличением длины вегетационного периода снижается содержаниебелка в зерне, и отбор по признаку «продолжительность периода всходы –колошение» надо проводить в ранних гибридных популяциях.[11] Однако в условиях недостатка влагидлительный вегетационный период не позволяет сформировать полноценное зерно,поэтому предпочтительнее скороспелые формы.[12]
Следующая сложность заключается в том, что в Европейской части Россиинаблюдается тенденция повышения накопления в зерне белка с запада на восток.Этому способствуют и климатические условия территорий. Когда в СССР активновелась селекция ячменя кормового направления, это было очень кстати, посколькувыводили прежде всего высокобелковые сорта, со сбалансированным содержаниемаминокислот. И центры селекции ячменя возникали преимущественно в Восточной(точнее, Юго-восточной) части европейской России (высокие температуры в летнийпериод и низкая влажность способствуют накоплению белка). Однако пивоваренныйячмень, как уже упоминалось, должен содержать как можно меньше белка исоответственно больше сахаров. И этого нужно добиваться в тех же условиях.
Что касается Краснодарского края, то там в связи с теплой зимой есть возможностьвыращивать озимый ячмень и вести селекцию. На сегодняшний день этот районсчитается одним из самых перспективных в области селекции пивоваренного ячменя.
Селекция и возделывание пивоваренных сортов ячменя за рубежом наблюдаетсяпо всей Европе, особенно в Германии, Франции, Чехии, Венгрии. Там благоприятныеклиматические условия (теплые зимы, не очень высокие летние температуры идостаточно осадков), почвы преимущественно черноземные и каштановые. И в этихрайонах селекция ведется гораздо активнее, чем в России, однако попыткиинтродукции зарубежных сортов в российские условия показали, что даже самыеурожайные и пластичные сорта приживаются плохо, урожаи снижаются.
Глава 2. Исходный материал и методы созданияпопуляций для отбора
Как было сказано ранее, до 90-х гг. XX века селекция ячменя пивоваренного в России практически невелась. В начале 90-х в поисках форм снужными хозяйственными признаками начали исследовать коллекции ВНИИРа им.Вавилова, в которую входят сортообразцы, собранные по всему миру.. Работывелись в Пензенском НИИСХ, в Кировской области (НИИСХ Северо-востока) и вдругих институтах и опытных станциях.
ВКраснодарском НИИСХ прежде всего начали выяснять, какой из сортотипов ячменялучше всего отвечает требованиям пивоварения. В результате выяснилось, что внаибольшей степени этим требованиям отвечает двурядный озимый сортотип (Масса1000 зерен — 38-48 г, крупность - 78 –94%, содерж. белка 9 – 12%, экстрактивность – 75 – 80%).[14]
В НИИСХ Северо-востока изучалось более 100 сортообразцов коллекции. Длясравнения за стандарт были приняты районированные в Кировской и Вологодскойобласти сорта ярового ячменя Биос-1, Абова. Большинство исследуемых генотиповне отличалось продуктивностью. Были отмечены как высокоурожайные сорта Тутейши(Беларусь), Sema1 (Дания),Natasha, Sigma (Франция) - 50 иболее ц/га (выше st на20-30%). Кроме того, данные образцы были устойчивы к полеганию, что такженеобходимо пивоваренному ячменю. До 10% протеина содержат сорта Sigma<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">,
Delta<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">.Экстрактивность 78-79% усортов Perun (Чехия), Frida<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">,Delta<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">,Natasha<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">.Повышенным качеством отличались и российские сорта ячменя: Зазерский 85,Одесский 115, новый сорт Джин.[14]Лучшие сортообразцы были вовлечены в селекцию и скрещивались срайонированными и перспективными сортами ячменя.[14]
В ПензНИИСХ в 1994-1996 гг. также исследовались образцы из коллекцииВНИИРа. Здесь за стандарт приняли сорта Одесский 100 и Прерия. Большая частьисследуемого материала имела «плавную» изменчивость по всем признакам. Отбиралиисходный материал по числу зерен в колосе и массе зерна с единицы площади.Предпочтительно крупное выровненное зерно (М 1000 зерен – 45-55 г) и хорошаяозерненность колоса (выше22-25 шт.). Скороспелые, устойчивые к полеганию сорта: Ноктюрн, Темп, Омский 88, Скиф. Низким содержаниембелка на фоне остальных отличались сорта Джин, Одесский 115, Престиж, Sema1, Senoz (Дания),[12] Омский 85, Brier (США), Кедр, гибридДонецкий 8*Irene. Усортов Кедр, Харьковский 99, Нутанс 642, Одесский 115 наблюдалась повышеннаяэкстрактивность и высокая энергия прорастания. Представленные сорта быливовлечены в селекцию высокопродуктивных сортов пивоваренного ячменя.[8]
На Краснокутской селекц.-опытной станции (Саратовская обл.) еще в 1984 г.был получен сорт-донор пивоваренных качеств (малопродуктивный): Одесский 111,при создании которого использовался высококачественный сорт Эльгина. В 1986 г.была получена линия 642: Одесский 111/Донецкий 4/ Донецкий 8, и впоследствиивывели сорт Нутанс 642, превышавший Нутанс 187 по всем качествам.[6]
ВЧешской республике селекция ячменя на пивоваренные качества ведется уже более120 лет. И там также подтверждено, что наилучшими пивоваренными качествамиобладают сорта озимого двурядного сортотипа ячменя (испытания 1992 – 1995 гг.),но в условиях Чехии он имеет более низкую зимостойкость, чем многорядный.Зимостойкость таким образом – лимитирующий фактор селекции. Имеется и яровойпивоваренный ячмень, но при выращивании технологии возделывания озимого иярового ячменя сильно отличаются (различные дозы гербицидов, минеральныхудобрений и т.д.). При изучении исходного материала тестировали многорядный идвурядный ячмень, и выяснили, что белка в них примерно одинаковое содержание(10,6% и 11,4% соответственно), но экстрактивность многорядного - не достигает 80% и использовать его вдальнейшей селекции нецелесообразно. Хорошими пивоваренными качествамиотличались сорта чешской селекции: Marka, Marinka, Monaco<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;color:windowtext;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">.
[16]Входе работ были предприняты попытки идентифицировать гены, отвечающие захозяйственно ценные признаки ячменя. Большинство хозяйственно ценных признаковимеют полигенную природу. Генетическийанализ продолжительности периода «всходы – колошение» (связан с длинойвегетационного периода) показал, что чаще всего рецессивные гены отвечают заскороспелость, и преобладают аддитивные эффекты генов в наследовании сроковколошения. Изменчивость признака также находится под контролем генотипа, онпреобладает над взаимодействием «генотип*среда». Но тем не менее под влияниемусловий среды может иметь место перераспределение набора генов, отвечающих засроки колошения (лабильность аддитивно-доминантной системы генов).[11]Для идентификации генов также были созданымногомаркерные аналоги ячменя сорта Одесский 100 с донорными сегментамихромосом других сортов. Они создавалисьс использованием беккроссов, и при этом у аналогов сильно снижалась масса 1000зерен, но зато удалось идентифицировать нужные гены.[2]
Вселекции пивоваренного ячменя применялись методы, сходные с методами селекциикормового ячменя. Проводили простые, реципрокные и насыщающие скрещиванияячменей из разных экотипов[10], в НИИСХСеверо-востока проводят внутривидовую гибридизацию с вовлечением в процессвысокопродуктивных и адаптированных сортов, ежегодно испытываются от 50 до 80гибридных комбинаций.[14] В ПензНИИСХ с 1994 г. испытывают более 160комбинаций простых парных скрещиваний адаптированных местных сортов с лучшимиобразцами коллекции ВНИИРа.[8]
Присоздании сорта ярового ячменя Харьковский 99 в институте растениеводства им.В.Я. Юрьева было использовано сочетание методов внутривидовой гибридизации ихимического мутагенеза,[9]а гибриднаяпопуляция, из которой был отобран сорт Зерноградец 770 (Ростовская обл.), былаполучена путем скрещивания высокопродуктивных сортов местной селекции Маныч 459и Зерноградский 366.[15]В Краснодарском НИИСХ спомощью химического мутагенеза повышали в популяции массу 1000 зерен и впоследствии в М2 отбирали парыдля скрещивания на основе органолептической и визуальной оценки.[3]
Опытыпоказали, что отдаленная гибридизация, в отличие от внутривидовой, нужныхрезультатов не дала, и в настоящее время как метод селекции ячменя неиспользуется. Это отчасти связано и с биологией ячменя: ячмень – довольнострогий самоопылитель.
Глава 3. Методы отбора и оценки перспективных формВселекции ячменя на пивоваренные качества отбор ведется в основном из раннихпопуляций (2-4), гибридных или мутантных. Проводят индивидуальный отбор (сортЗерноградец 770, Харьковский 99: отбор элиты, сорта Краснодарского НИИСХ), отборведется по основным хозяйственно полезным признакам ячменя на пивоваренныецели. Кроме того, оценивали такиепризнаки, как морозостойкость и урожайность, принимая за стандарт местныеадаптированные сорта,[4]устойчивостьк болезням, устойчивость к полеганию (Зерноградец 770). Также сорт Зерноградец770 в экологических испытаниях вРостовской области (Северо-Донецкая опытная станция) и в Калмыкии (КалмыцкийНИИСХ) дал повышенные урожаи по сравнению со стандартом.[15]
Всортоиспытаниях также очень важны условия возделывания. При низком уровнеагротехники даже самые перспективные высокоурожайные сорта не дадутдостаточного урожая зерна надлежащего качества.
ВЧувашском НИИСХ были тестированы 5 районированных сортов пивоваренного ячменя:Биос 1, Гонар, Зазерский 85, Роланд, Эльф. Выяснилось, что зерно сорта Биос 1крупнее остальных, лучше по пивоваренным качествам, пленчатость зерна нижеостальных, семеноводство этого сорта вести удобнее, сорт имеет генетическуюустойчивость к пыльной головне. Но данный сорт лучше всего возделывать на югереспублики, на севере он не отвечает требованиям к пивоваренному ячменю. СортЭльф в этом плане более пластичен: при несколько более мелком зерне иповышенном (по сравнению с Биосом) содержании белка он дает устойчивые урожаи ина севере республики.
Какустановлено, очень важны в агротехнике удобрения: при внесении полных дозфосфора и калия азотом посевы лучше не перекармливать, во избежание накопленияизлишнего количества белка. Фосфор и калий же улучшают качество солода и,соответственно, пива. Агротехника – стандартная для ячменя, лучшиепредшественники – озимая и яровая пшеница, силосные, однако севооборотнесущественно влияет на зерно.[7]
ВыводыРезультатамиселекции ячменя на пивоваренные цели могут являться полученные сорта и линииячменя за период с 1988 по 2000 г., в большой степени отвечающие всемтребованиям пивоварения. Некоторые из них представлены в таблице 2 схарактеристиками зерна.
Некоторые сорта пивоваренного ячменя Таблица 2
Сорт,
линия
Ориги-
натор
М
1000з, г
Круп-
ность,%
Белок,
%
Пленча-
тость,%
Экстрак-
тивность,%
Вегет.
пер. дн.
Урожай-ность, ц/га
Аслан
Краснодарский
НИИСХ
48,6
91,7
11,2
79,3
К-10
— — — — | | — - — -
45,6
92,3
9,1
81,0
278315/Обзор
— — — — | | — - — -
49,6
91,7
10,0
78,1
Соната*305/2
— — — — | | — - — -
53,2
94,2
10,8
78,7
7587-86
НИИСХ Северо-востока
11,6
79,2
70
59,3
708-90
— — — — | | — - — -
12,4
77,4
65
57,7
Близнец
— — — — | | — - — -
10,2
79,5
Зерноградец770
Северо-Донецкая опыт. станция
52,6
11,7
79,0
85
41,5
Нутанс 278
Краснокутская
Селекц.-опытная станция
47,3
92,0
12,3
9,1
78,5
Харьковский99
Институт растениеводства им. Юрьева
49,3
94,8
10,9
7,7
80,5
Линии3587-86 и 708-90 получены соответственно в результате скрещивания сортов:Зазерский 85*Московский 3 и Джин*Одесский 115 соответственно. Сорт Джин вреестре с 1996 г. Засухоустойчив, среднеспелый, дает высококачественный солод.Районирован в Краснодарском крае, Ростовской обл., Северо-Кавказском регионе.[14]
ЛинияСоната*305/2 с 1999 г. – в Госсортоиспытании.[4]
СортХарьковский 99 – районирован в 1994 г. в Алтайском крае, Волгоградской иПензенской областях. Лесостепной экотип, включен в список пивоваренных сортов.[9]
Взаключении следует отметить еще раз, что селекция пивоваренного ячменя в России– перспективное направление, что она необходима, поскольку иначе российскаяотрасль пивоварения будет полностью зависеть от поставок дорогого импортногосырья (примерно такая ситуация наблюдается сейчас). Но основные задачи сейчасзаключаются не только в выведении пивоваренных сортов ячменя, но и внедрениеновых сортов в производство. Это позволит снизить затраты на производство пивав России и одновременно повысить его качество. И если программа ПравительстваРФ по обеспечению пивоваренной отрасли ячменем и солодом российскогопроизводства будет реально выполняться, то есть вероятность, что черезнесколько лет зарубежные сорта и сырье будут занимать в производстве гораздоменьший объем, чем в нынешнее время.
Список литературы
1.<span Times New Roman"">
2.<span Times New Roman"">
Масса зерновки у растений промежуточныхбеккроссов при создании многомаркерных аналогов ячменя сорта Одесский 100. //Изогенные линии и коллекции. Новосибирск,1993. стр. 112-1143.<span Times New Roman"">
Научный доклад по материалам докторскойдиссертации. Краснодар, 1997 г.4.<span Times New Roman"">
Перспективы селекции пивоваренных сортовячменя в Краснодарском крае. Краснодар, 2000 г. стр. 122-1245.<span Times New Roman"">
// Вестник РАСХН, 2001 г.№4. стр.84-866.<span Times New Roman"">
Саратов, 2001 г. стр.125-1277.<span Times New Roman"">
2000 г. стр.2098.<span Times New Roman"">
Селекция ярового ячменя в ПенНИИСХ // Научно-практическая конференция. Кинель,1997 г. стр. 40-419.<span Times New Roman"">
Яровой ячмень Харьковский 99. // Селекция и семеноводство, 1993 г. №5-6. стр. 28-2910.<span Times New Roman"">
// Селекция и семеноводство зерновых, зернобобовых и кормовых культур. 1983 г.стр.87-8811.<span Times New Roman"">
Мухордова М.Е.,Калашник Н.А. Генетический анализ иоценка сортов пивоваренного ячменя по срокам колошения. // Доклад VIII генетико-селекционной школы. Новосибирск, 2002 г. стр.289-29312.<span Times New Roman"">
Потокина С.А.Исходный материал для селекции ярового пивоваренного ячменя. // Научно-практическая конференция. Кинель,1997 г. стр.48-5013.<span Times New Roman"">
ПриказМинистерства сельского хозяйства и продовольствия РФ № 278 от 18.03.2002 г. «Опроекте отраслевой целевой Программы обеспечения устойчивого производствапивоваренного ячменя и солода в РФ на 2002 - 2005 гг. и на период до 2010 г.» // Информационный бюллетень Минсельхозпрома РФ. Москва. 2002 г., № 4. стр.23-2414.<span Times New Roman"">
Использование мирового генофонда в селекции пивоваренных сортов ячменя.// Материалы научно-практической конференции. Киров, 1999 г. стр. 115-11915.<span Times New Roman"">
СоколА.А., Филиппов Е.Г., Серебрянская В.П., Сокол Т.В., Матвиевская И.И. Яровой ячмень Зерноградец 770. // Селекцияи семеноводство. 2001 г., №1-2. стр.30-3116.<span Times New Roman"">
Spunar J<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">.<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">,Oborny J<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">., Spunarova M., Vaculova K. Sladovnick<span Lucida Console";mso-ansi-language:CS">ákvalita odrůd anovošlechtĕni ječmene oziméno (Пивоваренныекачествановыхсортовозимогоячменя) // Genetiko a šlechtěni , 1996 г., №2. стр. 107-114Оглавление
TOC o «1-3» h z Введение. PAGEREF _Toc37097914 h 2
Глава 1. Почвенно-климатические условия зонведения селекции. PAGEREF_Toc37097915 h 5
Глава 2. Исходный материал и методы созданияпопуляций для отбора. PAGEREF _Toc37097916 h 7
Глава 3. Методы отбора и оценки перспективных форм. PAGEREF _Toc37097917 h 10
Выводы… PAGEREF _Toc37097918 h 12
Список литературы… PAGEREF _Toc37097919 h 14