vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2024-3-61-70vir-nw-2027Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESЭкспресс-оценка основных хозяйственно значимых показателей в зерне озимых и яровых форм тритикале с помощью инфракрасной спектроскопииRapid assessment of main agronomic indicators in the grain of winter and spring forms of triticale using infrared spectroscopyhttps://orcid.org/0000-0003-3274-7662ПоповВ. С.PopovV. S.

Виталий Сергеевич Попов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник 

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Vitaliy S. Popov, Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

v.popov@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4920-3904КоньковаН. Г.KonkovaN. G.

Нина Григорьевна Конькова, научный сотрудник 

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Nina G. Konkova, Researcher 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

n.konkova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3992-5353ШеленгаТ. В.ShelengaT. V.

Татьяна Васильевна Шеленга, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник 

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Tatiana V. Shelenga, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

tatianashelenga@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2762-2777ХореваВ. И.KhorevaV. I.

Валентина Ивановна Хорева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник 

190000, СанктПетербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Valentina I. Khoreva, Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

horeva43@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8870-121XКибкалоИ. А.KibkaloI. A.

Илья Анатольевич Кибкало, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник 

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Ilya A. Kibkalo, Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

i.kibkalo@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0009-0000-7218-3473ГаджимагомедоваМ. Х.GadjimagomedovaM. Kh.

Мина Ханмирзаевна Гаджимагомедова, младший научный сотрудник 

368612, Республика Дагестан, Дербентский район, с. Вавилово

Mina Kh. Gadjimagomedova, Associate Researcher 

Derbent 368612

mina.khanmirzayevna@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0005-3581-1342СуварянЛ. Г.SuvaryanL. G.

Люсине Гагиковна Суварян, аспирант; старший научный сотрудник, заместитель директора

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44;3103 Армения, Ширакская область, община Ахурян

Lusine G. Suvaryan, Postgraduate Student; Senior Researcher, Deputy Director 

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000;Akhuryan Community, Shirak Marz 3103

suvaryanl@mail.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, Dagestan Experiment StationRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова; Гюмрийская селекционная станцияРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources; Gyumri Breeding StationRussian Federation20241810202418536170Copyright © Попов В.С., Конькова Н.Г., Шеленга Т.В., Хорева В.И., Кибкало И.А., Гаджимагомедова М.Х., Суварян Л.Г., 20242024Попов В.С., Конькова Н.Г., Шеленга Т.В., Хорева В.И., Кибкало И.А., Гаджимагомедова М.Х., Суварян Л.Г.Popov V.S., Konkova N.G., Shelenga T.V., Khoreva V.I., Kibkalo I.A., Gadjimagomedova M.K., Suvaryan L.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/2027

Актуальность. Получены калибровочные модели для экспресс-оценки хозяйственно ценных показателей (цветность, зольность, влажность, содержание белка, крахмала, амилозы, клетчатки) в зерновках озимых и яровых форм тритикале из коллекции ВИР методом ближней инфракрасной спектроскопии (БИК-спектроскопии). С помощью разработанных калибровочных моделей можно будет определить направление наиболее оптимального использования отдельных образцов тритикале. Материалы и методы. Показатели хозяйственной ценности (цветность, зольность, влажность, содержание белка, крахмала, амилозы, клетчатки) изучались на выборке из 32 образцов зерна озимых и яровых форм тритикале (Triticosecale Wittm. & A. Camus), репродуцированных в 2021–2022 гг. на Дагестанской опытной станции – филиале ВИР Калибровочные модели для определения цветности, зольности, влажности, содержания белка, амилозы, крахмала, клетчатки в зерне тритикале созданы на базе ИК-анализатора MATRIX-I (Bruker Optics, Германия). Калибровочные модели разрабатывались на основе значений, полученных классическими методами биохимического анализа, принятыми в ВИР. Результаты. Достоверность калибровочных моделей проверялась на рандомно взятой партии образцов зерна тритикале путем сравнения результатов, полученных с помощью новых калибровок и методов биохимического анализа. В результате проверки установлено, что показатели, полученные с помощью калибровочных кривых для определения содержания белка и зольности, являлись достоверными, другие модели нуждаются в доработке. Заключение. Калибровочные модели для определения белка и зольности, полученные с помощью ИК-анализатора MATRIX-I, могут применяться для экспресс-оценки зерна озимых и яровых форм тритикале. Использование метода дает возможность ускорить процесс получения характеристики культуры по ряду основных хозяйственно ценных показателей и сохранить ценный селекционный материал.

Background. Calibration models were developed for rapid assessment of crucial agronomic indicators in the grain of winter and spring triticale from the VIR collection using near-infrared spectroscopy (NIRS). These calibration models will enable users to find the most optimal utilization trends for individual triticale accessions. Materials and methods. Indicators of agronomic value (coloration, moisture, and the content of ash, protein, starch, amylose and fiber) were studied on a set of 32 grain samples collected from winter and spring triticale forms (Triticosecale Wittm. & A. Camus) reproduced in 2021–2022 at the Dagestan Experiment Station, a branch of the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR). Calibration models for the assessment of the said agronomic characters in triticale grain were developed on the platform of the MATRIX-I IR analyzer (Bruker Optics, Germany) and based on the values obtained by classical methods of biochemical analysis adopted at VIR. Results. Reliability of the calibration models was tested on a randomized batch of triticale grain samples: the results of the new calibrations were compared with those of the conventional biochemical analysis. This verification showed that the data obtained through the use of calibration curves were reliable for protein and ash content, while other models required further improvement. Conclusion. Calibration models for measuring protein and ash content developed on the basis of the MATRIX-I IR analyzer can be used to perform rapid assessment of the winter and spring triticale grain. This method makes it possible to accelerate the process of obtaining crop characteristics for a number of basic agronomic characters and preserve valuable breeding material.

яровые и озимые формы тритикалекалибровочная модельметод БИК-спектроскопиицветностьзольностьвлажностьбелоккрахмаламилозаклетчаткаspring and winter triticale formscalibration modelnear-infrared spectroscopycolorationash contentproteinmoisturestarchamylasefiberработа выполнена при финансовой поддержке государственного проекта «Хлеба России» (соглашение № 075-15-2021-1066 от 28 сентября 2021 г.).the work was supported by the funds of the state project “Bread of Russia” (Agreement No. 075-15-2021-1066 of September 28, 2021).ReferencesAbd Manaf F.Y., Chung A.Y.K. Automatic crude oil dilution control with premium oil segregation using near infrared (NIR) on-line system. Journal of Oil Palm Research. 2018;30(2):306-314. DOI: 10.21894/jopr.2018.0012Abd Manaf F.Y., Chung A.Y.K. Automatic crude oil dilution control with premium oil segregation using near infrared (NIR) on-line system. Journal of Oil Palm Research. 2018;30(2):306-314. DOI: 10.21894/jopr.2018.0012Баташева Б.А., Абдуллаев Р.А. Урожайность ячменя в условиях орошаемого земледелия Южного Дагестана. Проблемы развития АПК региона. 2012;11(3):9-13.Batasheva B.A., Abdullaev R.A. Barley yield under irrigated agriculture condition in Southern Dagestan (Urozhaynost yachmenya v usloviyakh oroshayemogo zemledeliya Yuzhnogo Dagestana). Problemy razvitiya APK regiona = Problems of Development of the Regional Agro-Industrial Complex. 2012;11(3):9-13. [in Russian]Чикида Н.Н., Охотникова Т.В., Бекиш Л.П., Упелниек В.П., Градсков С.М., Завгородний С.В. и др. Характеристика разногеномных тритикале по физикобиохимическим и хлебопекарным качествам. Здоровье – основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2015;10(2):1032-1042.Chikida N.N., Okhotnikovа T.V., Bekish L.P., Upelniek V.P., Gradskov S.M., Zavgorodny S.V. et al. Characterization of various triticale genomes according to their physicochemical and baking qualities (Kharakteristika raznogenomnykh tritikale po fizikobiokhimicheskim i khlebopekarnym kachestvam). Zdorovye – osnova chelovecheskogo potentsiala: problemy i puti ikh resheniya = Health – the Base of Human Potential: Problems and Ways to Solve Them. 2015;10(2):1032-1042. [in Russian]Ефименко С.Г., Ефименко С.К. Определение содержания масла и влаги в семенах горчицы с помощью ИК-спектрометрии. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2019;4(180):36-44. DOI: 10.25230/2412-608Х2019-4-180-36-44Efimenko S.G., Efimenko S.K. Determination of oil and moisture contents in mustard seeds using IR spectrometry. Oil Crops. Scientific and Technical Bulletin of VNIIMK. 2019;4(180):36-44. [in Russian] DOI: 10.25230/2412-608Х2019-4-180-36-44Ефименко С.Г., Ефименко С.К. Экспресс-оценка массовой доли масла и содержания основных жирных кислот масла в семенах сурепицы с помощью ИК-спектрометрии. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2022;1(189):34-44. DOI: 10.25230/2412-608X-2022-1-189-34-44Efimenko S.G., Efimenko S.K. Express-estimation of oil content and the main fatty acid contents in oil of turnip rape seeds using IR-spectrometry. Oil Crops. Scientific and Technical Bulletin of VNIIMK. 2022;1(189):34-44. [in Russian] DOI: 10.25230/2412-608X-2022-1-189-34-44Ефименко С.Г., Ефименко С.К., Кучеренко Л.А., Нагалевская Я.А. Экспресс-оценка содержания основных жирных кислот в масле семян рапса с помощью ИК-спектрометрии. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2015;4(164):35-40.Efimenko S.G., Efimenko S.K., Kucherenko L.A., Nagalevskaya Ya.A. Quick-assay of the content of the main fatty acids in oil of rapeseed seeds by means of IR-spectrometry. Oil Crops. Scientific and Technical Bulletin of VNIIMK. 2015;4(164):35-40. [in Russian]Ефименко С.Г., Кучеренко Л.А., Ефименко С.К., Нагалевская Я.А. Оценка основных показателей качества семян сои с помощью ИК-спектрометрии. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2016;3(167):33-38.Efimenko S.G., Kucherenko L.A., Efimenko S.K., Nagalevskaya Ya.A. Evaluation of the general qualitative traits of soybean seeds using IR-spectrometry. Oil Crops. Scientific and Technical Bulletin of VNIIMK. 2016;3(167):33-38. [in Russian]Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд. Ленинград: Агропромиздат; 1987.Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P., Peruanskiy Yu.V., Lukovnikova G.A., Ikonnikova M.I. Methods of biochemical research in plants (Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy). A.I. Ermakov (ed.). 3rd ed. Leningrad: Agropromizdat; 1987. [in Russian]ГОСТ 10967-2019. Межгосударственный стандарт. Зерно. Методы определения запаха и цвета. Москва: Стандартинформ; 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200166587 [дата обращения: 14.03.2024].GOST 10967-2019. Interstate standard. Grain. Methods for determination of odour and colour. Moscow: Standartinform; 2019. [in Russian] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200166587 [дата обращения: 14.03.2024].ГОСТ 32749-2014. Межгосударственный стандарт. Семена масличные, жмыхи и шроты. Определение влаги, жира, протеина и клетчатки методом спектроскопии в ближней инфракрасной области. Москва: Стандартинформ; 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200111470 [дата обращения: 14.03.2024].GOST 32749-2014. Interstate standard. Oilseeds, oilcakes and oilmeals. Determination of moisture, oil, protein and fiber by Near-Infrared Reflectance. Moscow: Standartinform; 2019. [in Russian] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200111470 [дата обращения: 14.03.2024].Грабовец А.И., Крохмаль А.В. Тритикале: монография. Ростов-на-Дону: Юг; 2019.Grabovets A.I., Krokhmal A.V. Triticale: monograph (Tritikale: monografiya). Rostov-on-Don: Yug; 2019. [in Russian]Груздев Л.Г., Жебрак Э.А., Новиков Н.В. Фракционный аминокислотный состав и биологическая ценность белков зерна тритикале в процессе его формирования. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1976;(2):98-109.Gruzdev L.G., Zhebrak E.A., Novikov N.V. Fractional amino acid composition and biological value of triticale grain proteins in the process of its formation (Fraktsionny aminokislotny sostav i biologicheskaya tsennost belkov zerna tritikale v protsesse yego formirovaniya). Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 1976;(2):98-109. [in Russian]Heise H.M. Donald A. Burns, Emil W. Ciurczak (Eds.): Handbook of near-infrared analysis, 3rd ed. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2009;393:1387-1389. DOI: 10.1007/s00216-008-2580-0Heise H.M. Donald A. Burns, Emil W. Ciurczak (Eds.): Handbook of near-infrared analysis, 3rd ed. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2009;393:1387-1389. DOI: 10.1007/s00216-008-2580-0Казаков Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки. Москва: Колос; 1980.Kazakov E.D. Biochemistry of grain and its processed products (Biokhimiya zerna i produktov yego pererabotki). Moscow: Kolos; 1980. [in Russian]Khoreva V.I., Popov V.S., Kon’kova N.G. Application of the IR spectrometry method in the screening study of various oat species. Ecological genetics. 2022;20(4):349-357. DOI: 10.17816/ecogen108503Khoreva V.I., Popov V.S., Kon’kova N.G. Application of the IR spectrometry method in the screening study of various oat species. Ecological genetics. 2022;20(4):349-357. DOI: 10.17816/ecogen108503Кондратенко Е.П., Константинова О.Б., Соболева О.М., Ижмулкина Е.А. Накопление углеводов и жира в зерне озимых культур в зависимости от сортовых особенностей. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015;8(130):27-34.Kondratenko Ye.P., Konstantinova O.B., Soboleva O.M., Izhmulkina Ye.A. Carbohydrate and fat accumulation in the grain of winter crops depending on varietal features. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2015;8(130):27-34. [in Russian]Куркиев У.К. Актуальные проблемы селекции тритикале и создание нового исходного материала. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2000;158:44-58.Kurkiev U.K. Actual problems of triticale breeding and creation of new initial material. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2000;158:44-58. [in Russian]Мережко А.Ф., Удачин Р.А., Зуев Е.В., Филатенко А.А., Сербин А.А., Ляпунова О.А., Косов В.Ю., Куркиев У.К., Охотникова Т.В., Наврузбеков Н.А., Богуславский Р.Л., Абдулаева А.К., Чикида Н.Н., Митрофанова О.П., Потокина С.А. Пополнение, сохранение в живом виде и изучение мировой коллекции пшеницы, эгилопса и тритикале: методические указания / под ред. А.Ф. Мережко. Санкт-Петербург: ВИР; 1999.Merezhko A.F., Udachin R.A., Zuev E.V., Filatenko A.A. Serbin A.A., Lyapunova O.A., Kosov V.Yu., Kurkiev U.K., Okhotnikova T.V., Navruzbekov N.A., Boguslavskiy R.L., Abdulaeva A.K., Chikida N.N., Mitrofanova O.P., Potokina S.A. Replenishment, preservation in living form and study of the world collection of wheat, Aegilops and triticale: guidelines (Popolneniye, sokhraneniye v zhivom vide i izucheniye mirovoy kollektsii pshenitsy, egilopsa i triticale: metodicheskiye ukazaniya). A.F. Merezhko (ed.). St. Petersburg: VIR; 1999. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.