Оценка образцов ячменя на содержание β-глюканов в зерне и другие ценные признаки в условиях Восточной Сибири

Актуальность. Центральное место в селекции занимает проблема повышения качества зерна для создания сортов ячменя кормового, крупяного и пивоваренного направлений.  Цель  исследований  состояла  в выявлении образцов ячменя с минимальным и максимальным содержанием  β-глюканов  в зерне  в сочетании  с улучшенными другими ценными признаками. 

Материалы  и  методы.  Объектом  анализа  служили 18 пленчатых и 8 голозерных образцов ячменя коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) различного эколого-географического происхождения, которые выращивали в условиях Восточной Сибири в 2016–2018 гг. 

Результаты и обсуждение. По минимальному значению рассматриваемого качественного признака (3,18–3,43%) выделены  сорта  сибирской  селекции –  ‘Маяк’  (к-29622, Красноярский край), ‘Тарский3’ (к-30719, Омская обл.) и сорт ‘AC Albright’ (к-30599,  Канада), по максимальному (5,06–5,21%) – голозерные  образцы  Нудум 155 (к-13328, Украина) и ‘Нудум 95’ (к-31125, Челябинская обл.).  Наибольшее содержание белка в зерне (16,63–18,36%)  выявлено  у образцов  Нудум155, Нудум 7566 (к-29453, Киргизия) и ‘Нудум 95’ (к-31125, Челябинская обл.). Одновременно высоким содержанием β-глюканов и белка в зерне характеризовались образцы Нудум 155 и ‘Нудум 95’. Скороспелость и повышенную урожайность показали образцы – ‘Тарский 3’, ‘Колчан’ (к-31039,  Алтайский  край), ‘Золотник’ (к-30845, Алтайский край), ‘Абалак’ (Красноярский край, Тюменская обл.), ‘AC Albright’ (Канада). 

Заключение. По содержанию β-глюканов в зерне в сочетании с другими ценными характеристиками представляют интерес для селекции на совершенствование сортов фуражного направления образцы ‘Маяк’, ‘Тарский 3’ и ‘AC Albright’, а для селекции сортов крупяного назначения – ‘Нудум 95’ и Нудум 155.

1. Bedford M.R., Classen H.L., Campbell G.L. The effect of pelleting, salt, and pentosanase on the viscosity of intestinal contents and the performance of broilers feed rye. Poultry Science. 1991;70(7):1571-1577. DOI: 10.3382/ps.0701571

2. Behall K.M., Scholfield D.J., Hallfrisch J. Diets containing barley significantly reduce lipids in mildly hypercholesterolemic men and women. American Journal of Clinical Nutrition. 2004;80(5):1185-1193. DOI: 10.1093/ajcn/80.5.1185

3. Biel W., Bobko K., Maciorowski R. Chemical composition and nutritive value of husked and naked oats grain. Journal of Cereal Science. 2009;49(3):413-418. DOI: 10.1016/j.jcs.2009.01.009

4. Bozbulut R., Sanlier N. Promising effects of β-glucans on glyceamic control in diabetes. Trends in Food Science and Technology. 2019;83(1):159-166. DOI: 10.1016/j.tifs.2018.11.018

5. Creissen H.E., Jorgensen T.H., Brown J.K.M. Increased yield stability of field-grown winter barley (Hordeum vulgare L.) varietal mixtures through ecological processes. Crop Protection. 2016;85:1-8. DOI: 10.1016/j.cropro.2016.03.001

6. Гаркавый П.Ф., Пыльнева П.Н. Аминокислотный состав зерна обычных и высоколизиновых форм ячменя. Вестник сельскохозяйственной науки. 1980;7:71-73).

7. Герасимов С.А., Полонский В.И, Сумина А.В., Сурин Н.А., Липшин А.Г., Зюте С.А. Влияние генотипа и условий выращивания овса на содержание биологически активных компонентов в зерне. Химия растительного сырья. 2020;2:65-71. DOI: 10.14258/jcprm.2020025515

8. Griffey C., Brooks W., Kurantz M., Thomason W., Taylor F., Obert D. et al. Grain composition of Virginia winter barley and implications for use in feed, food, and biofuels production. Journal of Cereal Science. 2010;51(1):41-49. DOI: 10.1016/j.jcs.2009.09.004

9. Hang A., Obert D., Gironella A.I.N., Burton C.S. Barley amylase and β-glucan: their relationships to protein, agronomic traits, and environmental factors. Crop Science. 2007;47(4):1754-1760. DOI: 10.2135/cropsci2006.06.0429

10. Harland J. Authorised EU health claims for barley and oat beta-glucans. In: M.J. Sadler (ed.).Foods, Nutrients and Food Ingredients with Authorised EU Health Claims. 1st ed. Cambridge: Woodhead Publishing; 2014. p.25-45. DOI: 10.1533/9780857098481.2.25

11. Havrlentová M., Bieliková M., Mendel L., Kraic J., Hozlár P. The correlation of (1-3)(1-4)-beta-d-glucan with some qualitative parameters in oat grain. Poľnohospodárstvo = Agriculture. 2008;54(2):65-71.

12. Кондратенко Е.П., Константинова О.Б., Соболева О.М., Ижмулкина Е.А., Вербицкая Н.В., Сухих А.С. Содержание белка и аминокислот в зерне озимых культур, произрастающих на территории лесостепи Юго-Востока Западной Сибири. Химия растительного сырья. 2015;3:143-150. DOI: 10.14258/jcprm.201503754

13. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. Санкт-Петербург: ВИР; 2012.

14. Лоскутов И.Г., Полонский В.И. Селекция на содержание β-глюканов в зерне овса как перспективное направление для получения продуктов здорового питания, сырья и фуража. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(4):646-657. DOI: 10.15389/agro biology.2017.4.646rus

15. Martínez M., Motilva M.J., López de Las Hazas M.C., Ro mero M-P., Vaculova K., Ludwig I.A. Phytochemical composition and β-glucan content of barley genotypes from two different geographic origins for human health food production. Food Chemistry. 2018;245(4):61-70. DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.09.026

16. Munck L. The revolutionary aspect of exploratory chemometric technology. Gylling, Denmark: Narayana Press; 2005.

17. Polonskiy V.I., Loskutov I.G., Sumina A.V. Еvaluation of oat genotypes for the content of β-glucans in grain on the basis of its physical characteristics. Agricultural Biology. 2020;55(1):45-52. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.1.45eng

18. Polonskiy V.I., Sumina A.V. β-glucans content as a perspective trait in the barley breeding for foodstuff use (review). Agricultural Biology. 2013;5:30-43.

19. Полонский В.И., Су рин Н.А., Герасимов С.А., Липшин А.Г., Сумина А.В., Зюте С. Изучение сортов овса (Avena sativa L.) различного географического происхождения по качеству зерна и продуктивности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6): 53-60. DOI 10.18699/VJ19.541

20. Redaelli R., Del Frate V., Bellato S., Terracciano G., Ciccoritti R., Germeier C.U. et al. Genetic and environmental variability in total and soluble β-glucan in European oat genotypes. Journal of Cereal Science. 2013;57(2):193-199. DOI: 10.1016/j.jcs.2012.09.003

21. Rey J.I., Hayes P.M., Petrie S.E., Corey A., Flowers M., Ohm J.B. et al. Production of dryland barley for human food: quality and agronomic performance. Crop Science. 2009;49(1):347-355. DOI: 10.2135/cropsci2008.03.0184

22. Sagnelli D.,Chessa S., Mandalari G., Di Martino M., Sorndech W.,Mamone G. et al. Low glycaemic index foods from wild barley and amylose-only barley lines. Journal of Functional Foods. 2018;40:408-416. DOI: 10.1016/j.jff.2017.11.028

23. Shivus B., Gullord M. Effect of chemical content and physical characteristics on nutritional value of wheat, barley and oats for poultry. Animal Feed Science and Technology. 2002;102(1-4):71-92. DOI: 10.1016/s0377-8401(02)00254-7

24. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овес): монография. Новосибирск; 2011.

25. Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., Герасимов С.А., Липшин А.Г. Оценка коллекционных образцов ярового ячменя при селекции на продуктивность и качество зерна в условиях Восточной Сибири. Достижения науки и техники АПК. 2018;32(5):41-44). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10510

26. Свиркова С.В., Заушинцена А.В., Старцев А.А. Иммунитет овса – фактор защиты растений от болезней: монография. Кемерово; 2016.

27. Walker C.K., Panozzo J.F. Development of a small scale method to determine volume and density of individual barley kernels, and the relationship between grain density and endosperm hardness. Journal of Cereal Science. 2011;54(3):311-316. DOI: 10.1016/j.jcs.2011.06.008

28. Yalçin E., Çelik S., Akar T., Sayim I., Köksel H. Effects of genotype and environment on β-glucan and dietary fiber contents of hull-less barleys grown in Turkey. Food Chemistry. 2007;101(1):171-176. DOI: 10.1016/j.foodchem.2006.01.010

29. Zhu F., Du B., Xu B. A critical review on production and industrial applications of beta-glucans. Food Hydrocolloids. 2016;52(2):275-288. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2015.07.003