Селекция ячменя пивоваренного направления

Министерство сельского хозяйства РФ

______________

Московская сельскохозяйственная академия имени

К.А. Тимирязева

Кафедра селекции и семеноводства полевых культур

Селекция ячменя пивоваренного направления

Выполнила студентка 56-й группы

Помякшева Л.В.

Руководитель

Рубец В.С.

Москва 2003

Введение

Из Приказа Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ № 278 от 18.03.2002 г. ВлО проекте отраслевой целевой Программы обеспечения устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в РФ на 2002 - 2005 гг. и на период до 2010 г.В»:

ВлтАжв связи с ростом производства пива в России резко возрос спрос на качественное и высокотехнологичное сырье: солод и пивоваренный ячмень.

Общая потребность в пивоваренной отрасли в 2001 г. составила 1 млн. тонн ячменного солода, что соответствует 1,4 млн. т пивоваренного ячменя. В настоящее время из-за низкокачественного отечественного ячменя производство солода в России не превышает 400 тыс. т в год. Разница покрывается за счет зарубежных поставок. Около 70% пива производится на импортном сырьетАжВ»

Из решения коллегии:

ВлтАж2тАжразработать нормативные документы по государственным стандартам на пивоваренный ячмень, солод и пиво согласно современным международным требованиямВ».

ВлтАж3тАжобеспечить доработку и дальнейшую реализацию проекта подпрограммы научного обеспечения ВлПивоваренный ячмень и солодВ», обратив особое внимание на ускорение работы по селекции и семеноводству высокотехнологичных в пивоварении сортов ячменя, доработку технологий его возделывания, доработку и хранение, а также на подготовку кадровВ».[13]

Биохимия и морфофизиологические особенности строения зерновки ячменя лучше, чем у зерна других культур, подходят для промышленной технологии производства пива.[6]

В России впервые научные исследования по пивоварению были проведены выдающимся ученым-агрономом А.Г. Болотовым. В 1733 г. он опубликовал труд ВлИсследования пивоваренных материаловВ». В своих исследованиях он делал основной упор на содержание белка в ячмене, утверждая, что оно должно быть максимально низким.[5]

Современные зарубежные ученые пришли к выводу, что важно не столько количество белка, сколько его качество. И высокобелковые сорта ячменя дают хорошее пиво, если их выращивают при благоприятных условиях. Известно, что в Чехии предусмотрены две технологии пивоварения: из высокобелкового и низкобелкового ячменя.[5]

Особого развития селекция пивоваренного ячменя в России не получила, в советское время все внимание селекционеров было направлено на выведение высокобелковых сортов кормового ячменя. До 50-х гг. века в СССР вообще не было ГОСТа на пивоваренный ячмень. В НИИСХ Юго-востока в свое время был выведен сорт ячменя Нутанс187, который отличался высокой засухоустойчивостью и довольно низкими пивоваренными качествами. Из такого ячменя пиво получалось худшего качества и выход его меньше.[6] В условиях Северо-востока (Кировская обл.) в 30-40-х гг. XX века был выведен более-менее отвечающий требованиям пивоварения сорт ячменя Винер. Больше до 90-х г. XX века в этом направлении работы не велись.[14]

В результате сейчас до 90 % солода - это импортируемое сырье, довольно дорогостояще. Кроме того, в Россию сейчас везут семена зарубежных сортов и внедряют их в производство. За неимением собственных фермерские хозяйства возделывают эти сорта, однако не все они реализуют свою потенциальную продуктивность в наших условиях. Но на самом деле уже сейчас направление селекции ячменя на пивоваренные цели в России развивается, все как обычно упирается в финансирование отрасли.

Сорта ячменя пивоваренного направления оцениваются более чем по двадцати показателям, однако основных - несколько, на которые и ориентируются селекционеры, отбирая исходный материал и проводя отбор в полученных популяциях. Это признаки:

Форма и крупность зерна: сход с сита 2,2*2,5 мм тАУ не менее 85%
Высокая экстрактивность (не менее 75-78%)
Масса 1000 семян более 40 г
Содержание белка не более 12,5 %
Пленчатость не более 9% (но и меньше неблагоприятно)
Энергия прорастания не менее 95% [1]

Кроме этих признаков следует принимать во внимание и то, что ячмень в России должен обладать высокой засухоустойчивостью, особенно в Юго-восточных районах РФ.

Глава 1. Почвенно-климатические условия зон ведения селекции

В России селекция пивоваренного ячменя ведется в основном в Европейской части, в Поволжье: Пензенская, Саратовская, Кировская области, в Краснодарском крае, в Ростовской области.

Общая отличительная черта климата Поволжья тАУ это летние засухи, при высоких температурах обычно выпадает небольшое количество осадков (см. таблица 1).

Основные почвенно-климатические условия районов селекции [1]

Таблица 1

Район	сред. tтЧжС зимой	сред. tтЧжС летом	сред. кол-во осадков за вегет.пер.	почвы
Кировская обл.	-13.-15ВєС	+17.+20ВєС	350-400 мм	Дерново-подзолистые среднесуглинистые
Пензенская обл.	-11.-13ВєС	+20.+22ВєС	380-450 мм	Черноземы обыкновенные
Саратовская обл.	-11.-13ВєС	+23.+25ВєС	150-200 мм	Черноземы обыкновенные
Чувашская респ.	-12.-14ВєС	+18.+20ВєС	350-400 мм	Дерновые Средне- и тяжелосуглинистые, серые лесные
Ростовская обл.	-5.-8ВєС	+24.+26ВєС	300-400 мм	Черноземы обыкновенные
Краснодарский край	-3.-5ВєС	+24.+27ВєС	500-800 мм	Черноземы Южные и обыкновенные

В каждом из этих районов благоприятны условия для возделывания многих с/х культур, в том числе и ячменя, но возникают определенные трудности, связанные со спецификой климата. Особенно это касается Поволжья и близлежащих районов. Здесь лимитирующим фактором является недостаток влаги, особенно в весенне-летний период. В связи с этим выводимый и районируемый в этих районах ячмень должен быть еще и засухоустойчив.

В зимний период во многие годы формируется тонкий неустойчивый снежный покров, а морозы бывают довольно сильные. Поэтому предпочтение здесь отдают яровому ячменю, хотя озимый в большей степени отвечает требованиям пивоварения, да и урожайность у него выше. Считают, что пивоваренный ячмень не должен быть скороспелым, с увеличением длины вегетационного периода снижается содержание белка в зерне, и отбор по признаку Влпродолжительность периода всходы тАУ колошениеВ» надо проводить в ранних гибридных популяциях.[11] Однако в условиях недостатка влаги длительный вегетационный период не позволяет сформировать полноценное зерно, поэтому предпочтительнее скороспелые формы.[12]

Следующая сложность заключается в том, что в Европейской части России наблюдается тенденция повышения накопления в зерне белка с запада на восток. Этому способствуют и климатические условия территорий. Когда в СССР активно велась селекция ячменя кормового направления, это было очень кстати, поскольку выводили прежде всего высокобелковые сорта, со сбалансированным содержанием аминокислот. И центры селекции ячменя возникали преимущественно в Восточной (точнее, Юго-восточной) части европейской России (высокие температуры в летний период и низкая влажность способствуют накоплению белка). Однако пивоваренный ячмень, как уже упоминалось, должен содержать как можно меньше белка и соответственно больше сахаров. И этого нужно добиваться в тех же условиях.

Что касается Краснодарского края, то там в связи с теплой зимой есть возможность выращивать озимый ячмень и вести селекцию. На сегодняшний день этот район считается одним из самых перспективных в области селекции пивоваренного ячменя.

Селекция и возделывание пивоваренных сортов ячменя за рубежом наблюдается по всей Европе, особенно в Германии, Франции, Чехии, Венгрии. Там благоприятные климатические условия (теплые зимы, не очень высокие летние температуры и достаточно осадков), почвы преимущественно черноземные и каштановые. И в этих районах селекция ведется гораздо активнее, чем в России, однако попытки интродукции зарубежных сортов в российские условия показали, что даже самые урожайные и пластичные сорта приживаются плохо, урожаи снижаются.

Глава 2. Исходный материал и методы создания популяций для отбора

Как было сказано ранее, до 90-х гг. XX века селекция ячменя пивоваренного в России практически не велась. В начале 90-х в поисках форм с нужными хозяйственными признаками начали исследовать коллекции ВНИИРа им. Вавилова, в которую входят сортообразцы, собранные по всему миру. . Работы велись в Пензенском НИИСХ, в Кировской области (НИИСХ Северо-востока) и в других институтах и опытных станциях.

В Краснодарском НИИСХ прежде всего начали выяснять, какой из сортотипов ячменя лучше всего отвечает требованиям пивоварения. В результате выяснилось, что в наибольшей степени этим требованиям отвечает двурядный озимый сортотип (Масса 1000 зерен - 38-48 г, крупность - 78 тАУ 94%, содерж. белка 9 тАУ 12%, экстрактивность тАУ 75 тАУ 80%).[14]

В НИИСХ Северо-востока изучалось более 100 сортообразцов коллекции. Для сравнения за стандарт были приняты районированные в Кировской и Вологодской области сорта ярового ячменя Биос-1, Абова. Большинство исследуемых генотипов не отличалось продуктивностью. Были отмечены как высокоурожайные сорта Тутейши (Беларусь), Sema1 (Дания), Natasha, Sigma (Франция) - 50 и более ц/га (выше st на 20-30%). Кроме того, данные образцы были устойчивы к полеганию, что также необходимо пивоваренному ячменю. До 10% протеина содержат сорта Sigma, Delta. Экстрактивность 78-79% у сортов Perun (Чехия), Frida, Delta, Natasha. Повышенным качеством отличались и российские сорта ячменя: Зазерский 85, Одесский 115, новый сорт Джин.[14]

Лучшие сортообразцы были вовлечены в селекцию и скрещивались с районированными и перспективными сортами ячменя.[14]

В ПензНИИСХ в 1994-1996 гг. также исследовались образцы из коллекции ВНИИРа. Здесь за стандарт приняли сорта Одесский 100 и Прерия. Большая часть исследуемого материала имела ВлплавнуюВ» изменчивость по всем признакам. Отбирали исходный материал по числу зерен в колосе и массе зерна с единицы площади. Предпочтительно крупное выровненное зерно (М 1000 зерен тАУ 45-55 г) и хорошая озерненность колоса (выше22-25 шт.). Скороспелые, устойчивые к полеганию сорта: Ноктюрн, Темп, Омский 88, Скиф. Низким содержанием белка на фоне остальных отличались сорта Джин, Одесский 115, Престиж, Sema1, Senoz (Дания),[12] Омский 85, Brier (США), Кедр, гибрид Донецкий 8*Irene. У сортов Кедр, Харьковский 99, Нутанс 642, Одесский 115 наблюдалась повышенная экстрактивность и высокая энергия прорастания. Представленные сорта были вовлечены 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 впоследствии вывели сорт Нутанс 642, превышавший Нутанс 187 по всем качествам.[6]

В Чешской республике селекция ячменя на пивоваренные качества ведется уже более 120 лет. И там также подтверждено, что наилучшими пивоваренными качествами обладают сорта озимого двурядного сортотипа ячменя (испытания 1992 тАУ 1995 гг.), но в условиях Чехии он имеет более низкую зимостойкость, чем многорядный. Зимостойкость таким образом тАУ лимитирующий фактор селекции. Имеется и яровой пивоваренный ячмень, но при выращивании технологии возделывания озимого и ярового ячменя сильно отличаются (различные дозы гербицидов, минеральных удобрений и т.д.). При изучении исходного материала тестировали многорядный и двурядный 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 в дальнейшей селекции нецелесообразно. Хорошими пивоваренными качествами отличались сорта чешской селекции: Marka, Marinka, Monaco.[16]

В ходе работ были предприняты попытки идентифицировать гены, отвечающие за хозяйственно ценные признаки ячменя. Большинство хозяйственно ценных признаков имеют полигенную природу. Генетический анализ продолжительности периода Влвсходы тАУ колошениеВ» (связан с длиной вегетационного периода) показал, что чаще всего рецессивные гены отвечают за скороспелость, и преобладают аддитивные эффекты генов в наследовании сроков колошения. Изменчивость признака также находится под контролем генотипа, он преобладает над взаимодействием Влгенотип*средаВ». Но тем не менее под влиянием условий среды может иметь место перераспределение набора генов, отвечающих за сроки колошения (лабильность аддитивно-доминантной системы генов).[11] Для идентификации генов также были созданы многомаркерные аналоги ячменя сорта Одесский 100 с донорными сегментами хромосом других сортов. Они создавались с использованием беккроссов, и при этом у аналогов сильно снижалась масса 1000 зерен, но зато удалось идентифицировать нужные гены.[2]

В селекции пивоваренного ячменя применялись методы, сходные с методами селекции кормового ячменя. Проводили простые, реципрокные и насыщающие скрещивания ячменей из разных экотипов[10], в НИИСХ Северо-востока проводят внутривидовую гибридизацию с вовлечением в процесс высокопродуктивных и адаптированных сортов, ежегодно испытываются от 50 до 80 гибридных комбинаций.[14] В ПензНИИСХ с 1994 г. испытывают более 160 комбинаций простых парных скрещиваний адаптированных местных сортов с лучшими образцами коллекции ВНИИРа.[8]

При создании сорта ярового ячменя Харьковский 99 в институте растениеводства им. В.Я. Юрьева было использовано сочетание методов внутривидовой гибридизации и химического мутагенеза,[9] а гибридная популяция, из которой был отобран сорт Зерноградец 770 (Ростовская обл.), была получена путем скрещивания высокопродуктивных сортов местной селекции Маныч 459 и Зерноградский 366.[15] В Краснодарском НИИСХ с помощью химического мутагенеза повышали в популяции массу 1000 зерен и впоследствии в М2 отбирали пары для скрещивания на основе органолептической и визуальной оценки.[3]

Опыты показали, что отдаленная гибридизация, в отличие от внутривидовой, нужных результатов не дала, и в настоящее время как метод селекции ячменя не используется. Это отчасти связано и с биологией ячменя: ячмень тАУ довольно строгий самоопылитель.

Глава 3. Методы отбора и оценки перспективных форм

В селекции ячменя на пивоваренные качества отбор ведется в основном из ранних популяций (2-4), гибридных или мутантных. Проводят индивидуальный отбор (сорт Зерноградец 770, Харьковский 99: отбор элиты, сорта Краснодарского НИИСХ), отбор ведется по основным хозяйственно полезным признакам ячменя на пивоваренные цели. Кроме того, оценивали такие признаки, как морозостойкость и урожайность, принимая за стандарт местные адаптированные сорта,[4] устойчивость к болезням, устойчивость к полеганию (Зерноградец 770). Также сорт Зерноградец 770 в экологических испытаниях в Ростовской области (Северо-Донецкая опытная станция) и в Калмыкии (Калмыцкий НИИСХ) дал повышенные урожаи по сравнению со стандартом.[15]

В сортоиспытаниях также очень важны условия возделывания. При низком уровне агротехники даже самые перспективные высокоурожайные сорта не дадут достаточного урожая зерна надлежащего качества.

В Чувашском НИИСХ были тестированы 5 районированных сортов пивоваренного ячменя: Биос 1, Гонар, Зазерский 85, Роланд, Эльф. Выяснилось, что зерно сорта Биос 1 крупнее остальных, лучше по пивоваренным качествам, пленчатость зерна ниже остальных, семеноводство этого сорта вести удобнее, сорт имеет генетическую устойчивость к пыльной головне. Но данный сорт лучше всего возделывать на юге республики, на севере он не отвечает требованиям к пивоваренному ячменю. Сорт Эльф в этом плане более пластичен: при несколько более мелком зерне и повышенном (по сравнению с Биосом) содержании белка он дает устойчивые урожаи и на севере республики.

Как установлено, очень важны в агротехнике удобрения: при внесении полных доз фосфора и калия азотом посевы лучше не перекармливать, во избежание накопления излишнего количества белка. Фосфор и калий же улучшают качество солода и, соответственно, пива. Агротехника тАУ стандартная для ячменя, лучшие предшественники тАУ озимая и яровая пшеница, силосные, однако севооборот несущественно влияет на зерно.[7]

Выводы

Результатами селекции ячменя на пивоваренные цели могут являться полученные сорта и линии ячменя за период с 1988 по 2000 г., в большой степени отвечающие всем требованиям пивоварения. Некоторые из них представлены в таблице 2 с характеристиками 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

Линии 3587-86 и 708-90 получены соответственно в результате скрещивания сортов: Зазерский 85*Московский 3 и Джин*Одесский 115 соответственно. Сорт Джин в реестре с 1996 г. Засухоустойчив, среднеспелый, дает высококачественный солод. Районирован в Краснодарском крае, Ростовской обл., Северо-Кавказском регионе.[14]

Линия Соната*305/2 с 1999 г. тАУ в Госсортоиспытании.[4]

Сорт Харьковский 99 тАУ районирован в 1994 г. в Алтайском крае, Волгоградской и Пензенской областях. Лесостепной экотип, включен в список пивоваренных сортов.[9]

В заключении следует отметить еще раз, что селекция пивоваренного ячменя в России тАУ перспективное направление, что она необходима, поскольку иначе российская отрасль пивоварения будет полностью зависеть от поставок дорогого импортного сырья (примерно такая ситуация наблюдается сейчас). Но основные задачи сейчас заключаются не только в выведении пивоваренных сортов ячменя, но и внедрение новых сортов в производство. Это позволит снизить затраты на производство пива в России и одновременно повысить его качество. И если программа Правительства РФ по обеспечению пивоваренной отрасли ячменем и солодом российского производства будет реально выполняться, то есть вероятность, что через несколько лет зарубежные сорта и сырье будут занимать в производстве гораздо меньший объем, чем в нынешнее время.

Список литературы

Большой энциклопедический словарь, том ВлСельское хозяйствоВ» п/ред. Месяца В.К. и др. М., ВлБРЭВ», 1998 г. стр. 621-622
Бондарь Г.П., Симоненко В.К. Масса зерновки у растений промежуточных беккроссов при создании многомаркерных аналогов ячменя сорта Одесский 100. //Изогенные линии и коллекции. Новосибирск, 1993. стр. 112-114
Васюков П.П. Повышение урожайности озимого и ярового ячменя путем создания новых сортов и совершенствования агротехники. Научный доклад по материалам докторской диссертации. Краснодар, 1997 г.
Васюков П.П., Серкин Н.В., Пищулин В.Г. Перспективы селекции пивоваренных сортов ячменя в Краснодарском крае. Краснодар, 2000 г. стр. 122-124
Глуховцев В.В. Об оценке пивоваренных качеств ячменя. // Вестник РАСХН, 2001 г. №4. стр.84-86
Ильин А.В., Калинин Ю.А., Степанова Т.И. Селекция сортов ячменя пивоваренного направления на Краснокутской селекционно-опытной станции. Саратов, 2001 г. стр.125-127
Казанков Ю.К. Пивоваренный ячмень в почвоохранном земледелии. // Труды Чувашского НИИСХ том 1(6). Цивильск - 2000 г. стр.209
Кривобочек И.И., Шабурова Г.В. Селекция ярового ячменя в ПенНИИСХ // Научно-практическая конференция. Кинель, 1997 г. стр. 40-41
Манзюк В.Т., Козаченко М.Р. Яровой ячмень Харьковский 99. // Селекция и семеноводство, 1993 г. №5-6. стр. 28-29
Мухаммедов Д.М., Расулов Р.Р. Создание исходного материала для селекции пивоваренных сортов ячменя. // Селекция и семеноводство зерновых, зернобобовых и кормовых культур. 1983 г. стр.87-88
Мухордова М.Е., Калашник Н.А. Генетический анализ и оценка сортов пивоваренного ячменя по срокам колошения. // Доклад VIII генетико-селекционной школы. Новосибирск, 2002 г. стр. 289-293
Потокина С.А. Исходный материал для селекции ярового пивоваренного ячменя. // Научно-практическая конференция. Кинель, 1997 г. стр.48-50
Приказ Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ № 278 от 18.03.2002 г. ВлО проекте отраслевой целевой Программы обеспечения устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в РФ на 2002 - 2005 гг. и на период до 2010 г.В» // Информационный бюллетень Минсельхозпрома РФ. Москва. 2002 г., № 4. стр.23-24
Родина Н.А., Куц С.А. Использование мирового генофонда в селекции пивоваренных сортов ячменя. // Материалы научно-практической конференции. Киров, 1999 г. стр. 115-119
Сокол А.А., Филиппов Е.Г., Серебрянская В.П., Сокол Т.В., Матвиевская И.И. Яровой ячмень Зерноградец 770. // Селекция и семеноводство. 2001 г., №1-2. стр. 30-31
Spunar J., Oborny J., Spunarova M., Vaculova K. SladovnickГб kvalita odrЕпd a novoЕбlechtДХni jeДНmene ozimГйno (Пивоваренные качества новых сортов озимого ячменя) // Genetiko a ЕбlechtДЫni , 1996 г., №2. стр. 107-114

Оглавление

Введение 2

Глава 1. Почвенно-климатические условия зон ведения селекции 5

Глава 2. Исходный материал и методы создания популяций для отбора 7

Глава 3. Методы отбора и оценки перспективных форм 10

Выводы 12

Список литературы 14

Вместе с этим смотрят:

Сельскохозяйственные машины
Сеялки и сажалки для пропашных культур. Свекловичные сеялки
Сигары
Силос