Подольских  А.Н доктор сельскохозяйственных  наук

           Байбосынова С.М. кандидат  сельскохозяйственных наук

Казахский научно-исследовательский институт рисоводства, Казахстан.

Селекционное изучение основных показателей кулинарных свойств риса. 

     Рис - главнейшая культура в мировом растениеводстве. Рисовая крупа и зерно оцениваются по многим физико-биохимическим показателям качества: линейным параметрам, пленчатости, стекловидности эндосперма, выходу крупы, содержанию белка, амилозы, температуре клейстеризации крахмала и др.

     Прежде усилия селекционеров больше концентрировались на увеличении урожайности, улучшении формы зерна, его внешнего вида, выхода крупы, типа растений, отзывчивости на удобрения, реакции на агрофон, биотические, абиотические стрессовые факторы. В последнее время особое внимание уделяется повышению кулинарных свойств крупы, важнейшими критериями которых являются разваримость и водопоглотительная  способность, в значительной мере определяющие не только консистенцию каши, её вкусовые, цветовые характеристики, но и пригодность для консервирования и производства концентратов. Сорта с большим коэффициентов разваримости  (привара) дают больше конечной (готовой к употреблению) продукции и в лучшей мере удовлетворяют человеческие потребности в диетическом питании. Немаловажен и чисто экономический аспект. Как  правило, предпочтительнее сорта единица навески сырой крупы которых дает, например, пять аналогичных навесок каши, чем сорта с выходом из крупы трех-четырех или менее единиц готовой продукции.

     Цель данного исследования - изучение разваримости и водопоглотительной способности крупы и зерна генетически дивергентных сортов и линий риса и поиск путей повышения эффективности селекции на качество.

     Материал исследования – 67 сортов риса Казахстана, России, Турции, Венгрии, Италии, Китая, Южной Кореи, Международного НИИ риса на Филиппинах (International Rice Research Institute – IRRI), Бразилии, Колумбии, Египта, 40 селекционных линий конкурсных питомников  Казахского  НИИ  рисоводства. Факторы фенотипической изменчивости анализировались по результатам крупяной оценки зерна сортов Аист, Прикубанский, ВНИИР 1390, Прима (Всероссийский НИИ риса, Краснодар) и их изогенных аналогов с замещенной цитоплазмой дикого вида риса Oriza sativa f.spontanea (синоним Oriza nivara). В международной генетической номенклатуре данный плазмотип обозначен WA (Wild Abortive). Аналоги созданы 10-кратным беккроссированием.

   Кулинарные свойства крупы и зерна анализировались по методическим рекомендациям ВИР [1], ВНИИ риса [2] и Томаr J.B. [3]. Коэффициент разваримости (КР) или привара определялся по соотношению объема каши к объему крупы до варки. Коэффициент  водопоглощения (КВ) или водопоглотительная способность (ВПС) – соотношением массы свареной каши к массе крупы. Математический анализ данных проводился по алгоритмам программ SAS Institute [4] на персональном компьютере.

    Степень разваримости крупы зависит от генотипических, цитоплазматических особенностей и средового влияния сезона выращивания (табл.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Таблица 1.

 

Коэффициент разваримости крупы аллоплазматических линий риса в различные годы выращивания.                                             

Сорта и линии

годы

КР средний

2007

2008

Аист

5,1

4,5

4,80

Аист WA

3,8

3,9

3,85

Прикубанский

5,2

4,9

5,05

Прикубанский WA

4,1

3,9

4,00

ВНИИР 1390

3,8

3,5

3,65

ВНИИР 1390 WA

3,0

2,8

2,90

Прима

4,6

4,2

4,40

Прима WA

3,5

3,6

3,55

НСР 05 для частных средних = 0,51

 

      Разваримость крупы в более теплый по сумме активных температур (3724°C) 2008 год была в целом ниже, чем в 2007 году (3565°C), однако статистически  достоверные различия наблюдались только по сорту Аист. Изогенные аналоги (WA) отличались большей стабильностью в сезонных климатических колебаниях.

     Значительная зависимость наблюдалась от цитоплазматического фона. Во всех вариантах стабильный супрессирующий эффект инородного WA плазмона математически достоверен. Ранее [5] мы наблюдали негативное внехромосомное влияние цитоплазмы  O.nivara на содержание амилозы - наиболее важного биохимического показателя, определяющего кулинарные свойства крупы риса.

     Математический анализ долей вклада каждого фактора изменчивости коэффициентов разваримости крупы показал доминирующее влияние плазмотипа (55,0 %); затем - генотипа сорта (21,9 %) и условий года выращивания (3,5%). Эффект  взаимодействий факторов определяли 2,4% (год х генотип), 1,2% (год х генотип х плазмотип), 1,1% (плазмотип х генотип) и 0,2% (год х плазмотип) общего варьирования.

     Высокий уровень наследственной детерминации предопределяет возможность селекционного улучшения признака, в связи с чем особо актуален скрининг исходного материала для гибридизационных программ. Коэффициенты разваримости крупы зарубежных сортов и линий варьировали от 3,0 (HG-417-3-119, Венгрия) до 6,0 (IR 49223-B-142-1-2-1 IRRI). Высокими значениями (5,0 и более)  выделялись IR 79262, IR 75855, IR 47686 (IRRI), CT 9278 (Колумбия), HEXI 4, SXO 832 (Китай), Лидер (Россия). Казахстанские селекционные линии характеризовались меньшими показателями со средней величиной 4,0 и лимитом генотипического варьирования 2,8-4,7.

     Стойкий генетический контроль обусловливает эффективный отбор генотипов на самых ранних  этапах селекционного процесса, включая более или менее гомозиготные гибридные популяции F4 - F5. Однако на  этих стадиях ограниченность семенного материала не позволяет проводить качественное шлифование зерна для выработки крупы на имеющемся лабораторном оборудовании. Более того, значительный объем анализируемых линий (большая часть которых в конечном итоге будет выбракована по другим селекционным параметрам) требует и значительных  трудо- и энергозатрат, времени на проведение исследований. Поэтому мы провели сравнительный анализ данных изучения кулинарных свойств крупы и нешлифованного зерна риса. Значения коэффициентов разваримости и водопоглощения зерна (КР зерна и КВ зерна) в среднем на 25-35% ниже аналогичных значений сваренной крупы (КР крупы и КВ крупы). Тем не менее статистически достоверные положительные парные ранговые корреляции признаков допускают использование показателей нешлифованного зерна для ранней предварительной идентификации генотипов с высокими кулинарными свойствами (таблица 2).

 

 

Таблица 2.

Ранговые корреляции (rs) кулинарных свойств крупы и нешлифованного зерна риса.

Коррелирущие

признаки

КР зерна

КВ крупы

КВ зерна

КР крупы

0,73

0,54

0,53

КР зерна

 

0,59

0,66

КВ крупы

 

 

0,62

        Примечание: Критические значения R на 1%-ном и 5%-ном уровнях значимости 0,25 и 0,20 соответственно.   

       Множественные коэффициенты корреляций КР зерна и различными вариантами совокупностей остальных признаков варьировали от 0,66 до 0,79 показывая достоверную, достаточно тесную общую взаимосвязь КР зерна с другими исследовавшимися параметрами.

    Общеизвестна решающая роль уровня амилозы в зерне в определении кулинарных свойств риса [6]. Чем выше содержание этого биополимера, тем больше воды поглощают крахмальные зерна эндосперма. Они увеличиваются в обьеме и не разрушаются благодаря высокой способности амилозы образовывать водородные связи или ретроградировать. Во многих странах сорта оцениваются именно по содержанию амилозы. В наших экспериментах наблюдалась тесная связь содержания амилозы и коэффициента разваримости зерна (r = 0,77) лишь незначительно слабее, чем между КР крупы и уровнем полимера (0,82). Составлено уравнение регрессии У=1,79+0,05Х с помощью которого возможен отбор на ранних этапах селекции генотипов с желательными кулинарными свойствами и необходимым уровнем амилозы в зерне. Например, для создания сортов, отвечающих требованиям европейского стандарта содержания амилозы в 21,0%  и более, необходимо, по составленному уравнению регрессии, отбирать родоначальные генотипы с коэффициентом разваримости зерна 2,84 и выше.

     Таким образом, главный показатель кулинарных свойств риса – коэффициент разваримости или привара в значительной мере детерминирован наследственными факторами: плазмотипом, генотипом и их взаимодействием. Учитывая доминирующую роль внехромосомной наследственности, при реализации гибридизационных программ в качестве материнской формы необходимо использовать линии с максимальным выражением признака.

    Тесная корреляция коэффициентов разваримости крупы и нешлифованного зерна позволяет достаточно объективно и с меньшими энергозатратами диагностировать желательные генотипы на самых ранних этапах селекционного процесса.

     На основе рассчитанного уравнения регрессии можно проводить сопряженный отбор линий с необходимым сочетанием кулинарных (коэффициент разваримости и водопоглотительная способность) и биохимических (содержание амилозы) свойств рисового крахмала.

 

                                              

 

 

 

 

 

                                                  

 

 

 

                                                

                                               

 

 

 

                                                        ЛИТЕРАТУРА

 

1.     Методические указания по технологической оценке зерна риса и классификатор технологических свойств риса. – Л.: ВИР. -1984. -12с.

2.     Методические указания по оценке качества зерна риса. – Краснодар. ВНИИ риса. -1983. -21с.

3.     Tomar J.B. Studies on the inheritance of kernel size and its association with physical and chemical quality characters in rice (Oryza sativa L). // Z. Pflanzenzuhtg. - 1985. - № 95. p.361-366.

4.     Подольских А.Н., Байбосынова С.М. Проблемы селекции на повышение содержания амилозы в зерне Казахстанских сортов риса Вестник с-х науки Казахстана. – 2004. - № 9.  - с.11-13.

5.     Chen F., Portch S., Jin J. Improving rice quality through crop and resource management.  – In. “Rice Science”. – IRRI, 2003. – p.479-486