Д.с.-х.н., Подольских А.Н.,

к.с.-х.н., Байбосынова С.М.

ТОО «Казахский научно-исследовательский институт рисоводства»,

Казахстан

Мировой генофонд риса: скрининг геноисточников качества зерна

Рис – важнейшая мировая продовольственная культура, занимающая второе место после пшеницы по площади посевов (153,8 млн.га и 213,6 млн.га), но превосходящая ее по валовым сборам (598,9 млн.тонн и 576,3 млн.тонн) и производству пищевой продукции (515,9 млн.тонн и 416,0 млн.тонн) непосредственно для человеческого потребления [1]. Поэтому улучшение качества зерна селекционно-генетическими методами – одна из приоритетных задач современного рисоводства.

Большая часть производимого риса перерабатывается в концентраты и потребляется в виде целых ядер, Поэтому физические свойства одни из важных качественных показателей. Зерно риса классифицируется по длине и форме, являющимися основой деления товарной продукции на коммерческие типы во всех рисосеющих странах. Обычно выделяют длиннозерный, среднезерный, округлый, короткий (шаровидный) типы. Сбыт находят все типы. Длиннозерный рис используют для изготовления консервированных супов и продуктов, не требующих длительной варки. Из средне- и короткозерного риса готовят сухие завтраки и питательные смеси для грудных детей; оба типа применяются в пивоварении и производства водки саке.

Большое влияние на важнейшие технологические и кулинарные качества оказывает стекловидность (прозрачность) эндосперма. Чем она выше, тем меньше дробимость крупы, больше выход готовой продукции с повышенными потребительскими свойствами.

Один из главных показателей качества риса – температура клейстеризации (ТК) при которой зерна крахмала начинают необратимо набухать в горячей воде и теряют свойство двойного лучепреломления. Она (ТК) отражает степень упорядочности молекул в крахмальных гранулах, устойчивость крахмальных зерен воздействию различными реактивами. Конечная ТК может, в зависимости от генотипа варьировать от 55⁰С до 79⁰С. Рис, клейстеризующийся при низкой температуре, используют в первую очередь для приготовления продуктов детского питания, сухих завтраков, в пивоварении. Рис средних температур используют для варки. Высокотемпературный рис считается нежелательным для большинства видов кулинарного и технологического использования.

Большое значение в некоторых видах кулинарной продукции имеет вязкость (тягучесть) или консистенция геля, определяемая в миллиметрах растяжимости пасты из рисовой муки. Величина растяжимости варьирует от 25 до 100мм. Сорта могут иметь очень твердую (амилографическая шкала растяжения пасты менее 35мм), твердую (36-40мм), среднюю (41-60мм), мягкую (61-80мм), очень мягкую (81-100мм) гелевую плотность. Свойство рисовой пасты особо ценно, т.к. служит надежным индикатором для выбора сортов наиболее пригодных для консервирования и приготовления быстроразвариваюшихся продуктов.

Все вышеперечисленные критерии качества генетически детерминированы и поэтому могут быть модифицированы селекцией [2]. В связи с этим, поиск новых геноисточников для включения их в гибридизационные программы – первостепенная задача селекции, без решения которой невозможно улучшение качества зерна казахстанского риса.

Цель исследования – изучение мирового генофонда риса и скрининг новых геноисточников для селекции в Казахстане.

Материал исследований 2004-2008 гг. – 888 сортов и линий, анализировавшихся в рамках сотрудничества КазНИИ рисоводства и Международного НИИ риса (International Rice Research Institute – IRRI) на Филиппинах. Часть форм была предварительно ранжировано по континентальному признаку в следующие группы. Америка (Центральная и Латиноамериканская) – сортообразцы из Аргентины, Доминиканской Республики, Гайаны, Колумбии, Мексики, США, Чили – всего 45 сортов и линий.

Африка – Египет, Либерия, Кот-Д'Ивуар, Мадагаскар, Малави, Мали, Нигерия, Сенегал, Сьерра Леоне, Того; всего 255.

Европа – Италия, Турция, Венгрия, Россия – 112 сортов. Отдельными группами представлены сорта мировой топ-десятки рисопроизводящих государств: Китая (97сортов), Индии (173), Индонезии (50), Бангладеш (11), Вьетнама (12), Таиланда (32), Мьянмы (26), Японии (7), Бразилии (6), Республики Корея (62).

Полевые опыты проводили в КазНИИ рисоводства по Методическим указаниям ВИР им. Н.И. Вавилова [3]. Качество зерна оценивалось в IRRI по методике [4], разработанной в данном институте. Статистическая обработка данных [5] включала определения средней арифметической (), наименьшей существенной разности (НСР), доли генотипической вариансы (Vg%) в общей фенотипической изменчивости (H²). Последний показатель характеризовал не только наследуемость в широком смысле, но и, в данном случае, величину генотипического полиморфизма сортимента каждой исследовавшейся континентальной или национальной группы.

Наиболее длиннозерный рис культивируют в Тайланде, Мьянме, странах американского и африканского континентов. В Японии, Корее предпочтение отдается средне- и короткозерным сортам (таблица 1).

Таблица 1.

Физические свойства зерна сортов различных эколого-географических групп

Группы (страны и континенты)	Длина зерновки, мм		Форма зерновки, мм		Стекловидность, %
		Н^2		Н^2		Н^2
Америка	7.1	0.91	3.2	0.91	96	0.76
Африка	6.8	0.92	2.5	0.82	85	0.75
Европа	6.4	0.92	1.8	0.82	92	0.76
Китай	6.1	0.88	2.0	0.82	87	0.76
Индия	6.3	0.92	2.2	0.82	85	0.83
Индонезия	6.4	0.65	1.8	0.91	85	0.76
Бангладеш	6.2	0.84	1.8	0.84	86	0.74
Вьетнам	6.6	0.82	2.4	0.95	85	0.62
Тайланд	7.1	0.93	3.0	0.93	93	0.76
Мьянма	6.6	0.72	2.3	0.93	91	0.76
Япония	5.8	0.88	2.1	0.97	90	0.74
Бразилия	6.3	0.97	2.5	0.90	93	0.33
Корея	5.7	0.91	1.7	0.91	94	0.76
НСР01	0.23		0.16		1.7
Vg%	6.5		19.9		3.7

Степень генотипической детерминированности (Н²) показывает высокий уровень генетического разнообразия во всех группах и возможность отбора необходимого исходного материала (длиннозерный или, наоборот, короткозерных форм) среди генотипов любого региона мира

Форма зерновки (отношение длины к ширине), варьировавшая у отдельных сортов от 1,3 до 4,5, отражала практически все фенотипическое разнообразие мирового культурного сортимента. Высокие индексы генотипической дивергентности демонстрируют самые разнообразные предпочтения потребителей практически в каждой стране или регионе мира.

Наиболее высокостекловидные сорта (90% и более) созданы в странах Америки, Европы, Тайланде, Мьянме, Японии, Корее. Наименьшая генетическая варианса отмечена в бразильской группе. В этой стране возделываются сорта только с низкой мучнистостью эндосперма.

В странах умеренного пояса (Европа, Япония, Корея) предпочтительны в настоящее время низкоамилозные сорта с невысоким индексом генотипического разнообразия (Н²= 0,22-0,37). Рис с наибольшим содержанием биополимера в крахмале возделывается в Бангладеш, Индии, Вьетнаме, Мьянме. Население Бангладеш, судя по величине Н² (0,42) потребляет исключительно высокоамилозную крупу; в других вышеперечисленных тропических странах вкусы потребителей более разнообразны (Н²= 0,72-0,87). Наибольшая гетероморфность, наряду с Индией, отмечена в Китае, Мьянме, Вьетнаме, странах Америки (таблица 2).

Таблица 2

Амилографические показатели зерна сортов различных групп

Группы	Содержание амилозы, %		Температура клейстиразации, ^0С		Консистенция геля, мм
		Н^2		Н^2		Н^2
Америка	20.6	0.76	66.5	0.89	77	0.79
Африка	22.9	0.49	69.7	0.75	83	0.59
Европа	17.2	0.37	63.1	0.59	85	0.34
Китай	18.9	0.88	65.4	0.75	79	0.71
Индия	25.0	0.87	68.3	0.75	71	0.59
Индонезия	23.3	0.67	66.4	0.77	78	0.73
Бангладеш	25.0	0.42	67.0	0.86	63	0.86
Вьетнам	24.3	0.72	68.7	0.88	88	0.44
Тайланд	22.6	0.70	66.4	0.81	74	0.74
Мьянма	23.6	0.73	65.6	0.90	88	0.61
Япония	18.4	0.32	61.0	0.31	89	0.10
Бразилия	18.8	0.73	67.6	0.93	79	0.24
Корея	17.5	0.22	62.4	0.88	84	0.53
НСР^01	1.11		0.78		1.6
Vg%	11.0		3.9		11.7

Высокий генотипический полиморфизм по величине ТК присущ сортам всех групп, за исключением Японии, Кореи и европейских государств, где культивируются в основном низкотемпературные генотипы. Сорта практически всех стран отличаются очень мягкой (81-100мм) и мягкой (61-80мм) консистенцией геля. Максимальная гетерогенность отмечена в сортиментах Китая, Индонезии, Таиланда, стран Америки. Самые разнообразные по свойствам рисовой пасты возделываются в Бангладеш, а предпочтение в целом отдается крупе с менее вязкой и более твердой консистенцией мучного геля. В Японии и Европе, наоборот, преобладают сорта с мукой максимальной вязкости и сортимент характеризуется самыми низкими значениями генотипического варьирования.

Следует особо отметить, что индексы внутригруппового генотипического разнообразия признаков, как правило, выше значений межрегиональных генетических дисперсий (Vg%). Это означает, с одной стороны, наличие общемировых (интернациональных) тенденций в повышении качества. Например, во всех странах актуальна селекция на увеличение длины зерновки (Vg%=6,5%), снижение мучнистости эндосперма (3,7%). Приоритетное значение имеют сорта со средней температурой клейстеризации. С другой стороны, более высокие межгрупповые генотипические дисперсии содержания амилозы, консистенции геля и, особенно, формы зерновки, указывают на специфичность селекционной работы, которая может быть обусловлена вкусами потребителей, рыночной коньюктурой, национальными, культурными, религиозными традициями и обычаями и т.д. В Казахстане, где практически весь рис перерабатывается для непосредственного потребления (варки каш, плова, супов, гарниров и т.п.) в первую очередь необходимы со средним уровнем амилозы (21-24%), низкой и средней ТК (65-74⁰С), мягкой консистенцией геля (61-100мм), высокостекловидным эндоспермом (91-100%), удлиненной и/или продолговатой зерновкой, соответствующей международным коммерческим типам “slender” и “medium”.

Скриниг генодоноров качества зерна для гибридизационных программ современной казахстанской селекции риса необходимо проводить среди генетически и эколого-географически дивергентных источников, ранее не вовлекавшихся в скрещивания, с целью избежания генетической унификации сортимента. В качестве исходного материала селекции на улучшение потребительских и кулинарных свойств идентифицированы источники длиннозерности (19 сортов-экзотов), высокой стекловидности эндосперма (37), высокой амилозности(34), средней температуры клейстеризации крахмала (17), мягкой гелевой консистенции (20). Использование их в селекционных программах будет способствовать повышению не только качества зерна, но и урожайного и адаптационного потенциалов за счет расширения генетического базиса культуры риса в Казахстане.

Литература

1. Anonymous. Rice as human food. – Rice Almanac. – IRRI, 2002. –V.3, - p.6-7.

2. Juliano B.O. Rice chemistry and quality. – PhilRicee, 2003. -480p.

3. Методические указания по изучению мировой коллекции риса и классификатор рода Oryza L. – Ленинград. ВИР. -1982. -34с.

4. Standard Evaluation System for rice. – INGER-IRRI., - 1996. – 52p.

5. SAS Institute Inc. SAS/STAT users quide. Version 6., Fourth Edition. – Cary (NC). – 1989. №1.