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. «О проекте отраслевой целевой Программы обеспечения
устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в РФ на 2002 –
2005 гг. и на период до 2010 г.»:
«…в 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 сырье…»
Из решения коллегии:
«…2…разработать нормативные документы по государственным стандартам на
пивоваренный ячмень, солод и пиво согласно современным международным
требованиям».
«…3…обеспечить доработку и дальнейшую реализацию проекта подпрограммы
научного обеспечения «Пивоваренный ячмень и солод», 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
кадров».[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 «Исследования пивоваренных материалов». 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 – 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 – 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. t?С
зимой сред. t?С
летом сред. кол-во
осадков
за вегет.пер. почвы
Кировская обл.
-13..-15?С +17..+20?С 350-400 мм Дерново-подзолистые
среднесуглинистые
Пензенская обл.
-11..-13?С +20..+22?С 380-450 мм Черноземы
обыкновенные
Саратовская обл. -11..-13?С +23..+25?С 150-200 мм Черноземы
обыкновенные
Чувашская респ.
-12..-14?С +18..+20?С 350-400 мм Дерновые
Средне- и тяжелосуглинистые, серые лесные
Ростовская обл.
-5..-8?С +24..+26?С 300-400 мм Черноземы
обыкновенные
Краснодарский край -3..-5?С +24..+27?С 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 «продолжительность периода всходы – колошение» 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 – 94%,
содерж. белка 9 – 12%, экстрактивность – 75 – 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 «плавную» 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 – 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 – 1995 гг.), но в условиях Чехии он имеет более
низкую зимостойкость, чем многорядный. Зимостойкость таким образом –
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 «всходы – колошение» (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 «генотип*среда».
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
– 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 –
стандартная для ячменя, лучшие предшественники – 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. – в Госсортоиспытании.[4]
Сорт Харьковский 99 – 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 – 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 «Сельское хозяйство» п/ред.
Месяца В.К. и др. М., «БРЭ», 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. «О проекте отраслевой целевой Программы обеспечения
устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в РФ на 2002 –
2005 гг. и на период до 2010 г.» // 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. Sladovnicka kvalita
odr?d a novo?lecht?ni je?mene ozimeno (Пивоваренные качества новых
сортов озимого ячменя) // Genetiko a ?lecht?ni , 1996 г., №2. стр.
107-114
Оглавление
TOC \o “1-3” \h \z HYPERLINK \l “_Toc37097914” Введение PAGEREF
_Toc37097914 \h 2
HYPERLINK \l “_Toc37097915” Глава 1. Почвенно-климатические условия
зон ведения селекции PAGEREF _Toc37097915 \h 5
HYPERLINK \l “_Toc37097916” Глава 2. Исходный материал и методы
создания популяций для отбора PAGEREF _Toc37097916 \h 7
HYPERLINK \l “_Toc37097917” Глава 3. Методы отбора и оценки
перспективных форм PAGEREF _Toc37097917 \h 10
HYPERLINK \l “_Toc37097918” Выводы PAGEREF _Toc37097918 \h 12
HYPERLINK \l “_Toc37097919” Список литературы PAGEREF _Toc37097919
\h 14
PAGE
PAGE 2
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
