Выявление взаимосвязанных признаков качества зерна риса различных генетических форм в целях адекватного приложения регрессионных моделей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выявление взаимосвязанных признаков качества зерна риса различных генетических форм в целях адекватного приложения регрессионных моделей

Оптимизация ведения научного процесса в современных условиях требует пристального внимания к вопросам информационного оснащения генетических коллекций риса. Изучение и критическое осмысление подходов к оценке генетического материала и информационного сопровождения коллекций показало сложность проблемы, недостатки в разработке основных теоретических аспектов формирования коллекций и повышение практической значимости ее в современных условиях.

До настоящего времени сформированная и хранящаяся генплазма риса не характеризуется по единой системе показателей комплексной оценки, в том числе качества зерна и крупы, которая бы создавала информационную основу для разработки стратегии управления селекционным процессом.

Можно сформулировать несколько подходов к оценке потенциала генотипа: его абсолютные агробиологические признаки, в том числе качества зерна и крупы вне привязки к конкретным агроклиматическим условиям, его пластичность и стабильность в определенных условиях произрастания, его реакция на антропогенные факторы, его определенные параметры интереса, выявленные биотехнологическими методами (например, различные виды устойчивости и т.п.) вне зависимости от остальных методов оценки. Совокупность таких подходов формирует знание потенциала генетического материала, с которым работает исследователь.

В основе оценки генплазмы коллекций положена многокритериальная оценка (термин предложен В.В. Дмитриевым) с последующим свертыванием информации [1]. На первом этапе была проведена обоснованная оценка системы критериев качества зерна генплазмы риса. Многокритериальная оценка будет положена нами в основу построения интегральных показателей по совокупности репрезентативных критериев оценки генплазмы по признакам качества зерна. При этом необходимо было разработать и сформулировать принципы выбора наиболее информативных признаков (индексов состояния).

Представленные условные параметры в компактной форме характеризуют состояние генплазмы коллекций в части качества зерна. Их использование в оценках генетического материала обязательно должно учитывать нарастание статистической ошибки по сравнению с первичными показателями признаков.

В работе были использованы экспертные функции желательности в части кулинарных достоинств крупы селекционного материала, а именно балльная оценка. Однако усредненный показатель на основе балльности не вводили.

Рис. оценивают по нескольким группам признаков. В их числе - пищевая ценность [2, 3], кулинарные достоинства, технологические и товарные качества. Оценка признаков качества зерна и крупы лежит в основе создания новых сортов, производственных процессов переработки. Общепринятая оценка такого большого количества показателей сложна и не jправдана для характеристики образцов банков генетических ресурсов риса. С целью формирования групп признаков качества риса, различных уровней оценки, точного учета их экономической значимости необходима оценка представителей коллекций, как российской, так и зарубежной селекции, в течение ряда лет с последующим анализом изменчивости признаков и их взаимосвязи.

Цель работы. В связи с выше изложенным целью работы явилось выявление взаимосвязанных признаков качества зерна материала коллекции ВНИИ риса (мировой коллекции отечественной и зарубежной селекции).

Материалы и методы исследований. В качестве материала исследований служили отечественные сорта (селекции ВНИИ риса) и зарубежные (итальянской селекции). Массу 1000 зерен определяли по ГОСТу 10842-89, плёнчатость - 10843-76 (на шелушильной установке Satake), стекловидность - по ГОСТу 10987-76, трещиноватость - по ГОСТу 10987-76 с помощью диафаноскопа ДСЗ-3, линейные размеры зерновки и индекс шелушеной зерновки - сканере (система анализа изображений LA 2400, WinFOLIA, WinRHIZO, WinSEEDLE, Канада); выход и качество крупы на установке ЛУР-1М. Оценку кулинарных достоинств проводили по пробе Литтла и по разработанной во ВНИИ риса методике по характеристикам сваренного в кашеварке АРК1 крупе. Оценку амилографических характеристик осуществляли на микровискоамилографе (Brabender, Германия); определение белка в зерне - по Кьельдалю в соответствии с инструкциями к прибору (Tekator, Швеция).

Результаты и их обсуждение. Традиционно выделяют три селекционные группы сортов или подвидов у вида O. Sativa: сорта indica, типичные для индийского субконтинента; группа сортов tropical japonica (javanica), более общая для юго-восточной Азии и южного Китая; и группа сортов temperate japonica, преобладающих в северо-восточной Азии [4]. В работе изучали физико-химические и биохимические признаки качества представителей temperate japonica и indica сортов российской и зарубежной селекции (урожай 2012-2014 гг.). Короткозерные - одиннадцать образцов российской селекции: Рапан, Флагман, Соната, Визит, Южный, Виктория, Диамант, Гаран, Дубовский 129, Боярин, Маржан и четыре образца итальянской селекции: Cerere, Centauro, Virgo, Orione. Среднезерные - восемь образцов российской селекции: Сонет, Аметист, Янтарь, Регул, Фаворит, Анаит, Привольный 4, Крепыш и двенадцать образцов итальянской селекции: Vulcano, Carnise Preсoce, Carnise, Bacco, Minerva, Meco, Cammeo, Neve, Galileo, Musa, Antares. Длиннозерные - три образца российской селекции: Кураж, Ивушка, Шарм и четыре образца итальянской селекции: Oceano, Arsenal, Urano, CRLB 1.

В целях минимизации признаков оценки изучали в полевых условиях взаимосвязь площади поверхности листьев и одного из важных параметров - содержания белка в зерновке риса (табл. 1) [5].

Таблица 1. Площадь листовой поверхности и содержание белка в зерновке риса

рис генплазма селекция

Наблюдалась тенденция незначительного повышения содержания белка в зерновке (корреляционная связь слабая r=0,31). В связи с этим в дальнейшем в исследовании не рассматривали признаки, как взаимосвязанные.

Изучение физико-химических признаков качества риса, в том числе его технологических параметров и параметров вязкости крахмалистой пасты, позволило продолжить работу по выявлению их взаимосвязи и значимости в структуре качества генплазмы риса (табл. 2-5). Знание взаимосвязи признаков качества зерна риса позволяет прогнозировать свойства генплазмы в отношении качества риса [6]. Ранее было показано достоверное влияние на содержание целого ядра в крупе признаков трещиноватости и стекловидности. Однако исследования проводили на генетическом материале российской селекции.

Таблица 2. Технологические признаки качества зерна и крупы риса итальянских сортов, выращенных на ОПУ ВНИИ риса

*Размеры зерновки, неш./ш. - нешелушеное зерно / шелушенное ядро

По стекловидности у итальянских сортов выделились Urano, Arsenal, Oceano. Однако пленчатость у них была достаточно высокой - более 20%. Neve и Galileo имели высокую трещиноватость, соответственно 14 и 37%, однако у Galileo, тем не менее, показатель «содержание целого ядра в крупе» у Galileo был высоким 91,6%. Высоким общим выходом крупы характеризовались сорта Cerero, Minerva и Virgo 74-75%. Содержание поврежденных зерен в полевых условиях зерен в урожае 2014 г. было незначительным - от 0,00 у CRLB 1 до 1,25% у Carnise Precoce.

Сорта российской селекции выращивали в одной агроклиматической зоне с сортами итальянской селекции. Технологические признаки качества образцов оценивали как высокие. Наилучшими признаками качества обладали сорта Визит, Южный, Аметист, Регул и Кураж.

Таблица 3. Выход и качество крупы итальянских сортов

Взаимосвязь стекловидности с содержанием целого ядра в крупе не подтвердилась. Например, сорт Южный имел стекловидность достаточно низкую - 77%, а содержание целого ядра в крупе было максимальным - 98,3%.

Таблица 4. Технологические признаки качества зерна и крупы риса российских сортов, выращенных на ОПУ ВНИИ риса

Таблица 5. Выход и качество крупы сортов российской селекции, выращенных на ОПУ ВНИИ риса, урожай 2014 г.

Содержание поврежденных зерен было от 0,00% у Сонета до 1,25% у Диаманта - в тех же пределах, что и у образцов итальянской селекции.

В структуре изменчивости сортов риса (двухфакторный перекрестный дисперсионный анализ) обнаружено достоверное влияние генотипических (межсортовых) различий, условий года. В целях оптимизации оценки физико-химических признаков качества был проведен анализ их взаимосвязи с помощью корреляционной матрицы признаков (табл. 6).

Таблица 6. Матрица коэффициентов прямолинейной корреляции Пирсона для физико-химических признаков качества риса

Условные обозначения величин: масса 1000 зерен - м; общая стекловидность зерна - ос; трещиноватость зерна - тр; пленчатость зерна - пл; общий выход крупы - ов; содержание целого ядра в крупе - сц; содержание амилозы в крупе - са; температура начала клейстеризации крахмала - тк; максимальная вязкость крахмальной пасты - мв; вязкость крахмальной пасты, при охлаждении до 50⁰С - в50; время начала процесса клейстеризации - вр; градиент вязкости - гр.

Высокая положительная корреляция отмечена для признаков «температура клейстеризаци» - «содержание амилозы», «максимальная вязкость» - «вязкость при 50^оС», «градиент вязкости» - «вязкость при 50^оС», «максимальная вязкость».

Проба Литтла позволяет оценить кулинарные достоинства риса, однако в структуре оценки генетического материала метод, как правило, мало используется, так как, до сих пор связь показателя с кулинарными достоинствами считается неоднозначной. В работе пробой Литтла образцы изучали для решения вопроса введения показателя в систему оценки генплазмы риса (таблица 7).

Таблица 7. Результаты пробы Литтла образцов коллекции ВНИИ риса, урожай 2013 г., по срокам уборки

Сравнение показателя по пробе Литтла с коэффициентом привара подтвердило наличие слабой корреляционной зависимости (r=0,38). В дальнейшем предполагается изучить взаимосвязь показателя с признаком «образование клейкого слоя клейстеризованного крахмала на поверхности сваренного ядра риса». Этот признак соотносится с рекомендацией использования риса для определенных видов кулинарных блюд: клейких каш и разных видов рассыпчатого плова.

В таблице 8 приведены статистические характеристики совокупности исследованных образцов генплазмы риса по признакам качества. Результаты изучения кулинарных достоинств по пробе Литтла не ввели как параметр оценки в связи с необходимостью проведения дальнейших исследований в его роли в структуре качества риса.

Таблица 8. Статистические характеристики исследуемых сортов риса по технологическим признакам качества и параметры интегральной модели

Характеристика образов коллекции риса по технологическим признакам качества, кулинарным достоинствам крупы, амилографическим параметрам позволяет прогнозировать качество урожая и дает полную картину потенциала генотипов. Признаки будут использованы в построении интегрального показателя в части качества зерна риса.

Список литературы

1 Дмитриев В.В. Определение интегрального показателя состояния природного объекта как сложной системы // Научно-теоретический журнал «Общество. Среда. Развитие». №4 (12). 2009. С. 146-165.

2 Juliano B.O. Rice in human nutrition / B.O. Juliano - Genetics and Biochemistry Division International Rice Research Institute. 2008.

3 Zhang M.W. Nutritional quality and healthy affect of special rice. In M.W. Zhang (Ed.), Special rice and its processing technology. Beijing: China Light Industry Press. 2000. P. 73-116.

4 Glazmann J.C. Isozymes and Classification of Asian Rice Varieties // Theor. Appl. Genet. 1987. Vol. 74. P. 21-30.

5 Воробьев Н.В., Скаженник М.А, Ковалев В.С. Продукционный процесс у сортов риса. Краснодар: Просвещение-Юг, 2011. 200 с.

6 Kharitonov E., Tumanyan N., Vetrova N. ARRRI's Varieties. Variability in Quality Characteristics in Conditions of Krasnodar Region. - 07e. Grain Qualities, processing and marketing. 4^th International Rice Congress. 27 October-1 November 2014. Bangkok, Thailand. 667 p.

Размещено на Allbest.ru