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. «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

| | | |за | |

|Кировская обл. |-13..-15є|+17..+20єС |350-400 мм |Дерново-подзолисты|

| |С | | |е |

|Пензенская обл. |-11..-13є|+20..+22єС |380-450 мм |Черноземы |

| |С | | |обыкновенные |

|Саратовская обл.|-11..-13є|+23..+25єС |150-200 мм |Черноземы |

| |С | | |обыкновенные |

|Чувашская респ. |-12..-14є|+18..+20єС |350-400 мм |Дерновые |

| |С | | |Средне- и |

|Ростовская обл. |-5..-8єС |+24..+26єС |300-400 мм |Черноземы |

|Краснодарский |-3..-5єС |+24..+27єС |500-800 мм |Черноземы |

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

|линия |натор |1000з,|ность,| |- |- | |ай-н|

| | |г |% |% |тость,|тивност|пер. |ость|

| | | | | |% |ь,% |дн. |,ц/г|

| | | | | | | | |а |

|Аслан |Краснодарский|48,6 |91,7 |11,2 | |79,3 | | |

| | | | | | | | | |

|К-10 |- - - - | | -|45,6 |92,3 |9,1 | |81,0 | | |

| |- - - | | | | | | | |

|278315/Обзо|- - - - | | -|49,6 |91,7 |10,0 | |78,1 | | |

|р |- - - | | | | | | | |

|Соната*305/|- - - - | | -|53,2 |94,2 |10,8 | |78,7 | | |

|2 |- - - | | | | | | | |

|7587-86 |НИИСХ | | |11,6 | |79,2 |70 |59,3|

| |а | | | | | | | |

|708-90 |- - - - | | -| | |12,4 | |77,4 |65 |57,7|

| |- - - | | | | | | | |

|Близнец |- - - - | | -| | |10,2 | |79,5 | | |

| |- - - | | | | | | | |

|Зерноградец|Северо-Донецк|52,6 | |11,7 | |79,0 |85 |41,5|

|770 |ая опыт. | | | | | | | |

|Нутанс 278 |Краснокутская|47,3 |92,0 |12,3 |9,1 |78,5 | | |

| | | | | | | | | |

|Харьковский|Институт |49,3 |94,8 |10,9 |7,7 |80,5 | | |

|99 |растениеводст| | | | | | | |

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

1. Большой энциклопедический словарь, том «Сельское хозяйство» п/ред.

Месяца В.К. и др. М., «БРЭ», 1998 г. стр. 621-622

2. 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

3. 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.

4. Васюков П.П., Серкин Н.В., Пищулин В.Г. Перспективы селекции

пивоваренных сортов ячменя в Краснодарском крае. Краснодар, 2000 г.

стр. 122-124

5. Глуховцев В.В. Об оценке пивоваренных качеств ячменя. // Вестник

РАСХН, 2001 г. №4. стр.84-86

6. 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

7. Казанков Ю.К. Пивоваренный ячмень в почвоохранном земледелии. // Труды

Чувашского НИИСХ том 1(6). Цивильск - 2000 г. стр.209

8. Кривобочек И.И., Шабурова Г.В. Селекция ярового ячменя в ПенНИИСХ //

Научно-практическая конференция. Кинель, 1997 г. стр. 40-41

9. Манзюк В.Т., Козаченко М.Р. Яровой ячмень Харьковский 99. //

Селекция и семеноводство, 1993 г. №5-6. стр. 28-29

10. 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

11. 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

12. Потокина С.А. Исходный материал для селекции ярового пивоваренного

ячменя. // Научно-практическая конференция. Кинель, 1997 г. стр.48-

13. 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

14. Родина Н.А., Куц С.А. Использование мирового генофонда в селекции

пивоваренных сортов ячменя. // Материалы научно-практической

конференции. Киров, 1999 г. стр. 115-119

15. 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

16. Spunar J(( Oborny J(, Spunarova M., Vaculova K. Sladovnickб kvalita

odr?d a novo?lecht?ni je?mene ozimйno (Пивоваренные качества новых

сортов озимого ячменя) // Genetiko a ?lecht?ni , 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