Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна

Досліджено 470 сортів і селекційних ліній зернових культур пшениці, тритикале, кукурудзи, сорго, проса, ячменю за ознакою ефективності трансформації крохмалю зерна в етанол. Найвищу ефективність трансформації спостерігали у зразків пшениці, кукурудзи, голозерного ячменю ваксі (гени Wx) та екстрам’як...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2013
Main Authors:	Рибалка, О.І., Червоніс, М.В., Моргун, Б.В., Починок, В.М., Поліщук, С.С.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України 2013
Series:	Физиология и биохимия культурных растений
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66448
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна / О.І. Рибалка, М.В. Червоніс, Б.В. Моргун, В.М. Починок, С.С. Поліщук // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 3-19. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66448
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-664482025-02-09T23:25:36Z Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна Генетические и селекционные критерии создания сортов зерновых культур спирто-дистиллятного направления технологического использования зерна Genetic and breeding criteria of crop cultivars production for ethanol distilling end-use Рибалка, О.І. Червоніс, М.В. Моргун, Б.В. Починок, В.М. Поліщук, С.С. Досліджено 470 сортів і селекційних ліній зернових культур пшениці, тритикале, кукурудзи, сорго, проса, ячменю за ознакою ефективності трансформації крохмалю зерна в етанол. Найвищу ефективність трансформації спостерігали у зразків пшениці, кукурудзи, голозерного ячменю ваксі (гени Wx) та екстрам’якозерної пшениці (ген На). Запропоновано генетичні й селекційні критерії оцінки ферментабільності зерна при створенні сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання. Як найперспективнішу головну біоенергетичну культуру в Україні розглянуто тритикале. Исследованы 470 сортов и селекционных линий зерновых культур пшеницы, тритикале, кукурузы, сорго, проса, ячменя по признаку эффективности трансформации крахмала зерна в этанол. Наивысшую эффективность трансформации наблюдали у образцов пшеницы, кукурузы, голозерного ячменя вакси (гены Wx) и экстрамягкозерной пшеницы (ген На). Предложены генетические и селекционные критерии оценки ферментабильности зерна при создании сортов зерновых культур спирто-дистиллятного направления технологического использования. В качестве наиболее перспективной главной биоэнергетической культуры в Украине рассмотрено тритикале. Grain starch-to-ethanol transformation efficiency of 470 crop cultivars and breeding lines of wheat, triticale, corn, sorghum, millet and barley was studied. The highest starch-to-ethanol transformation efficiency of waxy (gene Wx) wheat, corn and hulles barley as well as extra-soft wheat (Ha gene) was found. Genetic and breeding criteria of grain fermentability breeding were proposed. Triticale as the most perspective main bioenergetic crop in Ukraine has been considered. 2013 Article Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна / О.І. Рибалка, М.В. Червоніс, Б.В. Моргун, В.М. Починок, С.С. Поліщук // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 3-19. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0522-9310 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66448 575.113.2:577.112.82 uk Физиология и биохимия культурных растений application/pdf Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено 470 сортів і селекційних ліній зернових культур пшениці, тритикале, кукурудзи, сорго, проса, ячменю за ознакою ефективності трансформації крохмалю зерна в етанол. Найвищу ефективність трансформації спостерігали у зразків пшениці, кукурудзи, голозерного ячменю ваксі (гени Wx) та екстрам’якозерної пшениці (ген На). Запропоновано генетичні й селекційні критерії оцінки ферментабільності зерна при створенні сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання. Як найперспективнішу головну біоенергетичну культуру в Україні розглянуто тритикале.
format	Article
author	Рибалка, О.І. Червоніс, М.В. Моргун, Б.В. Починок, В.М. Поліщук, С.С.
spellingShingle	Рибалка, О.І. Червоніс, М.В. Моргун, Б.В. Починок, В.М. Поліщук, С.С. Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна Физиология и биохимия культурных растений
author_facet	Рибалка, О.І. Червоніс, М.В. Моргун, Б.В. Починок, В.М. Поліщук, С.С.
author_sort	Рибалка, О.І.
title	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
title_short	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
title_full	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
title_fullStr	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
title_full_unstemmed	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
title_sort	генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна
publisher	Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
publishDate	2013
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66448
citation_txt	Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна / О.І. Рибалка, М.В. Червоніс, Б.В. Моргун, В.М. Починок, С.С. Поліщук // Физиология и биохимия культурных растений. — 2013. — Т. 45, № 1. — С. 3-19. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series	Физиология и биохимия культурных растений
work_keys_str_mv	AT ribalkaoí genetičnítaselekcíiníkriteríístvorennâsortívzernovihkulʹturspirtodistilâtnogonaprâmutehnologíčnogovikoristannâzerna AT červonísmv genetičnítaselekcíiníkriteríístvorennâsortívzernovihkulʹturspirtodistilâtnogonaprâmutehnologíčnogovikoristannâzerna AT morgunbv genetičnítaselekcíiníkriteríístvorennâsortívzernovihkulʹturspirtodistilâtnogonaprâmutehnologíčnogovikoristannâzerna AT počinokvm genetičnítaselekcíiníkriteríístvorennâsortívzernovihkulʹturspirtodistilâtnogonaprâmutehnologíčnogovikoristannâzerna AT políŝukss genetičnítaselekcíiníkriteríístvorennâsortívzernovihkulʹturspirtodistilâtnogonaprâmutehnologíčnogovikoristannâzerna AT ribalkaoí genetičeskieiselekcionnyekriteriisozdaniâsortovzernovyhkulʹturspirtodistillâtnogonapravleniâtehnologičeskogoispolʹzovaniâzerna AT červonísmv genetičeskieiselekcionnyekriteriisozdaniâsortovzernovyhkulʹturspirtodistillâtnogonapravleniâtehnologičeskogoispolʹzovaniâzerna AT morgunbv genetičeskieiselekcionnyekriteriisozdaniâsortovzernovyhkulʹturspirtodistillâtnogonapravleniâtehnologičeskogoispolʹzovaniâzerna AT počinokvm genetičeskieiselekcionnyekriteriisozdaniâsortovzernovyhkulʹturspirtodistillâtnogonapravleniâtehnologičeskogoispolʹzovaniâzerna AT políŝukss genetičeskieiselekcionnyekriteriisozdaniâsortovzernovyhkulʹturspirtodistillâtnogonapravleniâtehnologičeskogoispolʹzovaniâzerna AT ribalkaoí geneticandbreedingcriteriaofcropcultivarsproductionforethanoldistillingenduse AT červonísmv geneticandbreedingcriteriaofcropcultivarsproductionforethanoldistillingenduse AT morgunbv geneticandbreedingcriteriaofcropcultivarsproductionforethanoldistillingenduse AT počinokvm geneticandbreedingcriteriaofcropcultivarsproductionforethanoldistillingenduse AT políŝukss geneticandbreedingcriteriaofcropcultivarsproductionforethanoldistillingenduse
first_indexed	2025-12-01T17:43:39Z
last_indexed	2025-12-01T17:43:39Z
_version_	1850328767431442432
fulltext	УДК 575.113.2:577.112.82 ГЕНЕТИЧНІ ТА СЕЛЕКЦІЙНІ КРИТЕРІЇ СТВОРЕННЯ СОРТІВ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР СПИРТО-ДИСТИЛЯТНОГО НАПРЯМУ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ ЗЕРНА О.I. РИБАЛКА1,2, М.В. ЧЕРВОНIС1, Б.В. МОРГУН2, В.М. ПОЧИНОК2, С.С. ПОЛІЩУК1 1Селекційно-генетичний інститут — Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення Національної академії аграрних наук України 65036 Одеса, Овідіопольська дорога, 3 2Iнститут фізіології рослин і генетики Національної академії наук України 03022 Київ, вул. Васильківська, 31/17 Досліджено 470 сортів і селекційних ліній зернових культур пшениці, тритикале, кукурудзи, сорго, проса, ячменю за ознакою ефективності трансформації крох- малю зерна в етанол. Найвищу ефективність трансформації спостерігали у зраз- ків пшениці, кукурудзи, голозерного ячменю ваксі (гени Wx) та екстрам’якозер- ної пшениці (ген На). Запропоновано генетичні й селекційні критерії оцінки ферментабільності зерна при створенні сортів зернових культур спирто-дисти- лятного напряму технологічного використання. Як найперспективнішу головну біоенергетичну культуру в Україні розглянуто тритикале. Ключові слова: зернові культури, крохмаль, ферментабільність, етанол, гени Wx, На, критерії селекції. Зернові культури (пшениця, кукурудза, тритикале, сорго, просо, ячмінь) широко використовуються у світі для виробництва спирту, алкогольних напоїв, а останнім часом деякі з них — для виробництва технічного біо- етанолу як відновлюваного виду палива для двигунів внутрішнього зго- ряння. Основним продуктом зерна, що трансформується в ході послі- довних ферментативних реакцій в етанол, є крохмаль. Тому від вмісту крохмалю в зерні та його хімічного складу залежить показник ефектив- ності трансформації крохмалю в етанол (ферментабільність), вихід спир- ту (біоетанолу) з 1 т ферментованого зернового збіжжя, економічна ефек- тивність переробки зерна на харчовий спирт чи технічний біоетанол. Крохмаль зерна більшості зернових культур зазвичай складається в се- редньому з 20—25 % амілози (лінійний полімер глюкози) і 70—75 % амі- лопектину (розгалужений полімер глюкози), має кілька показників фі- зичної та хімічної якості, що характеризують його ферментабільність: співвідношення амілоза/амілопектин, кристалічна структура, форма і фізичний розмір крохмальних гранул, співвідношення різних типів крох- мальних гранул (гранулометрія), фізична стійкість крохмальних гранул до механічної дії агрегатів млина під час помелу зерна тощо. Все це зага- лом визначає швидкість і повноту гідролітичної трансформації крохмалю в етанол, тому крохмаль зернових культур у термінах ферментабільності поділяється на дві основні фракції, одна з яких легко ферментується, інша — стійка до амілолітичних ферментів, практично не ферментується і не трансформується в етанол. Стійкі крохмальні гранули відрізняються ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ КУЛЬТ. РАСТЕНИЙ. 2013. Т. 45. № 1 3 © О.I. РИБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНIС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛIЩУК, 2013 від звичайних наявністю кристалічної структури, значно менш піддатли- вої дії кислот чи ферментативного гідролізу за участю амілаз. Виділяють іще фізично блокований крохмаль, що міститься у зерновій масі, яка блокує або затримує його взаємодію з ферментами. Отже, ферментабільність зерна — доволі складна ознака, що зале- жить як від умов вирощування зернової культури (вміст крохмалю), так і від впливу генетичних чинників, що контролюють ферментативні про- цеси біосинтезу крохмалю та його складових. Серед генетичних чин- ників, які легко ідентифікуються і чинять найбільший вплив на хімічну структуру, фізичні властивості крохмалю і крохмальних гранул, вирізня- ють систему генів ваксі, що блокують біосинтез амілози, і генів, які впливають на консистенцію ендосперму зернівки, її твердість [7, 8]. Сказане означає, що висока ферментабільність зерна не може бути результатом випадкового збігу неконтрольованих чинників. Ця ознака може створюватись у процесі цілеспрямованого комбінування чинників позитивного впливу на ферментабільність, цілеспрямованої селекції ге- нотипів з високою ферментабільністю зерна і створення на цій основі спеціальних сортів (гібридів) спирто-дистилятного напряму техно- логічного використання. Перелічені зернові культури і генетичні системи, що впливають на ферментабільність крохмалю, ґрунтовно досліджені нами протягом ос- танніх шести років (з 2006). Основним завданням було встановлення генетичних і селекційних критеріїв та закономірностей створення сортів (гібридів) зернових культур спеціального спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна. Результати виконаної роботи наве- дено у цій статті. Методика Досліджували зерно районованих сортів, селекційних ліній і колекцій- них зразків пшениці, озимого та ярого тритикале, ячменю, проса, гібри- дів кукурудзи СГI, Iнституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва, Iнституту землеробства НААН України. Генетичний і селекційний матеріал пше- ниці, тритикале, голозерного ячменю був створений у відділі генетичних основ селекції на основі схрещування з генетичними лініями і сортами, отриманими з Канади (проф. Б. Росснагель, CДC, Саскачеван, Канада) і США (проф. Р. Грейбош, Університет Небраски, США). Вміст крохмалю визначали за ГОСТ 10845—98, вміст білка — за міжнародним стандартом ISO 1871. Зразки зерна піддавали ферментації згідно з галузевим стандартом ТУ 46.045—2003. Процедури ферментації та дистиляції виконували з використанням сконструйованого у відділі генетичних основ селекції СГI лабораторного реактора-ферментатора й лабораторної дистиляційної установки. Концентрацію етанолу після ферментації визначали за допомогою високоточних пікнометрів і спеці- альних розрахункових таблиць. Емісію вуглекислого газу під час фермен- тації обчислювали за редукцією маси реакційної суміші до і після фер- ментації. Загалом протягом останніх шести років за ознакою ферментабіль- ності ми дослідили близько 470 зразків зернових культур, із них 180 зраз- ків (гібридів) кукурудзи, 100 зразків (сортів і ліній) озимої пшениці, 120 зразків (сортів і ліній) тритикале, 40 зразків (сортів і ліній) ячменю, 30 зразків сорго. Серед зразків озимої пшениці, кукурудзи та ячменю були представлені генотипи ваксі з генетично зміненим складом крохмалю. 4 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Результати та обговорення Крохмаль зерна — основний продукт, який під дією гідролітичних фер- ментів трансформується в етанол. За середнім умістом крохмалю основні досліджувані зернові культури мали показники, наведені в табл. 1. Найвищий вміст крохмалю був у зерні кукурудзи і сорго. Однак де- які сорти пшениці й озимого тритикале за цим показником не поступа- лись або поступались неістотно культурам-лідерам. Цілком очевидно, що чим вищий вміст крохмалю в зерні, тим вищим має бути вихід ета- нолу з 1 т зерна. Така залежність справді існує. Вірогідна позитивна ко- реляція між вмістом крохмалю в зерні пшениці і виходом етанолу з 1 т збіжжя в різних наших дослідах за кілька років спостережень у середньо- му становила r = 0,56. Для кукурудзи така залежність знаходилась на рів- ні r = 0,36…0,87, для тритикале — r = 0,62…0,75, для ячменю — r = 0,60. У досліджених сортів пшениці, озимого тритикале і гібридів куку- рудзи виявлено найвищі показники виходу етанолу з 1 т сухого збіжжя. Однак слід зазначити, що вихід етанолу з деяких сортів озимої пшениці був більшим, ніж з окремих гібридів кукурудзи, а деякі сорти пшениці за виходом етанолу поступалися сортам тритикале. Сорти пшениці й озимого тритикале в середньому поступаються гібридам кукурудзи за показником виходу етанолу з 1 т сухого збіжжя (рис. 1). 5 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 ТАБЛИЦЯ 1. Середній вміст крохмалю в зерні у перерахунку на суху речовину Культура Середній вміст крохмалю, % Коливання за вмістом крохмалю, % Кукурудза 73,1 68,4—76,5 Озима пшениця 70,2 67,4—73,0 Озиме тритикале 68,6 64,9—73,6 Яре тритикале 64,9 61,4—67,7 Сорго 71,4 68,7—75,5 Просо 63,1 58,0—67,6 Ячмінь 62,2 57,5—67,0 НIР0,05 1,8 НIР0,01 2,4 Рис. 1. Середній вихід 100 %-го етанолу з 1 т зерна різних зернових культур Кукурудза Озима Озиме Яре Просо Ячмінь пшениця тритикале тритикале 450 430 410 390 370 350 Разом з тим у дослідах ми спостерігали, що зразки зерна однієї й тієї самої культури або різних культур за однакового вмісту крохмалю в зерні давали різний вихід етанолу. Більше того, вміст крохмалю в зерні, що залишався негідролізованим після ферментації, в різних зразків і різних культур також був доволі різним (рис. 2). Це означає, що вихід етанолу залежить не лише від кількісного вмісту крохмалю в зерні, а й від інших чинників, що формують якісну характеристику крохмалю за його ферментабільністю. Щоб урахувати за- гальний вплив цих чинників на ферментабільність крохмалю, треба ско- ристатись іншим критерієм, ніж вихід етанолу з 1 т збіжжя, а саме — ви- ходом етанолу з 1 т крохмалю. Чинниками впливу на ферментабільність крохмалю, як уже зазна- чалось, можуть бути: а) хімічний склад крохмалю (співвідношення амі- лоза/амілопектин); б) гранулометрія крохмалю (лінійний розмір крох- мальних гранул і співвідношення гранул за розмірами); в) характер упаковки високополімерних молекул крохмалю в крохмальній гранулі [2, 4]. I що особливо важливо для селекції сортів зернових культур з висо- кою ферментабільністю — це знати ступінь генетичної детермінації за- значених вище чинників якісного впливу на ферментабільність крох- малю. Першими виявленими нами важливими генетичними чинниками позитивного впливу на ферментабільність крохмалю були гени Wx (вак- сі) та На (hardness — твердість) у пшениці. Гени Wx (їх рецесивні алелі) блокують біосинтез ключового ферменту GBSS, що бере участь у біосин- тезі амілози крохмалю. В результаті в крохмалі пшениці ваксі практично нульовий вміст амілози, а крохмальна гранула містить лише амілопек- тин, який краще за амілозу гідролізується амілолітичними ферментами. До того ж крохмальні гранули з амілопектину фізично нестійкі до меха- нічної дії при помелі зерна, тому вони легко руйнуються і тим самим істотно збільшується загальна поверхня крохмальних гранул, що атаку- ється амілазами [3, 5]. Наслідком цього є вищі швидкість і повнота амі- лолітичного гідролізу крохмалю. Одним із видимих ефектів гена На (домінантний алель) на грануло- метрію в ендоспермі пшениці є підвищений вміст дрібних крохмальних гранул (тип D за розміром у межах 2 мкм), що призводить до збільшен- ня загальної фізичної поверхні крохмальних гранул. У результаті швид- кість і повнота амілолітичного гідролізу крохмалю з високим вмістом 6 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 2. Вміст крохмалю в зерні до ферментації і в сухому залишку після ферментації у восьми різних сортів (гібридів) сільськогосподарських культур 1 2 3 4 5 6 7 8 80 60 40 20 0 10 8 6 4 2 0 Пшениця Тритикале КукурудзаСорго дрібних крохмальних гранул аналогічно як і за дії генів Wx також зрос- тають. На рис. 3 наведено результати визначення вмісту залишкового (не- гідролізованого) крохмалю після ферментативного гідролізу і дистиляції восьми зразків пшениці і тритикале сорту Богдан. Найнижчий вміст за- лишкового крохмалю в сухому забродженому залишку виявлено в екст- рам’якозерної пшениці сорту Оксана (містить ген На), пшениці ваксі (Ваксі 5) і тритикале Богдан. У сортів хлібопекарської пшениці цей по- казник досягав 4 %. У перерахунку на 1 т крохмалю в зерні зразки з низьким вмістом залишкового крохмалю в сухому забродженому залиш- ку давали вищий вихід етанолу (рис. 4). Винятком був лише сорт хлібо- пекарської пшениці Вікторія, який, між іншим, у дослідах компанії Malteurop Ukraine серед досліджуваних сортів української селекції виявив найліпші пивоварні властивості. Це означає, що сорт Вікторія, очевид- но, містить ще якийсь невідомий чинник впливу на ферментабільність крохмалю і потребує детальнішого вивчення. Найвищими показниками щодо ферментабільності крохмалю характеризувався зразок пшениці Ваксі 5. Для коректнішого досліду з порівняння ферментабільності крохма- лю з різних культур добирали зразки зерна зі вмістом крохмалю у вузь- кому інтервалі 67—70 %. За виходом етанолу пшениця ваксі вірогідно перевищувала всі зернові культури, що вивчалися в досліді (табл. 2). З 7 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 3. Вміст крохмалю в зерновій масі різних сортів пшениці і тритикале до (1) і після (2) ферментації та дистиляції Рис. 4. Вихід етанолу (л/т крохмалю) з різних сортів і генетичних ліній пшениці та трити- кале (горизонтальна лінія — середнє значення за виходом етанолу) Ваксі 5 Богдан Оксана Ніконія Альбатрос Дальницька Вікторія Куяльник Дальницька Альбатрос Ніконія Куяльник Богдан Вікторія Оксана Ваксі 5 640 600 560 520 70 60 50 40 10 8 6 4 2 0 1 2 цих та інших дослідів можна зробити висновок, що якнайменше два ге- нетичні чинники, а саме гени Wx і На, безпосередньо пов’язані з озна- кою ферментабільності крохмалю. У зв’язку з цим цікаво було поєднати в одному генотипі обидва чинники. В результаті схрещувань і цілеспря- мованих доборів ми отримали селекційні зразки пшениці, в яких в од- ному генотипі суміщались гени Wx і На. Отримані селекційні зразки ма- ли екстрам’яку консистенцію ендосперму і високу амілолітичну активність («число падіння» 67—85 с), що свідчило про їх належність до типу ваксі. Хоча деякі з цих зразків були ще гетерогенними за генами Wx (гомогенний генотип — потрійний рецесив wxwx,wxwx,wxwx), ми їх попе- редньо випробували за ферментабільністю крохмалю (рис. 5). Iз рис. 5 видно, що зразки пшениці, в яких суміщені гени Wx і На (за винятком гетерогенних), істотно перевищують сорт-стандарт за вихо- дом етанолу з 1 т крохмалю. Особливо слід виділити селекційні лінії пшениці ваксі № 8421 і № 8423, вихід спирту з 1 т крохмалю яких на 50 л вищий, ніж із сорту-стандарту. Важливо зазначити, що досліджувані 8 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 5. Вихід етанолу з 1 т крохмалю зерна селекційних зразків із суміщеними генами Wx, На (ст 2 — стандарт, сорт хлібопекарської пшениці Куяльник) ТАБЛИЦЯ 2. Середній вихід етанолу з 1 т крохмалю з різних культур (вміст крохмалю в зерні 67—70 %) Культура Вихід етанолу з 1 т крохмалю, л ± до пшениці ваксі Озима пшениця ваксі 569,2 — Озима пшениця 551,3 —17,9* Кукурудза 564,7 —4,5 Озиме тритикале 537,4 —31,8 Яре тритикале 552,1 —17,2 Просо 544,8 —24,4 Ячмінь 520,0 —49,2 НIР0,05 9,0 НIР0,01 12,1 Тут і в табл. 6—11: Різниця вірогідна за рівня значущості Р  0,05; різниця вірогідна за рівня значущості Р  0,01. ст 2 8419 8421 8423 8426 8428 8425 8429 8430 8431 8433 8435 8436 8437 8438 8439 8440 Селекційні лінії м’якозерної пшениці ваксі 600 560 520 480 440 зразки екстрам’якозерної пшениці вакcі добирали для досліду з майже однаковим вмістом крохмалю в зерні. Крім того, практично всі гомо- генні за генами wxwx,wxwx,wxwx + На зразки містили в сухому забродже- ному залишку лише 2—3 % негідролізованого крохмалю, тоді як у сор- ту-стандарту цей показник перевищував 4 %. Отже, результати виконаних досліджень дають підставу вважати, що основним показником ефективності трансформації крохмалю в біоета- нол є вихід спирту з 1 т крохмалю. Ця ознака має чітку генетичну детер- мінацію і вона прямо пов’язана з такими характеристиками крохмалю, як співвідношення його основних складників (амілопектин, амілоза), гра- нулометрична структура крохмалю або співвідношення різних за ліній- ними розмірами типів крохмальних гранул А і В. Як уже зазначалось, гранулометричний склад крохмалю безпосеред- ньо стосується ознаки ферментабільності крохмалю, оскільки площа за- гальної активної поверхні крохмальних гранул, що контактує з амілаза- ми у процесі ферментації, обернено залежить від їх діаметра: що менший діаметр крохмальної гранули, то більша площа активної поверхні зразка. У зв’язку з цим ми визначали лінійні розміри крохмальних гранул у досліджуваних зернових культур (рис. 6, табл. 3). У пшениці, ячменю і тритикале крохмальні гранули дуже подібні як за розміром, так і за формою, їх середній розмір від 24 до 27 мкм. Гра- нули крохмалю проса подібні до гранул крохмалю кукурудзи, тільки гра- нули крохмалю проса менші (в середньому близько 9 мкм в діаметрі). В екстрам’якозерних зразках пшениці велика частка дрібних крохмальних гранул, тоді як у сортів хлібопекарської пшениці, навпаки, підвищена частка крупних крохмальних гранул. Iншим не менш важливим для ферментабільності крохмалю чинни- ком, від якого залежать фізико-хімічні властивості крохмалю зернових культур, є співвідношення його двох складових: амілози та амілопекти- ну (табл. 4). Співвідношення амілоза/амілопектин у крохмалі певною мірою виз- начає його технологічні властивості. Під час помелу зерна з низьким 9 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 6. Крохмальні гранули пшениці (а), ячменю (б), кукурудзи (в), тритикале (г), проса (д) а б г д в вмістом амілози відсоток зруйнованих крохмальних гранул значно ви- щий, ніж у зерна з високим вмістом амілози, що, як зазначалось, збіль- шує площу активної поверхні крохмалю. Пшениця ваксі має нульовий вміст амілози в крохмалі. Крохмаль пшениці ваксі на 100 % складається з амілопектину і краще за звичайний гідролізується й трансформується в етанол, тому ці два чинники (підвищена здатність амілопектину до амілолітичного гідролізу та руйнування амілопектинових гранул під час помелу зерна) створюють максимально сприятливі умови для високої ферментабільності крохмалю пшениці ваксі. З цих причин зразки пше- ниці ваксі порівняно зі звичайними сортами пшениці забезпечують значно вищий вихід етанолу з 1 т крохмалю (див. табл. 2, рис. 5). Якщо пшениця ваксі порівняно зі звичайною пшеницею справді має переваги за ознакою ферментабільності, то цей висновок може бути підтверджений і на інших зернових культурах, які мають ознаку ваксі і відповідний склад крохмалю з нульовим вмістом амілози. В наступних дослідах ми вивчали ферментабільність крохмалю у ліній кукурудзи ваксі та голозерного ячменю ваксі. Лінії кукурудзи ваксі нам надав відділ се- лекції та насінництва кукурудзи СГI (А.О. Білоусов), лінії голозерного ячменю ваксі ми отримали від схрещувань сортів голозерного ячменю ваксі Alamo і Candle селекції CДC (Саскачеван, Канада; проф. Б. Рос- снагель) із сортами плівчастого ячменю селекції СГI. Зразки як пшениці, так і кукурудзи ваксі за ознакою фермен- табільності крохмалю істотно переважали зразки з традиційним складом крохмалю (20—25 % амілози і 75—80 % амілопектину) в межах 35—40 л етанолу на 1 т крохмалю. 10 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 ТАБЛИЦЯ 3. Середній розмір крохмальних гранул зернових культур Культура Середній розмір гранул, мкм Мінімальне та максимальне значення, мкм Пшениця 27 20—35 Ячмінь 23 20—25 Кукурудза 13 10—15 Тритикале 24 20—28 Просо 9 3—14 НIР0,05 3,8 НIР0,01 5,9 ТАБЛИЦЯ 4. Вміст амілози в крохмалі зернових культур Культура Вміст амілози в крохмалі, % Мінімальне та максимальне значення, % Пшениця 21,6 18,2—25,0 Ячмінь 23,2 18,3—28,0 Кукурудза 24,4 23,7—25,0 Тритикале 24,4 22,8—26,0 Просо 18,7 17,0—20,4 НIР0,05 2,2 НIР0,01 3,3 Цікаві результати дослідження ферментабільності крохмалю ми от- римали на культурі ячменю. Ячмінь, як відомо, є цінною сировиною для виробництва алкогольних напоїв типу віскі, тому поліпшення фермен- табільності його зерна має важливе економічне значення при вироб- ництві алкогольних напоїв із ячмінного збіжжя [6]. Ми порівняли за ознакою ферментабільності отримані нами в про- грамі схрещувань лінії плівчастого і голозерного ячменю. Відмінність між цими двома сортотипами полягає лише у наявності/відсутності зер- нової плівки, що контролюється геном Nud (плівчастий) / nud (голозер- ний), розміщеним на хромосомі 1(7Н). Плівка щільно окутує зернівку плівчастого ячменю і формується на ній вже на 16-ту добу після заплід- нення. З порівняння хімічного складу зерна плівчастого і голозерного ячменю помітна перевага голозерного ячменю за вмістом крохмалю (табл. 5) [9]. Iстотні відмінності також за вмістом клітковини, значну частину якої у плівчастого ячменю становить плівка, утворена з целюлози, лігніну і кремнію. За рештою складників зерно ячменю плівчастого й го- лозерного практично не відрізняється. Оскільки основним інгредієнтом сировини, призначеної для вироб- ництва етанолу, є крохмаль, то отримані нами селекційні лінії, серед яких представлені також лінії ваксі, ми дослідили на вміст крохмалю (табл. 6). Як і очікувалось, найвищий вміст крохмалю в ліній голозерного яч- меню — в середньому 64,4 %, що на 3 % перевищує середнє значення у 11 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 ТАБЛИЦЯ 5. Хімічний склад зерна сортотипів плівчастого і голозерного ячменю Плівчастий ячмінь Голозерний ячмінь Компонент зерна ячменю середній вміст, % мінімальне та максимальне значення, % середній вміст, % мінімальне та максимальне значення, % Білок (N  6,25) 13,7 12,5—15,4 14,1 12,1—16,6 Крохмаль 58,2 57,1– 59,5 63,4 60,5—65,2 Цукри 3,0 2,8—3,33 2,9 2,0—4,2 Ліпіди 2,2 1,9—2,4 3,1 2,7—3,9 Клітковина 20,2 18,8—22,6 13,8 12,6—15,6 Зола 2,7 2,3—3,0 2,8 2,3—3,5 ТАБЛИЦЯ 6. Вміст крохмалю в зерні ячменю у перерахунку на суху речовину Вміст крохмалю, % Тип ячменю Кількість ліній, шт. у середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 61,4 — Голозерний 9 64,4 +3,0* Голозерний ваксі 6 63,0 +1,6* НIР0,05 1,6 НIР0,01 2,0 плівчастого ячменю. Дещо менша перевага за цим показником у голо- зерного ячменю ваксі, проте вірогідна на 0,05 рівні значущості. За вмістом білка вірогідна різниця між плівчастим і голозерним типами яч- меню на користь останнього (табл. 7). Вміст білка в зерні — важливий показник зернової сировини для виробництва спирту, оскільки, по-перше, існує чітка обернена за- лежність цього показника від вмісту крохмалю і, по-друге, вміст білка у сухому залишку, що утворюється після ферментації зерна і дистиляції, характеризує кормову цінність останнього. Добір кращих зразків у се- лекційних популяціях на високий вміст крохмалю ймовірно призводити- ме до зниження вмісту білка в зерні (рис. 7). Крім крохмалю зерно ячменю містить доволі велику частку некрох- малистих полісахаридів -глюканів, які практично не ферментувались і не гідролізувались амілазами за умов лабораторної процедури наших дослідів. У зерні ячменю, що використовується у виробництві етанолу, важливо знати вміст -глюканів для інтерпретації результатів досліджен- ня ферментабільності. Вміст -глюканів у зерні зразків ячменю визначали за допомогою NIR-алізатора «SpectraAlyzer» в ближньому інфрачервоному світлі (табл. 8). Досліджувані зразки ячменю істотно відрізнялись за вмістом -глюканів. Максимальні значення зафіксовано серед ліній голозерного ячменю ваксі (7,0—8,3 %, в середньому — 7,31 %), що більше ніж на 3 % по- рівняно з генотипами плівчастого ячменю. Водночас селекційні лінії го- лозерного ячменю переважали за цим показником зразки плівчастого ячменю трохи менше, ніж на 1 %. Очевидно, що підвищений вміст у зерні -глюканів та ознака ваксі пов’язані між собою. Це пояснюється 12 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 7. Залежність показників вміст білка — вміст крохмалю в зерні ячменю 10 11 12 13 14 15 16 70 65 60 55 Вміст білка, % R2 = 0,8033 ТАБЛИЦЯ 7. Вміст білка в зерні ячменю у перерахунку на суху речовину Вміст білка, % Тип ячменю Кількість ліній, шт. в середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 11,8 — Голозерний 9 13,1 +1,3** Голозерний ваксі 6 12,5 +0,7* НIР0,05 0,7 НIР0,01 1,0 тим, що у ячменів ваксі процес трансформації глюкози в крохмаль част- ково генетично заблокований і метаболізм за участю глюкози більшою мірою спрямований на біосинтез -глюканів. Отже, підвищений вміст крохмалю в генетичних ліній голозерного ячменю зі звичайним і мінімальним вмістом амілози порівняно з плівча- стим ячменем робить його привабливим, відкриває перспективи в якості сировини для виробництва харчового спирту або біоетанолу. Проте по- стає запитання стосовно впливу високого вмісту -глюканів у селекцій- них ліній голозерного ячменю ваксі на вихід біоетанолу, адже відомо, що вони підвищують в’язкість розчину, ускладнюють процес ферментації. Ми дослідили ефективність біохімічної трансформації крохмалю зерна в спирт у селекційних ліній голозерного і плівчастого ячменю. За критерій для порівняння зразків ячменю за ознакою ферментабільності зерна взято вихід етанолу з 1 т зерна (табл. 9). За виходом етанолу з 1 т зерна лінії голозерного ячменю на 28 л пе- реважали зразки плівчастого ячменю. Очевидно, причиною цього є біль- ший вміст у голозерному ячмені крохмалю, який в окремих ліній сягав 8 %. А перевага зразків голозерного ячменю ваксі над зразками плівчас- того становила 49 л (!) з 1 т збіжжя. До того ж помітна різниця у виході етанолу й між селекційними лініями голозерного ячменю з нормальним і блокованим синтезом амілози, що становила в середньому 21 л/т (рис. 8). Відмінність між досліджуваними селекційними лініями голозерного ячменю полягає перш за все у фізико-хімічних властивостях крохмалю. В генотипах ячменю ваксі аномальний його склад: нульовий вміст аміло- зи. Очевидно, що як і у пшениць типу ваксі (і кукурудзи ваксі) крох- мальні гранули ячменю ваксі нестійкі до механічної дії під час помелу зерна і, як наслідок, значна їх частина руйнується. Це приводить до збільшення загальної активної фізичної поверхні крохмалю та його 13 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 ТАБЛИЦЯ 8. Вміст -глюканів у зерні ячменю Вміст -глюканів, % Тип ячменю Кількість ліній, шт. у середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 4,28 — Голозерний 9 5,21 0,93* Голозерний ваксі 6 7,31 3,03 НIР0,05 0,8 НIР0,01 1,1 ТАБЛИЦЯ 9. Середній вихід 100 %-го етанолу Вихід етанолу, л /т зерна Тип ячменю Кількість ліній, шт. у середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 339 — Голозерний 9 367 28 Голозерний ваксі 6 388 49 НIР0,05 13,3 НIР0,01 17,7 ефективнішої ферментації. Крім того, крохмаль амілопектинового типу краще ферментується (табл. 10). Так, вміст крохмалю у сухому залишку після ферментації та дистиляції у генотипів ячменю ваксі мінімальний — 1,1 %, що на 0,6 % менше, ніж у генотипів плівчастого ячменю. Це і є підтвердженням того, що крохмаль з мінімальним вмістом амілози ефек- тивніше трансформується у спирт. Важливим за господарським значенням продуктом переробки зерна на спирт є сухий заброджений залишок (англ. DDGS — dry distilled grain soluble), що залишається після дистиляції зернового збіжжя. Це органіч- на маса, що відбула декілька стадій температурної обробки, фази фер- ментації, дріжджового бродіння, дистиляції та висушування. Має висо- ку кормову цінність, оскільки містить легкоперетравлюваний білок, рештки крохмалю, бактеріальні білки. Як і очікувалось, мінімальний вміст білка виявлено у генотипів плівчастого ячменю, адже значну частку маси його зернівки становить неперетравлювана клітковина, яка переважно складається з плівки (табл. 11). Перевага зразків голозерного ячменю з нормальним і модифікова- ним крохмалем над плівчастим за вмістом білка в DDGS досить істотна і становить 10,5 та 11,4 %, що вірогідно на 0,05 і 0,01 рівнях значущості. Подібну картину за вмістом білка у масі DDGS після ферментації і дистиляції ферментованої зернової маси ми спостерігали і в інших зер- нових культур (рис. 9). Найвищий вміст білка в сухому забродженому за- лишку зафіксовано у зразках сорго (37—46 %). Для зерна кукурудзи, пше- ниці та тритикале ці показники коливались у межах 27—40 %. За даними 14 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 8. Вихід етанолу в селекційних ліній (1—23) голозерного і плівчастого ячменю 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 400 360 320 280 240 200 Голозерний Голозерний ваксі Плівчастий ТАБЛИЦЯ 10. Вміст крохмалю в сухому залишку після ферментації та дистиляції зерна ячменю Вміст крохмалю, % Тип ячменю Кількість ліній, шт. у середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 1,7 — Голозерний 9 2,4 0,7 Голозерний ваксі 6 1,1 —0,6 НIР0,05 0,4 НIР0,01 0,5 французьких фахівців, 1 т DDGS різниться доволі високою кормовою цінністю й еквівалентна 0,6—0,7 т соєвого шроту [1, 10]. Електрофоретичним аналізом білків клейковини (гліадинів) пше- ниці сухого забродженого залишку виявлено, що ці білки майже пов- ністю гідролізовані до низькомолекулярних пептидів, які значно легше засвоюються організмом тварини. Рис. 10 ілюструє зразки електрофореграм клейковинних білків пше- ниці гліадинів до завантаження збіжжя в реактор-ферментатор і тих са- мих зразків після ферментації, дріжджового бродіння та дистиляції. Як бачимо, після ферментації і зброджування деградує більша частина біл- ків, які перетворюються на низькомолекулярні пептиди, що швидко ру- хаються в електричному полі і зникають зі спектра. Отже, зерно досліджених нами зернових культур може бути транс- формоване як у харчовий спирт, так і в технічний біоетанол. Як між зер- новими культурами загалом, так і між сортами і гібридами існує доволі велика відмінність за ферментабільністю зерна й крохмалю, виходом етанолу на 1 т збіжжя чи крохмалю. Iстотна частка цієї варіабельності має конкретну генетичну основу, яка може бути впевнено ідентифікова- ною і керованою методами селекції при створенні сортів (гібридів) спир- то-дистилятного напряму технологічного використання зерна. Сьогодні в Україні постало стратегічно важливе питання вибору біо- енергетичних зернових культур, які б були стабільним джерелом віднов- люваного біопалива. Ґрунтуючись на результатах наших досліджень, а також враховуючи відомі негативні соціально-етичні аспекти переробки зерна на технічний біоетанол, ми маємо всі підстави вважати, що в Ук- раїні стратегічною біоенергетичною культурою має стати тритикале. На- 15 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 9. Вміст білка в сухому забродженому залишку восьми довільно взятих сортів пшени- ці, тритикале, сорго та гібридів кукурудзи ТАБЛИЦЯ 11. Вміст білка в сухому залишку після ферментації та дистиляції зерна ячменю Вміст білка, % Тип ячменю Кількість ліній, шт. у середньому ± до плівчастого Плівчастий 8 31,5 — Голозерний 9 41,0 10,5 Голозерний ваксі 6 42,9 11,4** НIР0,05 3,8 НIР0,01 5,1 Пшениця Тритикале Сорго Кукурудза віть без цілеспрямованого втручання селекції на високу фермента- більність окремі сорти тритикале вирізняються доволі високою фермен- табільністю і за виходом етанолу не поступаються деяким гібридам ку- курудзи і сортам сорго, які є культурами-лідерами за ефективністю трансформації крохмалю зерна в етанол. Кукурудза в Україні була і за- лишається кормовою культурою, хоча й не в усіх регіонах дає стабільно високі урожаї зерна. Сорго, хоча й посухостійка та урожайна культура, має проблеми з насінництвом, як і кукурудза потребує досушування зер- на і відповідних енергетичних затрат. Тритикале в Україні практично не має сьогодні визначеної ніші тех- нологічного використання зерна. Селекція цієї культури згорнута або ве- деться не на належному рівні через невизначеність перспективи його сортів. Разом з тим потенціал урожаю зерна культури тритикале ще да- леко не вичерпаний. Потенціал сортів тритикале за морозо-/зи- мостійкістю незрівнянно вищий, ніж пшениці. Тритикале характери- зується також високою стійкістю проти основних грибних захворювань. Білки його зерна переважають білки пшениці за показниками біологічної цінності, що робить сухий залишок DDGS тритикале після ферментації і дистиляції цінним кормом для тварин. Отже, тритикале — цінна біоенергетична і кормова культура. У нашій лабораторії досліджено 120 зразків тритикале різного похо- дження, в тім числі озимого і ярого, і ця робота триває. У табл. 12 наве- дено результати дослідження ферментабільності кращих сортів тритика- ле Iнституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва, який сьогодні є мабуть одним із найуспішніших центрів України щодо селекції тритикале. Де- які сорти цієї культури мають доволі високу ферментабільність крохма- лю, окремі сорти харківської селекції дають вихід етанолу з 1 т зерна до 440 л (Раритет), з 1 т крохмалю — до 593 л (Харківська роза) і містять білка в сухому забродженому залишку до 42 % (!). У Селекційно-генетичному інституті є спеціальна програма ство- рення сортів тритикале спирто-дистилятного напряму технологічного 16 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 Рис. 10. Білки клейковини (гліадини) сортів пшениці в зерні до ферментації та дріжджо- вого бродіння (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) і після ферментації, дріжджового бродіння та дис- тиляції (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 використання зерна. Ми створили серію високопродуктивних ліній три- тикале спеціальними схрещуваннями з використанням 5D(5B) хромо- сомно заміщеної лінії на основі мексиканського сорту ССТ, отриманої нами від проф. А. Лукашевського (Каліфорнійський університет, США). Відсутність хромосоми 5В у цієї лінії приводить до гомеологічної кон’югації і рекомбінації хромосом пшениці і жита, продукування ши- рокої генетичної варіабельності. Створені в результаті таких схрещувань селекційні лінії тритикале різняться дуже високими морозостійкістю і ферментабільністю, дають великий (до 450 л) вихід спирту на 1 т зерна. Одним із напрямів програми тритикале є вивчення можливості створен- ня тритикале ваксі як додаткового ресурсу підвищення його фермен- табільності. Таким чином, можна дійти висновку, що основні зернові культури характеризуються доволі широкою варіабельністю за ознакою фермен- табільності крохмалю зерна. Частина цієї варіабельності залежить від конкретних генів, задіяних у біосинтезі крохмалю, і може бути надійно ідентифікованою і контрольованою в процесі селекції сортів (гібридів) спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна. Одними з найефективніших за впливом на здатність крохмалю зер- на трансформуватись в етанол є система генів Wx ваксі у пшениці, кукурудзи та ячменю і ген На у пшениці. Подібний фактор На є й у три- тикале, оскільки його зразки здебільшого м’якозерні. Очевидно, в гене- тичному контролі ферментабільності задіяні й інші генетичні чинники, для ідентифікації яких мають бути використані ДНК-маркери. Під час селекції сортів (гібридів) зернових культур спирто-дисти- лятного напряму технологічного використання потрібно враховувати та- кі показники: урожай і натура зерна, вміст крохмалю в зерні, вміст амі- лози в крохмалі, співвідношення амілоза/амілопектин, гранулометрія крохмалю, вихід 100 %-го (абсолютного) етанолу з 1 т зерна й 1 т крох- малю, вміст стійкого до ферментативного гідролізу крохмалю, контроль генів Wx тестуванням йодною пробою на ранніх (F2—F3) етапах селекції, визначення показника «число падіння» на пізніших (> F4) етапах селек- ції, контроль гена На за допомогою ПЛР аналізу в ранніх поколіннях та NIR аналізу в пізніших. Найперспективнішою біоенергетичною культурою в Україні слід вважати культуру озимого тритикале, яка до сьогодні не має в Україні чітко визначеної ніші технологічного використання зерна, і яка завдяки своїм агрономічним перевагам над іншими зерновими культурами здат- на забезпечити стабільні врожаї зерна з високим виходом етанолу та цін- ного високобілкового кормового шроту для годівлі тварин. 1. Baudart Ch. Bioethanol: le plein d’avenir // Perspectives Agricoles. —2005. — 310. — P. 25—42. 2. Guan I., Seib P., Shi Y. Morphology changes in waxy wheat, normal wheat and waxy maize starch granules in relation to their pasting properties. In: Abstracts. Annual Meet., AACC // Cereal Foods World. — 2007. — 52(4). — A19. 3. Hayakawa K., Tanaka K., Nakamura T. et al. Quality characteristics of waxy hexaploid wheat (T. aestivum L.). Properties of starch gelatinization and retrogradation // Cereal Chem. — 1997. — 74. — P. 576—580. 4. Kim W., Johnson J., Graybosch R., Gaines C. Physicochemical properties and end-use quality of wheat starch as a function of waxy protein alleles // J. Cereal Sci. — 2003. — 37. — P. 195—204. 5. Lumdubwong N., Seib P. Low- and medium DE maltodextrins from waxy wheat starch: prepa- ration and properties // Strke. — 2001. — 53. — P. 605—615. 18 А.И. РЫБАЛКА, М.В. ЧЕРВОНИС, Б.В.МОРГУН, В.М. ПОЧИНОК, С.С. ПОЛИЩУК Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1 6. Meyer R., Swanston J., Young G. et al. Genetic approaches to improving distilling quality in barley // Barley Genet. — 2000. — VIII. — P. 107—114. 7. Morris C. Puroindolines: the molecular basis of wheat grain hardness // Plant Mol. Biol. — 2000. — 48. — P. 633—647. 8. Nakamura T., Yamamori M., Hriano H. et al. Production of waxy (amylase-free) wheats // Mol. Gen. Genet. — 1995.— 248. — P. 253—259. 9. Newman R.K., Newman C.W. Barley for food and health — science, technology and pro- ducts. — John Wiley & Sons, Inc., Publ. USA. —2009. — 245 p. 10. Rosenberger A. Identification of top-performing cereal cultivars for grain-to-ethanol opera- tions // Zuckerindustrie. — 2005. — 130. — P. 697—701. Отримано 13.06.2012 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР СПИРТО-ДИСТИЛЛЯТНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНА А.И. Рыбалка1, 2, М.В. Червонис1, Б.В. Моргун2, В.М. Починок2, С.С. Полищук1 1Селекционно-генетический институт — Национальный центр семеноведения и сортоизучения Национальной академии аграрных наук Украины, Одесса 2Институт физиологии растений и генетики Национальной академии наук Украины, Киев Исследованы 470 сортов и селекционных линий зерновых культур пшеницы, тритикале, кукурузы, сорго, проса, ячменя по признаку эффективности трансформации крахмала зер- на в этанол. Наивысшую эффективность трансформации наблюдали у образцов пшеницы, кукурузы, голозерного ячменя вакси (гены Wx) и экстрамягкозерной пшеницы (ген На). Предложены генетические и селекционные критерии оценки ферментабильности зерна при создании сортов зерновых культур спирто-дистиллятного направления технологичес- кого использования. В качестве наиболее перспективной главной биоэнергетической куль- туры в Украине рассмотрено тритикале. GENETIC AND BREEDING CRITERIA OF CROP CULTIVARS PRODUCTION FOR ETHANOL DISTILLING END-USE A.I. Rybalka1, 2, M.V. Chervonis1, B.V. Morgun2, V.M. Pochinok2, S.S. Polischuk1 1Рant Breeding and Genetics Institute — National Center of Seed and Cultivars Investigation, National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine 3 Ovidiopolska road, Odesa, 65036, Ukraine 2Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine 31/17 Vasylkivska St., Kyiv, 03022, Ukraine Grain starch-to-ethanol transformation efficiency of 470 crop cultivars and breeding lines of wheat, triticale, corn, sorghum, millet and barley was studied. The highest starch-to-ethanol trans- formation efficiency of waxy (gene Wx) wheat, corn and hulles barley as well as extra-soft wheat (Ha gene) was found. Genetic and breeding criteria of grain fermentability breeding were pro- posed. Triticale as the most perspective main bioenergetic crop in Ukraine has been considered. Key words: crops, starch, fermentability, ethanol, genes Wx and Ha, breeding criteria. 19 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И СЕЛЕКЦИОННЫЕ КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СОРТОВ Физиология и биохимия культ. растений. 2013. Т. 45. № 1

Генетичні та селекційні критерії створення сортів зернових культур спирто-дистилятного напряму технологічного використання зерна

Institution

Similar Items