Створено тритикале зі стабільно високими хлібопекарськими властивостями

 

Геннадій Щипак,

Інститут рослинництва імені В. Я. Юр’єва НААН

 

Василь Щипак,

Приморська ДСД

 

Хенрік Вось,

Вітольд Бжезинський,

Лабораторія Wibex, Польща

 

Джошуа Хагерті,

Каліфорнійський університет, Девіс, США

 

Джордж Дубковський,

Медичний інститут Говарда Х’юза

 

Сорти тритикале інтенсивно впроваджуються у виробництво в Польщі (>1,352 млн га), Китаї (0,490 млн га), Білорусі (0,489 млн га), Німеччині (0,389 млн га), Франції (0,315 млн га) та інших країнах.

Основним напрямом селекції цієї культури було та є створення високопродуктивних сортів тритикале зернокормового призначення. Водночас розроблялися способи виготовлення із зерна борошна тритикале різноманітних продуктів харчування, зокрема й хліба, здебільшого за житньою технологією. Випекти високопоживний та якісний сірий хліб на заквасках можна з будь-якого сорту тритикале. Він має добрі дієтичні властивості. Натомість житній хліб продовжують випікати із суміші житнього та пшеничного борошна, що пов’язано з певними труднощами.

Протягом 1970-1990-х рр. у селекції тритикале панували стереотипи про неможливість створення пшенично-житніх амфідиплоїдів із високими показниками якості клейковини й тіста, що дало би змогу випікати хліб із борошна нової культури за пшеничною технологією без жодних поліпшувачів. Слабкість клейковини тритикале пов’язували з повною або частковою відсутністю у них D-геному, негативним впливом житніх хромосом і локусів Sec, що блокують корисні пшеничні алелі.

Тритикале Тимофій, лінії 189, 238 та ін. в екологічному випробуванні (2019р.): Приморська ДСД (смт Ялта, Донецька область)

Як один із можливих шляхів розв’язання цієї проблеми розглядали одержання та використання в селекції на якість ізогенних ліній тритикале. Такий матеріал було створено в США доктором А. J. Lukaszewski. Кожна ізогенна лінія, сформована на кількох сортах, несла різноманітні цитологічно сконструйовані хромосоми 1R з інтерстиціальними сегментами хроматину пшениці. Такими маніпуляціями домагалися вилучення локусів Sec1 і Sec3 та заміщення їх корисними алелями Glu1 і Glu3. Хоча ці сконструйовані хромосоми в окремих фонових варіантах забезпечували поліпшення деяких характеристик випікання хліба, однак водночас і знижували врожайність на 20-30%.

В умовах України ми не мали змоги проводити цитологічні маніпуляції із пшенично-житніми хромосомами. Однією з причин низьких хлібопекарських якостей поширених сортів тритикале вважали спосіб їх одержання – біологічний метод синтезу за схемою: (пшениця м’яка/жито) F1//тритикале. Створені в результаті специфічного «вибуху генетичної бомби» – міжродової гібридизації та дальших багаторазових відборів – сорти тритикале відчутно поступалися пшениці за хлібопекарськими властивостями через слабку клейковину й тісто, що розпливається. Хліб із такої сировини можна було виготовляти в суміші з борошном сильних пшениць – поліпшувачів чи на заквасках за житньою технологією. За умов, що склалися в Україні, відсталого матеріально-технічного та кадрового забезпечення селекційних досліджень єдино реальним напрямом створення принципово нових амфідиплоїдів із поліпшеними показниками випікання хлібу ввижалося широкомасштабне використання внутрішньовидової гібридизації тритикале із залученням до схрещування наявного розмаїття форм різноманітного походження, типу розвитку, якості зерна. Всього за період із 1980 р. й дотепер було виконано понад 16 тис. подібних схрещувань. Першого істотного прориву домоглися через 10 років з одержанням гібридної популяції АД8-192/АД547)F1//Аіст харківський, з якої за умов гостропосушливого степу (Приморська дослідна селекційна ділянка) виділено стабільні лінії з контрастними показниками якості борошна (число падання – 236-394 с), клейковини (ІДК – 45-120 е. п.) й тіста (пружність – 40-95, розтяжність – 30-110 мм). На основі високопродуктивних морфологічно однорідних ліній із напрочуд міцною, пружною та водночас еластичною клейковиною було сформовано сорт тритикале Раритет зі стабільно високими хлібопекарськими властивостями. Генетичну основу сорту Раритет склали об’єднання ліній із контрастними показниками якості тіста: розтяжність до 86 мм, пружність до 79 мм, що сприяло створенню збалансованого на високому рівні клейковинного комплексу (P/L = 82/77), зростанню сили борошна (до 22 е. а.) та одержанню високоякісного хліба без поліпшувачів (550-600 мл). Сорт було передано на державне випробування 2004 року, а зареєстровано в Україні 2008-го.

Пересічно за десять років показник ІДК у сорту Раритет становив 49,2 е. п., пружність тіста – 71,4 мм, розтяжність – 74,4 мм, сила борошна – 192,7 е. а., об’єм хліба – 530 мл, загальна хлібопекарська оцінка – 9 балів. На відміну від інших сортів тритикале з пилоподібним білим борошном, Раритет формує зерно з поліпшеними борошномельними властивостями. Підвищена твердість його зерна, високий уміст каротиноїдів надають борошну питльованості й насиченого жовтого кольору. Стандартний зернокормовий сорт тритикале Амфідиплоїд 256 давав за аналогічних умов слабку, ту, що коротко рветься, розпливчасту клейковину – з поганими показниками якості тіста й випічки: ІДК – 76,1 е. п, пружність тіста – 45,6 мм, розтяжність – 46,6 мм, сила борошна – 77,8 е. а., об’єм хліба – 370 мл, загальна хлібопекарська оцінка – 5,3 бала. Серед іншорайонного сортименту тритикале зразків з якістю клейковини, близькою чи рівною Раритету, виявлено не було. Отже, сорт озимого тритикале Раритет став першим у світі зі стабільно високими хлібопекарськими властивостями. За найважливішими показниками якості тіста й хліба, такими зокрема, як час утворення (2,73 хв.), стійкість проти замішування (6,3 хв.), опірність (9,45 хв.), стабільність (10,4 хв.), розрідження (110 е. ф.), об’єм хліба (555 мл), загальною валориметричною (73 е. в.) та хлібопекарською оцінкою (9 балів) сорт тритикале Раритет відповідає рівню цінних і сильних пшениць.

Таблиця 1. Морфологічні й технологічні особливості гексаплоїдних тритикале (2014-2017 рр.)

Таблиця 1. Морфологічні й технологічні особливості гексаплоїдних тритикале (2014-2017 рр.)

 

Дальші численні схрещування сорту Раритет із тритикале озимими, ярими й дворучками виявили його цінну селекційно-генетичну властивість, що полягає у здатності легко передавати потомству незалежно від типу розвитку комплекс чинників, що визначають стабільно високу якість клейковини, тіста й хліба в поєднанні з підвищеною врожайністю зерна та стійкістю проти хвороб.

Дослідне поле Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр’єва (Харків)

Після гібридної комбінації, з якої вийшло виділити унікальні лінії, що ввійшли до складу сорту Раритет, уже цілеспрямовано було проведено широкомасштабні схрещування для поліпшення сортотипу тритикале хлібопекарського призначення. Цінними комбінаціями виявилися варіанти з участю сорту Раритет і компонентів зі слабкою, але в’язкою, надміру розтяжною клейковиною: Амфідиплоїд 206/Раритет, Раритет/Валентин 90 і Раритет/ХАД 7, з яких виділено лінії із більш пружною та еластичною клейковиною. На їх основі створено нові сорти хлібопекарського та універсального призначення: Амос (у реєстрі з 2010 р.), Маркіян (із 2015 р.), Ніканор (із 2016 р.). Із впровадженням цих сортів істотно підвищилася якість хліба тритикале, його обсяг збільшився до 650 мл за загальної хлібопекарської оцінки 9 балів.

Тритикале універсального призначення на сучасному етапі селекції цієї культури характеризується як середньорослий сортотип із добрими й чудовими хлібопекарськими якостями, підвищеною облистяністю: Пластун волинський, Ярослава. Ці сорти допущено для поширення в Україні відповідно з 2018-го та 2019 рр. і їх рекомендують вирощувати як на зелений корм, силос, фураж, так і для виготовлення хліба за пшеничною чи житньою технологією. Із 2018-2019 рр. досконаліші сорти універсального призначення Олександра та Ілона проходять державне випробування.

Лінії 189, 238 на дослідному полі Каліфорнійського університету (штат Колорадо, США, 1200 м над рівнем моря)

Лінії 189, 238 на дослідному полі Каліфорнійського університету (штат Колорадо, США, 1200 м над рівнем моря)

 

Найунікальнішою комбінацією є Раритет/ХАД 7, в якій обидва батьківські компоненти середньо- та високорослі (140-175 см). В озимого сорту Раритет клейковина пружна-надпружна, з доброю розтяжністю. Лінія альтернативного типу роз­витку ХАД 7, на відміну від Раритету, має задовільні – добрі хлібопекарські властивості із силою борошна вдвічі нижче, але з дуже цінною ознакою – підвищеною розтяжністю – еластичністю клейковинного комплексу (110-135 мм). Реципрокна гібридна комбінація Раритет/ХАД 7 мала у F2-F3 і дальших поколіннях дуже потужне розщеплення за морфобіологічними, біохімічними й технологічними показниками: висота рослин – 40-75 см, уміст білка – 8,3-16,1%, твердість зерна – 54,5-153,6 Н, пружність тіста – 43-98 мм, його розтяжність – 48-126 мм, сила борошна – 65-358 е. а., об’ємний вихід хліба – 430-880 мл. Отже, дуже широкий формоутворювальний процес, зазвичай не властивий внутрішньовидовим гібридам, за високої частоти додатних і від’ємних трансгресій, дав змогу виділити у F2-F5 понад 3,8 тис. перспективних ліній із висотою рослин – 75-148 см, урожайністю зерна за осіннього висівання – 9,5-12,9 т/га, об’ємним виходом хліба – 590-880 мл за випікання за пшеничною технологією без поліпшувачів. Комплементарність вихідних генотипів за фізичними властивостями тіста й технологічними якостями підвищила ймовірність появи за доволі великого обсягу вибірки низькостеблових ліній із чудовими хлібопекарськими властивостями, кращими, ніж у батьківських форм.

На основі відселектованих в умовах гостро посушливого Степу (Приморська ділянка, Донецька область), Лісостепу (дослідне поле Інституту рослинництва імені В. Я. Юр’єва, Харківська область) і Полісся (дослідне поле Волинської ДСГДС, Рокині) було сформовано кілька низькостеблових, багатолінійних сортів тритикале з висотою рослин – 85-95 см, об’ємним виходом хліба – 650-850 мл, загальною хлібопекарською оцінкою – 8,5-9 балів, урожайністю зерна – 9,13-13,2 т/га, імунітетом проти листостеблових і сажкових хвороб: Тимофій, Пудик, Єлань тощо (табл. 1-3). Перший із них зареєстровано в Україні з 2019 р.

Отже, в результаті багаторічних досліджень методом внутрішньовидової ступінчастої гібридизації за тривалого екологічного випробування в контрастних умовах створено та впроваджено у виробництво середньостеб­лові (Раритет, 2008 р., Амос, 2010 р., Ніканор, 2016 р.) та низькостебловий сорт тритикале Тимофій (2019 р.) зі стабільно високими хлібопекарськими властивостями.

Економічна скрута унеможливила використання в селекційному процесі сучасного обладнання та методів оцінки вихідного матеріалу, створених нових форм, а останнім часом і проведення селекції культури в повному обсязі через суто символічне фінансування фундаментальних досліджень. Ця тенденція сягнула апогею 2019 року, завершившись ліквідацією лабораторії селекції та генетики озимих тритикале. Підкреслимо: чисельність наукових співробітників, що підтримують вихідний матеріал і сорти озимих і дворучок тритикале, нині скоротили до двох осіб. Доцільно нагадати, що штат відділу (лабораторії) тритикале протягом 1974-1985 рр. нараховував 20-28 осіб, зокрема й 4 старших і 8 молодших наукових співробітників. З огляду на нинішню ситуацію в сільськогосподарській науці та селекції складно знайти об’єктивне пояснення жалюгідному рівню фінансування селекційно-генетичних дослід­жень, надто з урахуванням того, що лише 2018 року за межі України було поставлено зерна на суму $7 млрд.

Із ситуації, що склалася, доводиться шукати вихід у розширенні робіт на Приморському приватному розпліднику й у зміцненні зв’язків із зарубіжними установами селекційно-генетичного профілю. Протягом 2017-2019 рр. для вивчення біохімічними, цитологічними, молекулярно-генетичними й іншими сучасними методами феномену та генетичної природи високої хлібопекарської сили нових ліній тритикале із Приморського розплідника було відправлено до зарубіжних селекційних центрів на обмін низку зразків тритикале озимого та альтернативного типу розвитку з конт­растною якістю клейковини, тіста й хліба.

Лінії 189, 238 в умовах Польщі (м. Чемпінь)

Лінії 189, 238 в умовах Польщі (м. Чемпінь)

 

Висока якість клейковини сортів Раритет, Тимофій, ліній 207, 262 та ін. було засвідчено в дослідженнях польських докторів Х. Вося та В. Бжезинського. Встановлено, що ці тритикале, унікальні за властивостями клейковини, мають у спектрах глютеніну субодиниці 2*–7+8 і 2*–7+9 (у Раритету – 75+25%, у Тимо­фія – 80+20% відповідно). Найвищу якість клейковини, тіста й хліба виявлено у ліній 189, 238 і 262.

Таблиця 3. Технологічні властивості борошна та якість хліба тритикале за стандартного випікання без поліпшувачів (2018 р.)

Таблиця 3. Технологічні властивості борошна та якість хліба тритикале за стандартного
випікання без поліпшувачів (2018 р.)

 

Істотно просунулися в пізнанні природи якості білків тритикале біохіміки та генетики США. За даними J. M. Hegarty (University of California, Davis), J. Dubcovsky (Howard Hughes Medical Institute), серед набору понад 200 сортів тритикале з усього світу під час їх вивчення на предмет потенційної врожайності та якість зерна найперспективніший набір генетичної ідіоплазми містив сорт Тимофій із вмістом білка – 13,8%, індексом твердості – 103 й значенням SDS седиментації до 106% від показників хлібної пшениці. Зважаючи на наявний принципово новий сортимент тритикале з високою якістю клейковини, тіста й хліба, зумовлений низкою корисних алелей (2*Glu-A1, Bx7Glu-B1), за їх оптимального поєднання з новими генами підвищеного вмісту білка й клейковини в зерні (GPC-B1), більшої озерненості колоса за збереження маси 1000 зерен понад 45-50 г, стійкості проти біотичних та абіотичних стресів, цілком реальне створення низько­стеблових сортів тритикале, що поєднують урожайність 12-15 т/га зі стабільно високими харчовими та хлібопекарськими властивостями.

Позаяк такі сорти як Тимо­фій, Пудик, Єлань мають порівняно з м’якою пшеницею кращі адаптивні та врожайні властивості, формують зерно з підвищеним умістом лізину, триптофану, каротиноїдів, якістю клейковинного комплексу на рівні цінних і сильних сортів, фермерам і пекарям слід звернути на них увагу. Селекційно-генетичні дослідження в Україні заслуговують фінансування на світовому рівні. Досвідчених селекціонерів небагато, поїдуть останні, а саме сорт є основ­ним засобом виробництва сільськогосподарської галузі. Не виключено, що конкурентоздатні сорти озимих культур, зокрема тритикале, вже в найближчому майбутньому доведеться купувати за кордоном, в ЄС чи в США.