СПОСОБ ОЦЕНКИ ПЛЕНЧАТОСТИ ЗЕРНА ГЕНОТИПОВ ЯЧМЕНЯ Российский патент 2013 года по МПК A01H1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в селекции для оценки генотипов ячменя пивоваренного и кормового направления на качество зерна. Существует способ оценки ячменя по показателю пленчатости зерна, заключающийся в выдерживании навески зерна в растворе щелочи с последующим отделением вручную пленок от зерен, их отмывании водой, высушивании, взвешивании и вычислении массовой доли пленок в зерне [1]. Этот способ является прототипом изобретения.

К достоинству способа относится его точность, к недостаткам способа следует отнести высокую трудоемкость, необходимость использования едкого реактива и лабораторного оборудования (сушильный шкаф, вытяжной шкаф), а также необратимое повреждение зерна. Оцениваемое зерно может представлять собой уникальный селекционный материал, который будет уничтожен.

С целью упрощения способа, снижения материальных и трудовых затрат, а также полного сохранения целостности зерна предлагается следующее.В способе оценки генотипов ячменя на пленчатость зерна, включающем взятие навески сухого зерна каждого генотипа, помещение ее в жидкость, выдерживание навески зерна в этой жидкости в течение определенного времени, извлечение навески и повторное взвешивание, в качестве жидкости применяют воду, для повторного взвешивания используют всю навеску зерна каждого генотипа и вычисляют относительное поглощение воды зерном каждого генотипа, при этом, чем ниже относительное поглощение воды, тем меньше пленчатость зерна генотипа.

Пример 1. Опыт был проведен на трех образцах пленчатого ячменя и трех образцах голозерного ячменя. Навеска сухих зерен каждого образца составляла 50 г. В сосуд с водой комнатной температуры помещали указанную навеску образца и затем через каждую минуту зерно извлекали из сосуда, промокали фильтровальной бумагой и взвешивали. Эту операцию продолжали выполнять в течение 5 минут. Впоследствии вычисляли относительное поглощение зерном воды за каждую минуту по следующей формуле (1):

$$\left[\left({М}_{кон}-{М}_{нач}\right)/{М}_{нач}\right]\times 100\%,\left(1\right)$$

где М_кон - масса зерна после процедуры намачивания; М_нач - исходная масса сухого зерна.

Результаты относительного поглощения зерном воды от времени его выдерживания в воде представлены в табл. 1. Можно видеть, что как у образцов пленчатого, так и голозерного ячменя в течение первой минуты происходило существенное увеличение поглощенной зерном воды, а затем временная динамика данного процесса сразу резко замедлялась. По всей вероятности, в течение первой минуты вода интенсивно поглощалась наружными покровами (пленками) зерна, а потом скорость процесса резко уменьшалась, поскольку механизм поглощения, по-видимому, становился иным (вода стала медленно проникать под наружные покровы, внутрь зерна).

Таблица 1 Временная динамика относительного поглощения воды генотипами пленчатого и голозерного ячменя. Средние данные для 6 генотипов ячменя. Время, прошедшее от начала замачивания, мин Относительное поглощение воды зерном ячменя, % пленчатым голозерным 1 9,2а* 4,8в 2 9,9б 5,5г 3 10,3б 6,0г 4 10,7б 6,5г 5 11,4б 6,9г * Значения с разными буквами различаются существенно при Р<0,05

Из данных, представленных в табл. 1 видно, что за первую минуту относительное поглощение воды у генотипов пленчатого ячменя было вдвое выше по сравнению с голозерными. Логично предположить, что на относительное количество поглощенной воды за первую минуту влияет относительная масса наружных покровов (пленок) зерна, которая у пленчатых форм априори выше. После первой минуты динамика у обоих типов зерен ячменя практически не различалась, что подтверждает, что с этого момента механизм поглощения не был связан с покровами зерна и был единый как для пленчатого, так и для голозерного ячменя (медленное проникновение воды внутрь зерна).

Пример 2. В опыте использовали 16 сортов и линий пленчатого ярового ячменя, выращенных по паровому предшественнику в условиях Красноярской лесостепи в 2008, 2009 и 2010 гг (образцы были любезно предоставлены академиком РАСХН Н.А. Суриным, Красноярский НИИ сельского хозяйства СО РАСХН)). Навеска сухих зерен каждого генотипа составляла около 10 г. В сосуд с водой комнатной температуры помещали навеску зерна на 1 минуту, затем это зерно извлекали из сосуда, промокали фильтровальной бумагой, взвешивали и вычисляли относительную долю поглощенной зерном воды с помощью указанной в примере формулы (1). Параллельно определяли показатель пленчатости, используя методику прототипа [1]. Экспериментальные результаты представлены в табл.2 и на рис.1-3.

Можно видеть, что на величину пленчатости оказывают влияние условия года выращивания (табл.2). Так, для зерна урожая 2009 года характерно более высокое значение пленчатости у каждого генотипа по сравнению с ячменем, выращенным в 2008 и 2010 году.

Таблица 2 Связь показателей пленчатости зерна (ПЗ) 16 генотипов ячменя и их способности к относительному поглощению воды (ОПВ) за первую минуту замачивания в воде за три года выращивания. Показатель 2008 2009 2010 Средняя ПЗ 11,5±0,3 14,9±0,9 12,7±0,5 Среднее ОПВ 9,0±0,7 9,5±0,6 9,2±0,6 Коэффициент корреляции между ПЗ и ОПВ 0,759±0,174 0,779±0,170 0,888±0,123

По полученным данным для каждого года раздельно были рассчитаны значения коэффициентов корреляции между показателем пленчатости зерен и их способностью к поглощению воды за первую минуту у 16 исследуемых генотипов ячменя (табл.2). Эти параметры выразились высоко достоверными величинами (уровень значимости Р=0,001).

Итак, статистически доказано, что генотипы с меньшей пленчатостью зерна при замачивании в течение первой минуты поглощают относительно меньше воды.

Пример 3. На основании полученных результатов для 16 генотипов ячменя, выращенных в течение трех лет, были рассчитаны значения коэффициентов перехода от данных относительного поглощения воды за 1 минуту к величинам пленчатости зерна, измеренным по прототипу (табл.3).

Таблица 3 Средние значения коэффициентов перехода от показателей относительного поглощения воды (ОПВ) зерном за 1 минуту к показателю пленчатости зерна (ПЗ) для 16 генотипов ячменя за три года выращивания. Год 2008 2009 2010 2008-2010 Коэффициент перехода от ОПВ к ПЗ 1,3 1,6 1,4 1,4

Следовательно, для приблизительного расчета величины пленчатости зерна можно использовать следующую формулу (2):

$$ПЗ=\mathrm{1,4}\times ОПВ,\left(2\right)$$

где ПЗ - показатель пленчатости зерна, %; ОПВ - относительное поглощение воды за первую минуту замачивания в.воде, %.

Можно видеть, что значения коэффициента перехода различаются по годам выращивания ячменя, варьируя от 1,3 до 1,6. Следовательно, целесообразно оценивать показатель пленчатости зерна по относительному поглощению воды за 1 минуту отдельно по годам репродукции.

Пример 4. На основании полученных данных из рассмотренных 16 генотипов ячменя были выделены две крайние группы по показателю пленчатости. Результаты приведены в табл. 4. Можно видеть, что группы с максимальной и минимальной величиной пленчатости независимо от года репродукции достоверно различаются между собой не только по показателю пленчатости, но и показателю относительного поглощения воды зерном за 1 минуту.

Таблица 4 Показатели пленчатости зерна контрастных групп ячменя и их способность к поглощению воды за первую минуту намачивания. Год репродукции ячменя Группа генотипов Среднее значение относительного поглощения воды зерном, % пленчатости зерна, % 2008 Все генотипы (16 шт.) 9,0±0,7 11,5±0,3   4 генотипа с минимальной 6,5±1,5а* 10,4±0,1а*   пленчатостью       4 генотипа с максимальной 11,9±0,4б 13,3±0,5б   пленчатостью     2009 Все генотипы (16 шт.) 9,5±0,6 14,9±0,9   4 генотипа с минимальной 7,0±0,8а 12,2±0,5а   пленчатостью       4 генотипа с максимальной 12,8±0,3б 20,1±1,8б   пленчатостью     2010 Все генотипы (16 шт.) 9,2±0,7 12,7±0,9*   4 генотипа с минимальной 7,4±0,3а 10,7±1,8а   пленчатостью       4 генотипа с максимальной 11,3±0,6б 14,1±1,9б   пленчатостью     2008-2010 Все генотипы (16 шт.) 9,3±0,5 13,0±0,5   4 генотипа с минимальной 7,1±0,7а 11,4±0,3а   пленчатостью       4 генотипа с максимальной 11,9±0,5б 15,8±0,9б   пленчатостью     * Ошибка средней; ** Значения с разными буквами различаются существенно между образцами в пределах одного года репродукции ячменя при Р≤0,05

Как известно, в селекции очень важно разделить большой набор различных генотипов (гибридов, линий, сортов) на две крайние группы: с минимальным и максимальным значением того или иного ценного признака. Формы с промежуточными значениями признака, как правило отбраковываются и не участвуют в дальнейшем селекционном процессе. Следовательно, на основании оперативного измерения относительного поглощения воды зерном по предлагаемому способу можно быстро разделить генотипы ячменя на две крайние группы, достоверно различающиеся между собой по величине пленчатости.

Пример 5. Для определения влияния на посевные качества зерна процедуры его оценки на пленчатость был проведен следующий опыт. Зерно пяти генотипов ячменя после завершения косвенного измерения пленчатости по предлагаемому способу оставляли в помещении для подсушивания на воздухе до состояния сыпучести. Спустя 1 месяц ячмень замачивали в воде на фильтровальной бумаге в чашках Петри в течение 7 суток. Результаты прорастания зерна представлены в табл. 5.

Можно заметить, что условия опыта - проведение оценки генотипов на пленчатость зерна по предлагаемому способу - практически не повлияли на посевные качества зерна.

Таблица 5 Показатели прорастания зерна ячменя после оценки его пленчатости по предлагаемому способу. Средние данные для 5 генотипов ячменя. Вариант опыта Доля проросших зерен, % До опыта Через 1 месяц после опыта Контроль 86,3±1,7* 85,6±1,6а** Опыт - 85,2±2,0а * Ошибка средней; ** Значения с одинаковыми буквами не различаются существенно между вариантами опыта при Р≤0,05

Итак, способ не требует сложного оборудования и может быть реализован в любой лаборатории обычного селекционного учреждения. Эффект от внедрения предложенного способа состоит в: 1) экономии материальных средств и трудовых затрат при выполнении оценки генотипов ячменя по величине пленчатости; 2) сохранении селекционного материала после выполнения оценки генотипов на пленчатость зерна. Проведение такой оценки генотипов необходимо при определении качественных характеристик зерна ячменя.

Источник информации

1. Степычева Н.В. Введение в технологию продуктов питания: Лабораторный практикум / ГОУ ВПО Ивановский гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2007. - 48 с.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу оценки степени пленчатости зерна генотипа ячменя по сравнению со степенью пленчатости других генотипов ячменя одного года репродукции, включающий взятие навески сухого зерна каждого генотипа, помещение ее в жидкость, выдерживание навески зерна в этой жидкости в течение определенного времени, извлечение навески и повторное взвешивание. В качестве жидкости применяют воду, для повторного взвешивания используют всю навеску зерна каждого генотипа и вычисляют относительное поглощение воды зерном каждого генотипа, при этом, чем ниже относительное поглощение воды, тем меньше пленчатость зерна генотипа. Изобретение позволяет эффективно оценивать степень пленчатости зерна генотипа ячменя по сравнению со степенью пленчатости других генотипов ячменя одного года репродукции. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 5 пр.

1. Способ оценки степени пленчатости зерна генотипа ячменя по сравнению со степенью пленчатости других генотипов ячменя одного года репродукции, включающий взятие навески сухого зерна каждого генотипа, помещение ее в жидкость, выдерживание навески зерна в этой жидкости в течение определенного времени, извлечение навески и повторное взвешивание, отличающийся тем, что в качестве жидкости применяют воду, для повторного взвешивания используют всю навеску зерна каждого генотипа и вычисляют относительное поглощение воды зерном каждого генотипа, при этом, чем ниже относительное поглощение воды, тем меньше пленчатость зерна генотипа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время выдерживания зерна в воде составляет 1 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после оценки показателя пленчатости зерно подсушивают на воздухе и используют в селекционном процессе.