Роль сорта в накоплении зерновой инфекции в посевах пивоваренного ячменя

Андрей Кадыров, кандидат с.-х. наук

Институт земледелия и селекции НАН Беларуси, г. Жодино, Беларусь

 

В последние годы в республике резко актуализировалась проблема производства и заготовки высококачественного пивоваренного ячменя. Ежегодно, в течение 3-4 последних лет, потребность в пивоваренном ячмене удовлетворяется не более чем на 55-65% и, в первую очередь, из-за низкого качества производимого ячменя.

Анализ информации о заготавливаемом в республике пивоваренном ячмене позволяет выделить ряд основных показателей качества зерна, из-за которых и возникают наибольшие проблемы при заготовке. Наиболее часто встречаемыми нарушениями являются: повышенное содержание белка (более 12%), цвет зерна (вместо светло-желтого – серый, грязно-серый), крупность зерна,  в отдельные годы  способность к прорастанию.

Важно отметить, что такие показатели, как высокий белок, низкая масса зерна, способность к прорастанию и раньше являлись одними из основных показателей качества зерна, лимитирующих производство и заготовку пивоваренного ячменя. Показатель «цвет заготавливаемого зерна» стал актуальным именно в последнее время, когда в силу ряда причин требования к заготавливаемому пивоваренному ячменю стали значительно выше, чем, скажем, еще 5-6 лет назад.

Ряд исследователей отмечают, что основной причиной изменения цвета зерна ячменя (точнее, оболочки зерна) является поражение его грибными патогенами [1,2]. Как указывает R. Johnston [3], A. Basson [4], основными патогенами, вызывающими потемнение зерна ячменя к моменту уборки и хранения, являются Helminthosporium sativum (син. Cochliobolus sativus), Fusarium culmorum, Fusarium graminearum и виды рода Alternaria. Кроме них изменения цвета зерна ячменя при определенных условиях могут вызывать грибы видов Pyrenophora, Rhynchosporium, Cladosporium, Curvularia, Chaetomium [3] и иногда гриб Arthrinium arundinis [5], а также бактерия Pseudomonas syringae [6]. Помимо этого при плохих условиях непосредственно в период хранения ячменя цвет зерна может ухудшаться в результате жизнедеятельности плесневых грибов (виды Penicillium и Aspergillus, реже Rhizopus, Mucor) [7].

Следует отметить, что поражение патогенным комплексом зерна пивоваренного ячменя помимо ухудшения цвета, приводит также к накоплению в зерне опасных токсинов грибов (в первую очередь, из рода Fusarium), которые являются опасными для здоровья человека [8], а также резко снижают технологические свойства зерна пивоваренного ячменя [1].

Одним из факторов, влияющих на накопление в зерне ячменя семенной инфекции, является сорт [9]. Поэтому целью наших исследований было изучить влияние сорта на формирование видового состава патогенного комплекса зерна, а также его роль в степени инфицированности зерна тем или иным патогеном.

 

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в течение 2000-2001 годов. В качестве объектов исследования использовались 6 сортов ярового ячменя. Пять из них – Визит, Атаман, Гасцiнец, Сябра, Талер – пивоваренные. Один – Прима Белоруссии – кормовой. Все сорта включены в в Госреестр РБ.

Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая, подстилаемая легким суглинком. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы: рН (в KCI) – 5,9-6,2, содержание Р₂О₅ –130-171, К₂О – 145-192 мг на 1 кг почвы. Предшественник - картофель. Доза минеральных удобрений – наиболее часто встречаемая в республике при возделывании пивоваренного ячменя – N₆₀P₆₀K₉₀.

Учетная площадь делянки каждого варианта, с которой бралось зерно для анализа, - 25 м²_, повторность 4-х кратная. Всего по каждому сорту анализировали 300 зерен. Отбор проб для изоляции грибов проводили в стадии полной спелости ячменя. Определение видового состава патогенов и степени инфицированности семян проводили совместно с лабораторией иммунитета ИЗиС.

 

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты микологических анализов видового состава показали, что во все годы изучения на всех сортах к концу уборки на зерновках ячменя присутствовал патогенный комплекс, представленный Helminthosporium sativum, видами рода Fusarium (в основном F. culmorum), а также грибом Alternariа alternata (син. A. tenuis, A. grossulariae)(табл.1).

При изучении влияния сорта ячменя на накопление зерновой инфекции и ее видового состава проявились значительные видовые и сортовые различия (табл. 1-4).

 

Таблица 1 Инфицированность семян ячменя патогенной инфекцией, %

 

Патоген	Сорт						Среднее
	Визит	Атаман	Гасці-нец	Сябра	Талер	Прима Бел.
H. sativum	10	13	11	8	26	18	15
Fusarium spp.	65	71	25	33	44	28	44
Alternaria spp.	61	71	72	74	58	62	67
НСР 0,05 для патогенов	9	9	12	15	14	11

 

В целом, все сорта ячменя меньше всего поражались H. sativum (15%), в средней степени грибами рода Fusarium (45%) и сильнее всего зерновки были инфицированы грибом A. alternata (67%).

Из трех групп патогенов, выделенных на зерне ячменя, у всех 6 сортов поражение H. sativum было достоверно ниже, чем поражение грибами рода Fusarium и A. alternata (табл. 1). Наши результаты отчасти согласуются с данными полученными Miles M.R. и др., в которых указывается, что у ячменя гены устойчивости к H. sativum скорее всего неэффективны против Fusarium и A. alternata [10] .

Поражение грибами рода Fusarium у трех сортов Гасцiнец, Сябра, Прима Бел. было достоверно ниже, чем поражение A. alternata. Однако у сортов Визит, Атаман, Талер достоверных различий по степени инфицированности семян грибами рода Fusarium и  A. alternata не установлено (табл. 1).

Наибольший интерес с точки зрения создания сортов пивоваренного ячменя, обладающих высокой устойчивостью к поражению этими патогенами, представляет поиск конкретных генотипов, обладающих достоверно более высокой устойчивостью к тому или иному патогену по сравнению с другими генотипами или стандартным сортом.

С этой целью была определена сортовая реакция ячменя на каждую группу патогенов, выделенных в ходе проведения исследований (табл. 2-4).

Результаты дисперсионного анализа, дополненные тестом Ньюмана-Кеулса [11], показали, что изучаемый набор сортов ячменя дифферинцировался на две группы, достоверно отличающиеся по устойчивости к поражению H. sativum (табл. 2).

Таблица 2 Инфицированность зерна сортов ячменя грибом H. sativum

Сорт	Инфицированность зерна, %	Группы
Сябра	8	А*
Визит	10	А
Гасцінец	12	А
Атаман	13	А
Прима Бел.	15	А
Талер	26	В

* - Одинаковой буквой обозначены средние, которые незначимо различаются по критерию множественных сравнений Ньюмена-Кеулса

 

Установлено, что между пятью сортами ячменя Сябра, Визит, Гастинец, Атаман и Прима нет достоверных различий по устойчивости к поражению H. sativum. Однако все они достоверно поражаются этим патогеном меньше, чем сорт ячменя Талер, имеющий самую высокую инфицированность зерна H. sativum – 26% (табл. 2).

По восприимчивости к фузариозам выделено три группы, достоверно отличающиеся между собой по степени инфицированности зерна патогеном (табл. 3). Их можно разделить на слабо инфицированные (25-31%)  - Гасцiнец, Прима Бел. и Сябра; средне инфицированные (44%) – Талер; и сильно восприимчивые к грибам рода Fusarium (65-73%) – Визит и Атаман.

Таблица 3 Инфицированность зерна сортов ячменя грибами рода Fusarium

Сорт	Инфицированность зерна, %	Группы
Гасцiнец	25	А
Прима Бел.	28	А
Сябра	31	А
Талер	44	В
Визит	65	С
Атаман	73	С

Анализ инфицированности зерна A. alternata показал, что достоверных различий между изучаемыми сортами ячменя не установлено (табл. 4).

 

Таблица 4 Инфицированность зерна сортов ячменя A. alternata

Сорт	Инфицированность зерна, %	Группы
Талер	58	А
Визит	61	А
Прима	62	А
Атаман	71	А
Гасцiнец	72	А
Сябра	74	А

 

Полученные данные показывают, что в селекционном плане наибольший интерес представляет поиск и создание образцов ячменя с высокой устойчивостью к поражению грибами рода Fusarium и H. sativum, поскольку к ним имеется селекционно-значимое генетическое разнообразие. Определенный интерес как источники устойчивости к поражению данными патогенами могут представлять сорта Гасцiнец и Прима Бел.

Создание сортов, высокоустойчивых к поражению A. alternata, представляется наиболее сложным и труднореализуемым направлением в селекции в силу очень высокой инфицированости всех изученных сортов ячменя и отсутствия между ними какой-либо значимой дифференциации. Скорее всего, в данном случае основными путями снижения инфицированности зерна будут выбор оптимального предшественника, количества и соотношения минеральных удобрений, а также использование химических средств защиты.

 

Литература

1. Жашко К.Т. Пивоваренный ячмень и особенности его качественных характеристик  в урожаях последних лет в Российской Федерации: Доклад на 4-м международном симпозиуме по вопросам производства пива и солода. – Москва, 1999. – 5с.

2. Вчерашний М.Б. Проблемы пивоваренного ячменя в Красноярском крае и пути ее решения: Автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. – Москва, 1998. – 19с.

3. Johnston R. Вlack Point (Kernel Blight) // Compedium of Barley Diseases: University Bozeman, Montana. – 1997. – P.53-55.

4. Basson A.B.K., de Villiers O.T., and Rabie C.J.  Effect of black ends on quality characteristics of clipper barley and malt // J. Am.Soc. Brew. Chem. – 1990. - №48. –P. 8-13.

5. Martinez-Cano C., Grey W.E., and  Sands D.C.  First report of Arthrinium arundinis causing kernel blight on barley // Plant Dis. – 1992. - №76. – Р. 1077.

6. Peters R.A., Timian R.G.,and wesenberg P. A bacterial kernel spot of barley caused by Pseudomonas syringae // Plant Dis. – 1983. - №67 – P. 435-438.

7. Miller J.D., and Trenholm H.L., ets. Mycotoxins in Grain: Compounds Other Than Aflatoxin. Eagan press. – 1994. – 87р.

8. Захаренко В.А. Фузариоз колоса в Западной Европе // Защита и карантин растений. – 1997.-№12. – С.12-13 .

9. Буга С.Ф., Ушкевич Л.А., Гололоб Т.И., Котович Т.Н. Роль сорта в формировании видового разнообразия грибов рода FUSARIUM в агроценозах яровых зерновых культур Республики Беларусь // Защита растений: Сб. науч. тр. БелНИИ защиты растений. – Минск, 2000. – Вып. XXIV. – С. 48-54.

10. Miles M.R. and etc. Influence of genotype and environment on kernel discoloraition of midwestern malting barley  // Plant Dis. – 1987. - №71. – Р. 500-504.

11. Мартынов С.П. Оценка экологической пластичности  сортов сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственная биология. – 1989. - №3. - С. 124-128.