Сейчас уже довольно трудно добиться заметного повышения урожайности сельхозкультур: ресурсы серьезно исчерпаны, дальнейшее селекционное совершенствование генотипа растений в этом направлении вряд ли существенно увеличит сборы. Именно поэтому все большее значение приобретает улучшение качественного состава конечного продукта — скажем, содержание белка в зерне.
Однако нужно заметить, что большое содержание белка в зерне не всегда прямо сказывается на его питательной ценности. Ведь белки в растениях по полезным свойствам делятся на полноценные (они состоят из полезных и усваиваемых аминокислот) и неполноценные. Мы задались целью глубже изучить, как увеличить содержание высокопитательных фракций.
Для начала напомним, что главными условиями, влияющими на формирование продуктивности и качества зерна, всегда будут температура и влажность в течение периода вегетации. Кукуруза считается высокопродуктивной культурой самого разного использования. Причиной служит богатое содержанием в зерне углеводов — до 70 %, белка — до 12 %, жира — до 8 %, плюс другие полезные вещества.
Белковые фракции здесь отличаются как по аминокислотному составу, так и по содержанию незаменимых аминокислот — а от них прямо зависит биологическая ценность белков. Максимально полезны альбумины — водорастворимые белки. Также ценными будут глобулины. Это солерастворимые белки, аминокислотный состав их сбалансирован, однако при этом наблюдается пониженный объем незаменимых аминокислот — метионина, лейцина. Щелочерастворимые белки (глютелины) по качественному составу отличаются слабым содержанием лизина и метионина. Наименее ценными остаются спирторастворимые белки проламины (в кукурузе это зеины).
Изучение разных сортов, гибридов и линий в отношении содержания белка в зерне кукурузы должно установить и в дальнейшем использовать наиболее перспективные образцы в условиях Среднего Поволжья. Данные о фракционном составе белка в зерне кукурузы говорят об эффективности развития селекционного процесса.
Нужно сказать, что кукуруза, как одна из главных пищевых культур мира, тем не менее содержит довольно небольшое количество полезных (то есть доступных) аминокислот. Все потому, что при формировании зерна начинает меняться его основной питательный элемент — белок, и все из-за увеличения содержания нерастворимой проламиновой фракции. Так что для селекции кукурузы нужно выбирать сорта с повышенным содержанием полноценного белка, особенно такой его фракции, как альбумины.
Полевые исследования мы проводили на опытном поле «Россорго». Почва здесь — южный чернозем, содержание гумуса — 3,7 %, среднее содержание нитратного азота — 3,9 мг/100 г почвы, подвижного фосфора — от 3,5 мг, обменного калия — от 20,5 мг. Кислотность почвенного раствора близка к нейтральной.
Делянки размещали по черному пару. Весной перед посевом участок пробороновали в два следа, до посева провели две культивации. Материалом для исследований служили 12 образцов кукурузы саратовской селекции: сорта РНИИСК 1, РСК Заря, Радуга, РСК Аврора, Цукерка, гибриды РСК Граскорн, Артемида, Нова, линии РСК 7, РСК 3, РСК 354, 421/20.
Исследования проводили в трехкратной повторности. В 2020 году за весь вегетационный период среднедекадная сумма осадков не превысила 14 мм, причем во второй декаде июля и третьей декаде августа дождей не было вовсе. В следующем сезоне среднедекадный объем осадков за вегетацию равнялся 15,6 мм. В первой декаде августа их тоже не наблюдали. В 2022 году сумма осадков в среднем за декаду составляла чуть более 13 мм. Дождей в первой и третьей декадах сентября тоже не было. Однако нужно отметить, что в третьей декаде июля в 2021 и 2022 годах выпало избыточное количество осадков, и это помогло компенсировать засушливость первой декады августа. Итак, в 2022 году погода была более засушливой и жаркой, чем в 2020-м, а самым влажным оказался 2021 год.
При изучении данных о среднем содержании альбуминов в белке за три года исследований нужно выделить образцы РСК Граскорн — 15,75 г/100 г белка, Артемида — 15,75 г/100 г белка, РНИИСК 1 — 15,52 г/100 г белка и Цукерка — 15,29 г/100 г белка. При анализе среднего содержания солерастворимых белковых фракций выделяются гибридные популяции Артемида (10,55 г/100 г белка) и Нова (11,7 г/100г белка).
В результате исследований мы установили, что содержание альбумина и глобулина в зерне получает прямую зависимость от количества влаги за вегетацию. При этом заметно, что объем осадков в 2020 году незначительно больше такого же показателя в 2022-м. Количество осадков в сезоне 2021 года заметно превышает показатели предыдущего и следующего годов — более чем на 90 мм. Анализ содержания полноценных белковых фракций показал, что среднее содержание альбуминов в зерне кукурузы в 2021 году (16,34 г/100 г белка) серьезно превышает аналогичный показатель в 2020 году — 12,11 г/100 г белка и в 2022 году — 11,85 г/100 г белка. Это больше соответственно на 35 и 38 %. Самым отзывчивым на повышение влажности оказался сорт Радуга, у него в 2021 году содержание альбуминов повысилось относительно других лет исследований на 65–69 %. Хорошей отзывчивостью (более 50 % прироста) на количество осадков отмечены сортообразцы Артемида (20,38 г/100 г белка), Нова (20,47 г/100 г белка) и РНИИСК 1
(16,61 г/100 г белка).
Изучение содержания глобулинов в белке зерна кукурузы также показало повышение его содержания в 2021 году. Однако рост этого показателя относительно 2020 и 2022 годов гораздо меньше, чем рост содержания альбуминов. Скажем, средняя величина этой солерастворимой фракции повысилась в 2021 году до 9,46 г/100 г белка, это на 7,6 % больше, чем в 2020-м, и на 9,9 % выше, чем в 2022 году. При этом мы должны констатировать: по некоторым образцам в 2021 году наблюдалось отрицательное влияние большого количества осадков на содержание глобулина. Если конкретно, РСК Заря — 8,86 г/100 г белка — на 10,9 и 9,9 % меньше, чем в 2020 и 2022 годах; РСК Граскорн — 9,31 г/100 г белка — на 6,5 и 4,4 % ниже, чем в 2020 и 2022 годах. Самым отзывчивым на осадки 2021 года (более 40 % прироста) оказался образец Нова (13,68 г/100 г белка).
Прямого влияния погодных условий на накопление глютелинов не установлено. Наибольшая прибавка по этому показателю была у линии 421/20 (более 40 % — 26,81 г/100 г белка), показавшей в 2021 году максимальный результат среди всех образцов. Наименее насыщен глютелином в 2021 году относительно других лет исследований был белок у сорта РСК Заря — 21,83 г/100 г белка, это на 18 % ниже по сравнению с 2020 и 2022 годами.
Содержание зеинов — наименее питательных белковых фракций — показало обратную зависимость от количества осадков по всем образцам. Среднее снижение по этому показателю в 2021 году составило 12,3 и 14,5 % относительно 2020 и 2022 годов. Лучшие показатели по снижению содержания этой фракции выявлены у сорта РНИИСК 1 (18,08 г/100 г белка — на 21,5 % ниже 2020 года и на 24,1 % меньше 2022-го) и РСК Аврора (19,47 г/100 г белка — на 21,8 % ниже 2020 года и на 25,1 % ниже 2022-го). Наименее отзывчивым по этому показателю стал сортообразец 421/20 (19,25, 19,08, 19,5 г/100 г белка в 2020, 2021, 2022 годах соответственно).
Рассматривая среднее значение содержания фракций белка в зерне кукурузы в 2020–2022 годах и сопоставляя результаты с объемами осадков в течение вегетации, можно установить прямую зависимость этих показателей по альбумину и глобулину — наиболее значимых для питательности продукта. В 2021 году такие показатели составили 16,34 г/100 г и 9,47 г/100 г белка соответственно. В 2020 году содержание альбуминов было 12,11 г/100 г белка, а в наиболее засушливом 2022 году — 11,85 г/100 г белка. Содержание глобулина в 2020-м составило 8,78 г/100 г белка, в 2022 году — 8,6 г/100 г. Считается, что чем больше водо- и солерастворимых фракций, тем большую пищевую ценность получает белок. При этом содержание проламинов в более дождливом году значительно снизилось — до 18,07 г/100 г белка (в 2020 году было 20,6 г/100 г белка, в 2022 году — 21,1 г/100 г белка).
Так что можно сделать вывод: увеличение количества осадков напрямую влияет на питательную ценность зерна кукурузы — содержание альбуминов и глобулинов в белке повышается, тогда как среднее содержание проламинов (наименее ценных белковых фракций) при этом имеет тенденцию к снижению.
Среди изученных можно рекомендовать как наиболее отзывчивые на повышение влажности образцы Нова (прирост по альбуминам — 55 %, по глобулинам — 40 %), Артемида (прирост по альбуминам ровно 50 %) и РНИИСК 1 (прирост по альбуминам 56 %).
Самым питательным белком (по содержанию альбуминов и проламинов) обладают образцы кукурузы Артемида, Нова и РСК Граскорн.
Юлия Бочкарева, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе и международному сотрудничеству Российского научно-исследовательского и проектно-технологического института сорго и кукурузы
Саратовская область
Фото автора