Реферат на тему: ”ГЕНЕТИЧНІ РЕСУРСИ ЯЧМЕНЮ”

Зерно ячменю в даний час широко використовують для продовольчих, технічних і кормових цілей, у тому числі в пивоварній промисловості, при виробництві перлової і ячної круп. Ячмінь належить до найцінніших концентрованих кормів для тварин, оскільки містить повноцінний білок, багатий крохмалем.

Народно-господарське значення.

Ярий ячмінь вирощують в Україні як продовольчу, кормову й технічну культуру. Проте за обсягом використання його продукції в народному господарстві він є насамперед однією з цінних зернофуражних культур, частка якої в балансі концентрованих кормів є значною.

Зерно ячменю, в якому міститься у середньому 12,2 % білка, 77,2 % вуглеводів, 2,4 % жиру, до 3 % зольних елементів, є високопоживним кормом (в 1 кг міститься 1,2 корм. од. і 100 г перетравного протеїну) для всіх видів тварин, особливо для відгодівлі свиней на високоякісний бекон. Важливо, що білок є повноцінним за амінокислотним складом, а за вмістом таких амінокислот, як лізин і триптофан, він переважає білок зерна усіх інших злакових культур. Тому при збільшенні в кормовому раціоні ячмінної дерті або висівок худоба швидко набирає масу і стає більш стійкою проти несприятливих умов утримання.

Цінується у тваринництві як грубий корм солома ячменю, особливо сортів з гладенькими остюками (1 ц якої прирівнюється до 36 корм. од.), і запарена полова. Вирощують ячмінь на зелений корм і сіно у сумішах з ярою викою, горохом, чиною, високоякісний урожай яких часто досягає 250 – 300 ц/га.

Ячмінь є важливою продовольчою культурою. Із зерна скловидного крупнозерного дворядного ячменю виробляють перлову та ячмінну крупу, у складі якої міститься 9 — 11 % білка, 82 — 85 % крохмалю. У крайніх північних і гірських районах СНД із зерна ячменю виробляють борошно, яке використовують як домішку до пшеничного або житнього борошна при випіканні хліба. Через низьку якість клейковини хліб з чистого ячмінного борошна виходить мало-об’ємним, слабкопористим, швидко черствіє.

Зерно ячменю використовують для виробництва пива. Найбільш цінними в пивоварінні є сорти дворядного ячменю з добре виповненим і вирівняним зерном (маса 1000 зерен 40 — 45 г), яке має понижену плівчастість (8 — 10 %), підвищений вміст крохмалю (за стандартом не нижче 63 — 65 %) і понижений — білка (не більше 9—10 %). За даними деяких дослідників, має значення не стільки кількість, скільки якість білка. Якщо в ньому багато сірки, то він не впливає негативно на якість пива, а при малому вмісті в зерні білка (7 — 8 %) пиво погано піниться, що знижує його споживчу якість. Найбільш цінні сорти пивоварного ячменю в Україні в Лісостепу, на Поліссі, а також у передгірних районах Карпат (Івано-Франківська, Львівська, Закарпатська області). Мають значення і відходи пивоваріння, які використовують для відгодівлі тварин (барда, пивна дробина).

Із зерна ячменю виготовляють сурогат кави, екстракти солоду, які використовують у кондитерській, спиртовій і фармацевтичній промисловості.

Систематика і положення виду Hordeum vulgare L.

Рід Hordeum L., що відноситься до сімейства злакові – Gramineae, включає близько 30 видів. Зокрема по родам

Critesion: Hordeum arizonicum, Hordeum brachyantherum, Hordeum chilense, Hordeum comosum, Hordeum cordobense, Hordeum depressum,

Hordeum distichon — Ячмінь дворядний, Hordeum erectifolium,Hordeum euclaston, Hordeum flexuosum,Hordeum fuegianum, Hordeum guatemalense, Hordeum intercedens, Hordeum jubatum L. — Ячмінь гривастий — багаторічна трава до 60 см висотою, культивується з 1782 року в якості декоративної рослини.

Hordeum lechleri, Hordeum muticum, Hordeum parodii, Hordeum patagonicum, Hordeum procerum, Hordeum pubiflorum, Hordeum pusillum, Hordeum stenostachys,Hordeum tetraploidum

Hordeum: Hordeum bulbosum L. — Ячмінь цибуликовий

Hordeum murinum L. — Ячмінь мишачий, або заячий

Hordeum vulgare L. — Ячмінь звичайний

Sibirica: Hordeum bogdanii Wilensky — Ячмінь Богдана

Hordeum roshevitzii

Stenostachys: Hordeum capense

Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link – Ячмінь короткоостюковий

Hordeum secalinum

Вони складають поліплоїдний ряд 2n = 14, 28, 42. Тільки один вид культурний – Н. sativum Jessen, ячмінь посівної. Він ділиться на підвиди : Н. vurlage L. – ячмінь багаторядний, Н. distichum L. – ячмінь дворядний, Н. intermedium vav. et Orl. – ячмінь проміжний. Підвиди розрізняються за кількістю фертильних колосків на виступах колосового стрижня. У багаторядного ячменю на кожному виступі три таких колоска, у дворядного – один, у проміжного – різна кількість : від одного до трьох. Деякі систематики вважають багаторядний і дворядний ячмінь самостійними видами. Проміжний ячмінь не завжди визнається окремим підвидом. Однак останні дані базовані на молекулярно-генетичних дослідженнях і експериментальному мутагенезі говорять про те що, дворядний і багаторядний ячмені один вид.

Таблиця 1. Систематика ячменю

Домен:	Ядерні (Eukaryota)
Царство:	Зелені рослини (Viridiplantae)
Відділ:	Streptophyta
-	Судинні (Tracheophyta)
-	Насінні (Spermatophyta)
-	Покритонасінні (Magnoliophyta)
Клас:	Однодольні (Liliopsida)
Підклас:	Commelinids
Порядок:	Тонконогоцвіті (Poales)
Родина:	Тонконогові (Poaceae)
Підродина:	Pooideae
Триба:	Пшеничні (Triticeae)
Рід:	Ячмінь (Hordeum)

Дворядний ячмінь за ступенем розвитку стерильних бічних колосків ділиться на дві групи різновидів: nutantes R. Reg. і deficientes R. Reg. У рослин першої групи квітки бічних колосків мають досить розвинені квіткові луски, у другої – квіткові луски відсутні. Усередині груп розрізняють окремі різновиди за плівчастістю або голозерністю, наявності або відсутності остюків (або фурок), зазубреності остюків або гладкоосюковості, забарвленні колоса і остей, щільності колоса, ширині колоскових лусок і забарвленням зернівок (у голозерних форм). Серед диких видів ячменю переважають багаторічники. Багато хто з них відрізняються посухостійкістю, зимостійкістю, стійкістю до хвороб, тобто володіють цілим рядом ознак, цінних у селекційному відношенні.

Генетичні центри походження Hordeum vulgare L.

Питання про походження культурного ячменю залишається спірним. Одні дослідники схильні вважати його предком дикий ячмінь, який зберігся до наших днів. Це Н. spontaneum C. Koch – дикоростучий ячмінь з ламким колосом. Інші вважають, що у багаторядного і дворядного ячменю були різні дикі предки.

Центр походження культурного ячменю – Передня Азія. Однак можна виділити і ряд інших центрів, які, очевидно, виникли пізніше (вторинні центри). Внаслідок тривалості культури і своєрідності місцевих умов тут концентрується велика різноманітність специфічних, часто ендемічних форм. Так, в Абіссінському генцентрі ячмінь представлений плівчастими і голозерними різновидами з різноманітним забарвленням зерна. Для Китайсько-Японського генцентра характерні низькорослі форми з щільним укороченим колосом, дрібним округлим зерном, короткоостюкові або безості, є форми з воскоподібним зерном. У Середземномор’ї ячмінь має велике зерно, ригідний (грубий) колос, інтенсивний восковий наліт. Для Середньоазіатського центру характерні ригідні форми, а на поливі голозерні з великим зерном.

Ячмінь належить до числа найдавніших культурних рослин. Як і пшениця, він був окультурений в епоху неолітичної революції на Близькому Сході не менше 10 тис. років тому. Дикий ячмінь ( H. vulgare ) зустрічається на широкому просторі від острова Крит і Північної Африки на заході до Тибетських гір на сході. У Палестині його почали вживати в їжу не пізніше, ніж 17 тис. років тому. Найдавніші зразки культурного ячменю знайдені в Сирії і відносяться до однієї з найдавніших неолітичних культур докерамічного періоду. Він знайдений також в самих древніх єгипетських гробницях і в залишках озерних пальових будівель (тобто, в кам’яному і бронзовому періодах). За багатьма історичним пам’яткам можна судити про значне поширення ячменю в віддалений час. Зокрема, на Корейському півострові він з’явився не пізніше 1500-850 років до н. е.. Не виключено, що ячмінь був введений в культуру в різних місцевостях незалежно. У Центральній Європі культура ячменю вже в Середні століття зробилася загальною. До Росії ячмінь міг проникнути з Азії через Сибір чи Кавказ і здавна мав велике значення як харчовий продукт для тих місцевостей, де культивування інших хлібів було неможливе або утруднене.

Ячмінне пиво було, можливо, найдавнішим напоєм людини епохи неоліту. Пізніше його використовували замість валюти для розрахунків з працівниками. У Єгипті з ячменю готували не тільки пиво, а й хліб. Єгиптяни називали ячмінь jt (вимова, ймовірно, ЙІТ ) або šma ( шема ). В останньому варіанті ячмінь був також символом Верхнього Єгипту. Шумери називали ячмінь Акіті. У Древній Греції ячмінь використовували у священних обрядах Елевсинських містерій. Богиня Деметра мала також ім’я або титул матері ячменю. Пліній Старший описав рецепт ячмінної каші у своїй «Природній історії». У Тибеті борошно з ячменю, Цампа, увійшла у вживання не пізніше V ст. до н. е… У Стародавньому Римі гладіаторів називали « харчуються ячменем » через те, що ячмінь сприяв швидкому набору м’язової маси. У середньовічній Європі хліб з жита та ячменю був їжею селян, в той час як пшеничний хліб споживався тільки вищими класами. Лише у XIX ст. картопля поступово замінила ячмінь.

Основні джерела та донори господарсько-цінних ознак

Колекція ВІР містить близько 18 тис. зразків ячменю. При селекції на врожайність широко використовуються кращі вітчизняняні та іноземні сорти. Вітчизняні сорти ячменю часто об’єднують високу врожайність із стійкістю до несприятливих грунтово-кліматичних умов, характерних для місцевостей, де вони виведені. Сорти іноземної селекції здебільшого екологічно не досить пристосовані до умов нашої країни. У селекції частіше всього використовують високоврожайні сорти з Чехословаччини, Німеччини, Швеції, Данії, Нідерландів, Бельгії, Франції, Великобританії. Представляють великий інтерес високоврожайні шестирядні сорти ячменю з США та Канади. Скоростиглість зазвичай погано поєднується з високою урожайністю. Однак відомі окремі скоростиглі і високоврожайні сорти: Томас, Краснодарський 35. Деякі західноєвропейські сорти відрізняються також стійкістю проти вилягання, що широко використовується при гібридизації. Серед вітчизняних сортів високо-стійкий проти вилягання Наримчанін, Заозерский 85 і деякі інші. Стійкістю проти вилягання найчастіше пов’язана з низькорослістю, але відомі високорослі досить стійкі сорти (наприклад, Вікінг). Посухостійкі сорти з місцевостей з посушливим кліматом служать джерелами цієї важливої ознаки при гібридизації. Це сорти південного сходу, Степу України, Середньої Азії. Дуже високою посухо – стійкістю відрізняється старий сорт Прекоціус 143.

При селекції озимого ячменю дуже важливо мати зимостійкий вихідний матеріал. І в цьому випадку найбільш цінні вітчизняні форми, оскільки в нашій країні озимий ячмінь обробляється в районах с довільно суворими зимами. Високою зимостійкістю характеризуються сорти півдня України, Північного Кавказу. У Донському селекцентрі виведені озимі сорти ячменю з глибоким заляганням вузла кущіння, а також створені цікаві форми, які мають два вузли кущіння: верхнім і нижнім. У сприятливі для перезимівлі ячменю роки кущіння йде за рахунок верхнього вузла, що залягає неглибоко і здатногозабезпечити рясне пагоноутворення. Якщо ж зима занадто сувора і верхній вузол гине, рослина залишається життєздатною за рахунок збереження нижнього вузла. У селекцію на зимостійкість можуть бути залучені також найбільш зимостійкі сорти з Німеччини, Швеції, країн Північної Америки.

Стійкістю до підвищеної кислотності грунту мають сорти з Нечорноземної зони Росії та країн Північної Європи. кращий за цим показником сорт Московський 121. Підвищена солестійкістю властива деяким зразкам з Туреччини, США, Канади і низки країн Латинської Америки.

Велике значення надається виведенню сортів ячменю, стійких до найбільш шкідливих хвороб. У країнах Західної Європи, де великої шкоди врожаю завдає борошниста роса, сучасні сорти володіють стійкістю до цієї хвороби і можуть бути використані як джерела та донори даної ознаки. Стійкі до борошнистої роси сорти ячменю створені також в Канаді та США. В якості донора в Європі широко використовували сорт Монте – Крісто, а в Канаді – північноафриканські сорти Рабат і Модіа.

У західноєвропейських країнах селекцію на стійкість проти летючої сажки не вели. У США і Канаді створені не сприйнятливі до неї сорти. У нашій країні ефективні гени Run3, Run6 і Run8. Перші два були виявлені у сорту Джет з Ефіопії і передані канадським сортам Конквіст, Бонанза, Ога – літсо. Канадський сорт Мільтон володіє геном Run8. Всі ці гени можуть бути введені в нові сорти шляхом насичуючих схрещувань. Відзначається, що з ними тісно не зчеплені гени, які надавали б негативний вплив на врожайність та інші господарсько цінні ознаки. Деякі вітчизняні сорти також володіють стійкістю до летючої сажки і можуть бути використані в селекції. У цьому відношенні виділяються сорти Первісток, Московський 2 та ін..

Ефективні гени стійкості до карликової іржі містять деякі сорти з Чехословаччини (наприклад, Карат ) і інших країн. Є сорти, стійкі проти летючої і твердої сажки( Джет, Кейстон з Канади, Первісток ), відносно стійкі до сітчастого і смугастого гельмінтоспоріозу ( Джет, Конквіст, КМ 1192 з Чехословаччини ), кореневих гнилей ( Одеський 82, Лотос ), ринхоспоріоз ( Еффенді з Нідерландів ). Ряд вітчизняних сортів ( Европеум 353 / 133, Носівський 6 та ін), а також деякі сорти з Скандинавських країн, США та Канади слабо уражуються шведської мухою. Є й інші донори стійкості до хвороб і шкідників. Число їх постійно зростає, оскільки кожне селекційне установа, працює з уже відомими донорами, передає їх гени стійкості в свій селекційний матеріал, що володіє пристосованістю до місцевих умов та іншими господарсько цінними якостями. Це тим більше необхідно, що багато вихідних донорів мають погані господарські характеристики. Так, згадуваний сорт Джет дрібнозерність, низьку посухостійкість, сильно пошкоджується прихованостебловими шкідниками, низьковрожайний. Негативні властивості мають і інші примітивні сорти з Північної Африки, а також з Ефіопії – регіону, відомого по числу виявлених донорів стійкості до хвороб.

Об’єднання генів стійкості до різних хвороб в результаті інтенсивної роботи з донорами призвело до створення сортів з комплексною стійкістю, які, в свою чергу, можуть бути використані як цінні донори. Так, канадські сорти Вестерн Форт і Оттава 3092А стійкі до борошнистої росі, летючої і твердої сажки, карликової іржі, гельмінтоспоріозу і, крім того, до шведської мухи і стеблової блохи.

При створенні сортів з хорошими кормовими якостями можуть бути використані кращі вітчизняні сорти. У селекцію на високу вміст білка і лізину широко залучають форму з Ефіопії Хайпролі, що володіє високим вмістом білка в зерні ( 13-18 %) і високим вмістом лізину в білку (до 4,6 % при 2,2-2,5 % у звичайніних сортів). Ці особливі ознаки обумовлені моногенно (ген lys ). Проте зазначений ген викликає дефект ендосперму ( вдавленості ) і, як наслідок, зменшення врожайності. Інший широко використовуваний донор високого вмісту лізину Ризо 1508 ( Данія ) володіє геном Iys3a, неалельні гену Хайпролі. Високий вміст лізину у цього зразку не об’єднується з високою білковістю. Незвично високим вмістом білка відрізняється угорський сорт Банкуті Корану. Велику кількість білка містять голозерні форми ячменю. Багато цінних гол озерних форм в Північному Китаї, Кореї, Японії, Тибеті.

При селекції на круп’яні якості можуть бути використані кращі вітчизняні сорти.

Високими пивоварними якостями відрізняються сорти ячменю з Чехословаччини, особливо ганацькі ( з області Гана в Моравії ), Австрії, Німеччини ( Баварія). Багато вітчизняних сортів також дають гарне пиво (Московський 121, Комбайнер, Носівський 9 та ін.)

Високою цінністю для селекції володіють сорти з особливою сортоутворюючою здатністю. Так, чеська сорт Діамант став родоначальником 12 сортів в Чехословаччині та п’яти у Німеччині. Сорт Южний селекції СГІ входить в родовід шести сортів, сорт Нутанс 244 ( селекції того ж інституту ) – одна з батьківських форм сортів Одеський 100, Меридіан, Московський 2, Харківський 74 та ін.

Види родини Hordeum можуть також виступати як донори гогсподарсько-цінних ознак, однак вони здебільшого погано схрещуються з культурним ячменем і тому такий досліджень тільки розвивається.

Методи і деякі специфічні напрямки селекції

Переважаючим методом створення популяцій для добору в селекції ячменю залишається внутрішньовидова гібридизація. Сучасні сорти ячменю мають достатньо складні родоводи, оскільки до схрещувань залучали сорти гібридного походження. Застосовують прості, складні, зворотні, ступінчасті схрещування. Насичуючі схрещування використовують переважно при передачі генів стійкості проти збудників хвороб, або, наприклад, гена високого вмісту лізину.

Віддалена гібридизація в селекції ячменю практичного значення не має. Культурний ячмінь легко схрещується з H. spontaneum і H. agriocrithon Aoberg (які, про що було вказано вище, деякими систематиками не визнаються за окремі види). Схрещування з іншими видами не дає результатів. Якщо насіння і зав’язується, то зародок гине.

Вирощування зародків на живильному середовищі дало змогу одержати гібриди культурного ячменю з 15 дикими видами. Одержані також гібриди ячменю з житом, пшеницею (в тому числі з T. timopheevii) і різними видами з родів пирію і елімуса. Ці схрещування, як правило, були успішними краще, якщо культурний ячмінь, використовували за батьківську форму. Схрещування з дикими видами перспективні, оскільки серед них є посухостійі, холодостійкі, солевитривалі, стійкі проти збудників шкодочинних хвороб, але отримані гібриди стерільні і в селекції ячменю не використовуються. Створений амфідиплоїд ячменю і пшениці – трітодеум (трітікум плюс гордеум), але поки що важко визначити його переспективність.

Індукований мутагенез. Цей метод створення вихідного матеріалу широко застосовується в селекції ячменю. Перші мітантні комерційні сорти його були одержані в Швеції: Паллас і Марі – радіомутанти сорту Бонус. Зараз таких сортів дуже багато. В Чехії створений короткостебловий високоврожайний сорт Діамант. В США хімічним мутагенезом одержано сорт озимого ячменю Лютер з короткою соломиною і високим потенціалом урожайності. Стійкий до вилягання мутантний сорт Мінський створено в Білоруському НДІ землеробства. В Краснодарському НДІ сільського господарства хімічним мутагенезом створені озимий сорт Дебют і ярий Темп. Як і в інших культур, у ячменю мутанти часто використовують як вихідний матеріал для гібридизації. Вже згадувалося про видатні сортоутворюючі мутантного сорту Діамант. Широко застосовують у схрещуваннях інший короткостебловий, кущистий мутант з Чехії – КМ 1192. Вище приводилися відомості про мутантне походження донора високого вмісту лізину.

Селекція на високий вміст лізину. В селекції ячменю як особливий напрямок формалізувалося створення високолізинових сортів з використанням генів lys. Зерно таких сортів має підвищену кормову цінність. Однак гени високого вмісту лізину знижують врожай на 10 – 15%. Це стримує селекцію високолізинових сортів.

Селекція на стійкість проти збудників хвороб. Створення сортів, стійких проти збудників хвороб – складна проблема. Гени стійкості проти збудника борошнистої роси швидко долаються генами вірулентності патогена. Олігогенна стійкість проти інших облігатних збудників хвороб втрачається повільніше (особливо – жовтої іржі). Однак число донорів обмежене, і стає необхідним посилювати селекцію на горизонтальну тривалу в часі, хоча і не повну стійкість.

Гібридний ячмінь. Спроби створення гібридного ячменю поки що не мали успіху. ЦЧС одержана на основі сполучення цитоплазми H. jubatum і ядра культурного ячменю. Від такого схрещування з’явилися і лінії-відновлювачі. Однак цитоплазма H. jabatum викликає дуже пізнє цвітіння, що перешкоджає одержанню гібридного насіння. Відкрита ЦЧС у H. spontantaneum. У ньому ж знайдені відновлювачі фертильності. Для використання генів чоловічої стерільності ms, були опрацьовані схеми, які дозволяють виділяти з популяції гомозиготні стерільні рослини для одержання на них гібридного насіння. Однак економічно такі схеми себе поки що не виправдали.

Висновок

Глобалізаційні процеси спричинюють зменшення різноманітності генетичного скаладу сортів не тільки ячменю а й інших культур. Постаючі ж проблеми перед науковцями, полягають у створенні морфотипів, які дозволять вирішувати завдання, що виникають в процесі ведення сільського господарства.

Розширення різноманніття генетичної плазми ячменю можливе за рахунок віддалених схрещувань. Врахуючи погану схрещуваність ячменю культурного з дикими видами, рішення полягає у залученні біотехнологічних методів. Біотехнологічні методи дозволяють подолати прегамну і постгамну несумісність, пришвидшити селекційний процес(ембріокультура, гаплоїдні технології), вести більш ефективну селекцію.

Бібліографічний список

1. .Алексеева Е.С., Паушева З.П. Генетика, селекция и семеноводство гречихи. Киев: Вища школа, 1988.

2. Бадина Г.В. Селекция и семеноводство льна-долгунца в Нечерноземной зоне. Л., 1982.

3. Будин К.З. Генетические основы селекции картофеля. Л.: Агропромиздат, 1986.

4. Генетика сахарной свеклы/ под ред. С.И. Малецкого. Новосибирск: Наука, 1984.

5. Гуляев Г.В., Гужов Ю.Л. Селекция и семеноводство полевых культур. М.: Агропромиздат, 1987.

6. Методические указания по селекции многолетних трав / ВНИИТЭИагроропром. М., 1987.

7. Новоселова А.С. Селекция и семеноводство клевера. М.: Агропромиздат, 1987.

8. Попов Г.И., Васько В.Т. Селекция и семеноводство озимой ржи. Л.: Агропромиздат, 1987.

9. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур. / Под

ред. Ю.Б. Коновалова. М.: Агропромиздат, 1987.

Электронная библиотека