Тритикале

Введение

Тритикале - первая зерновая культура, созданная человеком, которая  получена  при  скрещивании пшеницы (Triticum) с рожью(Secale). Путем объединения хромосомных комплексов двух разных ботанических  родов, человеку  удалось впервые за историю земледелия синтезировать новую  сельскохозяйственную  культуру, которая  по  мнению специалистов, в недалеком будущем станет одной из ведущих зерновых культур, а также будет возделываться на зеленый корм.

Морфология зерна тритикале

      Морфология зерна  тритикале  сильно  напоминает таковую у родительских видов. Так по  внешнему  виду  зерновка  тритикале совмещает  в  себе  признаки  родителей. Она обычно более длинная, чем зерновка пшеницы(10-12мм), и более широкая, чем зерновка ржи(до 3 мм).Хотя зачастую встречается, что длина зерновки тритикале равна приблизительно 11мм. Подобно зерновкам  пшеницы  и ржи, она имеет бороздку между двумя выступающими щётками, а также хохолок и зародыш  на  концах. Один  из  основных  недостатков, препятствующий распространению тритикале, - плохие свойства зерна. Может быть сморщивание у некоторых зёрен тритикале между хохолком и зародышем. Нередко после цветения в зерне повышается активность амилазы, при этом крахмальные зерна разрушаются, особенно в области алейронового слоя и бороздки. В результате созревшие зерна получаются плохо выполненными, сморщенными.

     Строение зерна  тритикале в общих чертах сходно с таковым у исходных родительских  видов. Крахмальные  зёрна  в  основном сферические, но встречаются и многоугольные формы. Также одна из отличительных особенностей зерновки тритикале - более неправильная форма клеток алейронового слоя. В области бороздки встречаются алейроновые клетки, расположенные в два или три слоя. Эндосперм имеет структуру, типичную для злаковых культур.      В эндосперме  иногда  видны  "пустые" области, в которых не происходит формирования крахмальных зёрен.  Тип развития  эндосперма и формирование крахмальных зёрен тритикале сходен с таковыми у твёрдой пшеницы, ржи и  твёрдозёрной красной яровой пшеницы.

     Зрелые крахмальные зёрна тритикале содержат как бороздчатые крупные, линзообразные гранулы, так и сферические зёрна. Одна из насущных проблем, возникших при выведении сортов тритикале, - сморщивание  семян при приближении зрелости. Высокая активность амилазы приводит к разрушению крахмала эндосперма и  задержке  развития клеток. Вероятно это имеет отношение к сморщиванию зерновки, сопутствующему развитию тритикале.

     Зёрна развиваются  в цветках, обычно по три в колоске, хотя в центральных колосках часто можно увидеть один - два дополнительно  недоразвитых  цветка. Колос  имеет  от  30  до  40  колосков, так что потенциально в одном колосе могло бы  развиться более  сотни  зёрен, но  на практике фактический урожай намного ниже потенциально возможного.

     Созревающие колосья  тритикале  в  длину  часто превышает 15см   и   обычно   остистые. При   созревании   зёрна    сухие одиночные  и  не  осыпаются. Зерно тритикале заметно длиннее зёрен пшеницы, достигают 10-12мм в длину и до 3мм в ширину. Продольная бороздка, проходящая по всей длине брюшной стороны зерновки, в разных сортах имеет различную глубину. Часто  у сортов  со  щуплой зерновкой в начале бороздки имеются большие пространства, где клетки эндосперма не развиваются.

     Зёрна тритикале  обычно желтовато-коричневые, но эта часто маскируется складками и чешуйками наружной продольной  оболочки,  которые  значительно  отвлекают внимание от внешнего вида самого зерна.

     Плодовая оболочка  зерновки  тритикале имеет развитую поверхность со множеством морщин радиусом 2-10 мкм, углублений 2-4 мкм конусообразной и сферической формы диаметром 4-10 мкм, которые значительно увеличивают поверхность тритикале по  сравнению с  пшеницей  и  рожью. При рассмотрении продольных и поперечных срезов плодовой и семенной оболочек и алейронового слоя  выявлено  наличие  множества  полостей размером 2-10 мкм. Плодовая оболочка неплотно прилегает к семенной. Между ними имеются поры шириной 0,2-4 мкм. Клетки алейронового слоя на поперечном срезе имеют неправильную, а в продольном срезе -правильную геометрическую  форму. Внутри  клеток содержатся в большом количестве алейроновые  зерна, между  которыми  имеются   поры   шириной 0,5-1,5мкм. При рассмотрении центральной части эндосперма зерна тритикале установлено, что крахмальные зерна, ак  вдавленные, лежат  в  белковой  матрице. Однако, между белковой матрицей и крахмальными зернами имеются поры  шириной  0,5-2мкм.  Зародыш тритикале весьма напоминает зародыш пшеницы и состоит из зародышевой оси и щитка, который функционирует как запасающий, пищеварительный и поглощающий орган.

История возделывания

В 1941г. учёным-селекционером  В.Е Писаревым был получен первый тритикале от скрещивания озимой пшеницы с озимой рожью озимой  рожью, который явился источником дальнейших скрещиваний.

В.Е.Писарев привлекал к скрещиванию зимостойкие сорта пшеницы и ржи, однако они не отличались высокой продуктивностью.

На базе ярового пшенично–ржаного амфидиплоида АД-20 В.Е.Писарева начиналась и селекция тритикале в Канаде, где достигнуты в настоящее время большие успехи и где впервые в мире был районирован сорт Рознер.       

Тритикале очень быстро распространяется по странам и континентам. Интерес к новой культуре исключительно велик. Масштабы ее изучения огромны.

Проект по внедрению тритикале стал действительным в различных странах (Алжире, Восточной Африке, Латинской Америке и Азии),  так в Эфиопии урожаи тритикале  уже превысили  урожаи  самой высокоурожайной мягкой пшеницы, причем лучшие формы тритикале дают более  50ц/га. Производство  первых сортов тритикале в США показало, что урожай зерна на 14% меньше,  чем у пшеницы.  Урожай тритикале составляет 41% от урожая пшеницы,  которая  не  является важнейшей зерновой культурой и урожаи как тритикале, так и пшеницы были  слишком  низкие, чтобы поощрять дальнейшее выращивание этих культур.

В тех штатах, где пшеница является главной зерновой  культурой, тритикале  превзошла  по урожайности пшеницу на 13 %.  В штате Канзас,  крупнейшем производителе  твёрдозёрной  красной озимой пшеницы, и в штате Северная Дакота, крупнейшем производителе  твёрдозёрной  красной  яровой  пшеницы, урожаи  тритикале составляют соответственно 90 и 93%  от урожая пшеницы. В некоторых штатах зерновые культуры в кормовых целях, так были  проведены   сравнения   тритикале   по   урожаю  корма  с  пшеницей, рожью, овсом и ячменём.  Полученные данные показывают,  что тритикале по урожаю корма было примерно равно пшенице,  овсу и ржи, и несколько выше ячменя. При сравнении урожайности тритикале с пшеницей и ячменём в различные годы, мы можем увидеть тенденцию к увеличению продуктивности зерна у тритикале.

Тритикале привлекает  к  себе  особое  внимание в связи с тем, что по  ряду  таких  важнейших  показателей, как  урожайность,  питательная  ценность  продукта  и другие, эта культура способна во многих сельскохозяйственных районах мира превосходить  обоих родителей, а по устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и к наиболее опасным болезням, превосходя пшеницу, она не уступает ржи.

По содержанию белка зерно  тритикале часто превосходит не только рожь, но и пшеницу, больше в её зерне и лизина (на 16-20%).

К другим достоинствам тритикале следует отнести высокую её приспособляемость к различным типам почв. Растет она на всех почвах, в том числе на кислых и переувлажнённых.

Растения тритикале устойчивы ко многим болезням, свойственным хлебам. Практически она не поражается мучнистой росой, твёрдой и пыльной головнёй, бурой ржавчиной.

К недостаткам, свойственным тритикале, относятся: большое варьирование по годам урожайности, склонность к полеганию и прорастанию зерна на корню, а также слабая выполненность зерна у некоторых форм тритикале, её позднеспелость, сильное поражение снежной плесенью и корневыми гнилями.

Устранить перечисленные недостатки возможно с помощью селекции-создания новых сортов  тритикале с высоким потенциалом продуктивности, устойчивых полеганию и прорастанию зерна, с хорошей зимостойкостью и более коротким вегетационным периодом.     

Тритикале по требованию к почвам занимает промежуточное положение между пшеницей и рожью, лучшими для неё являются дерново-подзолистые легко- и среднесуглинистые почвы, подстилаемые мореной или песком с глубины около 1 м.

Физико-химические свойства зерна тритикале

Большая часть  населения  земного  шара в настоящее время страдает от неправильного питания  и  недоедания. Белково-калорийная  недостаточность  у  детей  является одной из важнейших проблем в развивающихся странах. Для разрешения  этой  проблемы особое  значение должно быть уделено выведению сортов зерновых культур с высоким содержанием  белка, улучшенного  питательного качества, так  как  эти  культуры дешевы и легко доступны в качестве источника белка. Тритикале -  новый  вид  хлебных  злаков, способный в принципе удовлетворить эти потребности.

Известно, Что чем выше масса 1000 зёрен, тем ценнее зерно. Как правило, с увеличением массы 1000 зёрен возрастает крупность зерна, стекловидность, содержание эндоспермы, а, следовательно, и выход муки.

По сравнению с пшеницей и рожью тритикале имеет меньшую объёмную массу.

Показатель плотности зерна отражает комплекс характеристик физико-химических свойств зерна, таких как масса 1000 зёрен, структура, химический состав и т.д. В связи с этим плотность зерна находиться в достаточно высокой корреляционной взаимосвязи с основными показателями технологических свойств зерна.

Известно, что плотность зерна с повышением содержания крахмала увеличивается, а с содержанием белка наоборот - уменьшается. Эта особенно становиться заметным при сопоставлении величин плотности тритикале с пшеницей и рожью. Относительное содержания  крахмала в тритикале меньше, а белка больше.

Тритикале превосходит пшеницу и по выравненности, что выгодно выделяет его  в технологическом смысле. Чем равномернее по крупности зерно данной партии, тем больше возможности имеет технолог обеспечивать одинаковое  воздействие на каждое зерно в процессе обработки.

Кроме того, крупное зерно отличается большим относительным содержанием в нём эндосперма, следовательно, может быть обеспечен из такого зерна больший выход муки. В технологических процессах особенно ценным считается зерно, крупное по ширине и толщине, в этом случае его сферичность выше, что определяет более высокое содержание эндосперма.

Форма и линейные размеры зерна существенно влияют на выбор режимов хранения и обработки, транспортирования и переработки.

Тритикале отличается по сравнению с пшеницей большим, примерно в 1,4 раза, объёмом зерновки, а пшеница превосходит его своей сферичностью.

Чем больше отклоняется форма зерновки от шарообразной, тем меньше сыпучесть зерновой массы. Для тритикале при сферичности его 0,77 угол естественного откоса, которым обычно характеризуют сыпучесть зерновой массы, составляет 49°, а для пшеницы, даже при несколько большей влажности, по сравнению с тритикале, угол естественного откоса  38°, т.е. сыпучесть пшеницы лучше.  

Тритикале содержит: воды - 14,0%, белков - 12,8%, углеводов -68,6%, жиров - 1,5%, клетчатки - 3,1% и золы - 2,0%.

Эндосперм тритикале содержит: водорастворимых белков 26-28%, солерастворимых - 7-8%, спирторастворимых- 25-26% и белков растворимых в уксусной кислоте 18- 20%.

     У ржи, тритикале и ячменя прослеживается  общая  тенденция - последовательное увеличение показателя содержания белка в зерне от нижней части колоса к верхней и  увеличение  массы  одного  зерна от нижней части колоса к средней и верхней. У пшеницы содержание  белковых  веществ  увеличивается при  движении снизу колоса к середине и постепенно уменьшается к его вершине. Так изменяется белковость и масса одного зерна у некоторых злаковых культур в зависимости от местоположения зёрен в колосе.

Питательная ценность  белка  зависит  от содержания в нем незаменимых аминокислот. В зерне тритикале, так же как и  других зерновых культур, содержится важнейшая, незаменимая аминокислота — лизин, которая в белке чаще всего не хватает. Поэтому содержание лизина в зерне тритикале может служить показателем общего качества белка. По содержанию лизина  тритикале  значительно превосходит  пшеницу, в зерне которого  имеется около 3%  от общего количества белка. По данным анализов несколько улучшенных  линий  тритикале содержали лизин в количестве,  близком к высоколизиновой кукурузе. Было показано, что тритикале по своим пищевым  качествам  превосходит пшеницу, а по хлебопекарным качествам превосходит рожь.

Среднее содержание аминокислот  в белках пшеницы и тритикале,

г аминокислоты на 100г общего азота.