Лаборатория оценки качества зерна

Научные результаты:

1. Проведена селекционная оценка и изучены признаки качества зерна коллекционного питомника качества (КПК), включая 450 сортообразцов различного происхождения: 20 сортов яровой мягкой пшеницы международной программы КАСИБ (Казахстанско-Сибирская сеть); 20 сортов яровой мягкой пшеницы, включенные в Госреестр по Западно-Сибирскому региону; 30 сортов озимой пшеницы; 30 сортов яровой твердой пшеницы; 100 стародавних сортов (ландрас) яровой мягкой пшеницы;  30 синтетических гексаплоидных линий яровой пшеницы; 20 сортов яровой мягкой пшеницы США и Канады; 50 линий яровой мягкой пшеницы с фиолетовым зерном; 150 образцов целевого набора сортов «ОН-КАСИБ» для метода GWAS. В селекционном процессе Омского ГАУ создан уникальный  исходный материал для селекции на урожайность и качество зерна: проведены скрещивания по сортам яровой пшеницы по 259 комбинациям скрещивания и получены гибридные семена в количестве 11 258 зерен, по озимой пшенице – по 407 комбинациям скрещивания,  соответственно; проведена оценка 269 гибридов в первого поколения; по результатам комплексной оценки в полевых опытах в каждом питомнике выделены лучшие линии и сорта и проведен анализ качества зерна по содержанию белка и клейковины лучших линий: в СП-1 отобрано 596 линий; СП-2 – 194 линии;  КП – 112 линий. Сорта предварительного (ПСИ) и конкурсного (КСИ) сортоиспытания оценили по технологическим и хлебопекарным свойствам – ПСИ – 46 сортов; КСИ – 24 сорта.  Получены результаты по влиянию предшественника, удобрений и микроэлементов на урожайность, содержание белка и клейковины у сортов мягкой и твердой пшеницы (по 48 вариантам опыта).
2. Осуществлен сбор и анализ качества зерна 50 сортов, возделываемых в хозяйствах, а также зерна 50 сортов, испытанных по пару на сортоучастках в различных агроклиматических зонах Омской области.
3. Проведен сбор образцов зерна сортов питомника КАСИБ-22, испытываемых в различных экологических пунктах Западно-Сибирского и Уральского регионов по пару в 3-х кратной повторности: яровой мягкой пшеницы  – 45 сортов в  Омском ГАУ (г. Омск), соответственно, 44 в ЧНИИСХ (п. Тимирязевский, Челябинская обл.), 48 в КНИИСХ (с. Садовое,  Курганская обл.),  44  в СибНИИРС (п. Краснообск, Новосибирская обл.) и 18 сортов твердой пшеницы в Алтайском НИИСХ.
4. Выполнены работы по оценке качества полученного и собранного зерна и проведено 8150 анализов, в том числе: по технологическим признакам – 6660;  по питательной ценности, включающей содержание макро- и микроэлементов – 1260 анализов, фенольных соединений, антиоксидантам и пищевым волокнам – 230 анализов.
5. Оценка текущего состояния по качеству зерна в различных агроклиматических зонах Омской области показала, что на сортоучастках в степной и северной лесостепной зонах, в конкурсном сортоиспытании при посеве по пару из 50 испытанных сортов, зерно  15 сортов по технологическим и хлебопекарным свойствам зерна и муки соответствовали требованиям ГОСТ 34702-2020 для сильной и ценной пшеницы, 27 – филлеры и лишь 8 сортов на уровне слабой пшеницы. Однако из 50 различных сортов, возделываемых непосредственно в хозяйствах, зерно, полученное с производственных полей Омской области из различных природно-климатических зон, по технологическим показателям и хлебопекарным свойствам в 2021 г. соответствовало только для класса филлер и слабая пшеница, в основном из-за слабой клейковины (ИДК  = 100 ед. и более) и низкой стекловидности. Общая хлебопекарная оценка в целом по всем сортам составила 3,1 балла, 10 сортов имели оценку, соответствующую слабой пшенице (ниже 3 баллов).
6. Данные качества зерна по 4 сортам твердой пшеницы, включенным в Государственный реестр и рекомендованным для возделывания в Омской области, не удовлетворяют требованиям макаронной промышленности по глютен-индексу и другим показателям, определяющим качество макарон. Оценка пищевых свойств при заготовке зерна пшеницы хлебоприемными пунктами не производится. Полученные данные свидетельствует о необходимости селекционного улучшения создаваемых сортов мягкой и твердой пшеницы, с целью повышения стабильности производства зерна в регионе с высокими технологическими и пищевыми свойствами. Для решения данной задачи создание коллекции источников качества имеет первостепенное значение.
7. Оценка зерна, полученного в коллекционном питомнике качества (КПК) Омского ГАУ по 20 сортам яровой мягкой пшеницы, включенным в Госреестр для хозяйственного использования в Западно-Сибирском регионе, установлено, что по многим показателям они отвечают требованиям ГОСТ к сильной и ценной пшеницы: соответствуют требованиям к твердозерному классу (среднее значение ИТ = 113,7 ед.; ИРЧ = 23,0 мкм), характеризуются высоким выходом муки (в среднем 73,8%), повышенным содержанием белка (>14%) и клейковины (>39%), мука имеет хорошие реологические свойства теста (в среднем ПКФ = 62,4 мм) и высокий средний показатель ЧП (361,8 с), что свидетельствует о высоком потенциале региона для производства высококачественного зерна мукомольного и хлебопекарного направления.
8. Оценка питомника КАСИБ-22 в 4-х научных учреждениях Западно-Сибирского и Уральского регионов – Омский ГАУ (Омск), СибНИИРС (Новосибирск), ЧНИИСХ (Челябинск) и КНИИСХ (Курган). Установлены экологические особенности формирования технологических признаков качества зерна у сортов яровой мягкой пшеницы. Изучение селекционных образцов в сети КАСИБ позволило провести их всестороннюю оценку в течение одного года по урожайности, качеству зерна и выявить особенности взаимодействия генотип – среда. Стабильные положительные корреляции во всех пунктах испытания наблюдались по индексу глютена и седиментации, а отрицательные – по урожайности и содержанию белка. Эти связи нужно учитывать в селекционном процессе. В результате всесторонней оценки выделены образцы из России и Казахстана, сочетающие высокое проявление показателей качества зерна и урожайности. Отобранный материал будет использоваться в селекционной работе российских учреждений - участников сети КАСИБ.
9. Проведена идентификация генов, обусловливающих хлебопекарное качество сортов стародавней пшеницы: локусов высокомолекулярных субъединиц глютенина, включая аллели Glu-B1al (Bx7^OE), Glu-D1d. Наибольшая частота встречаемости аллелей Glu-B1al отмечена в экологических группах Дальнего Востока (80%) и Кубани (50%), а аллеля Glu-B1al  – в группах образцов из Казахстана (25,0%) и Средней Азии (38,5%). Аллель гена Gpc-B1, детерминирующий повышенное содержание белка в зерне, идентифицирован лишь у трех образцов из Мордовии, Новгородской области и Казахстана. Аллель TaGS-D1a, ассоциированный с повышенной массой зерновки, широко распространен у образцов всех экологических групп. Ген TaSus2-2B идентифицирован у 12,5% образцов из Казахстана, а ген TaGASR-A1 – у 12,5% образцов из Дальнего Востока и 15,4% образцов из Средней Азии.
10. Сорта целевого набора в ОН-КАСИБ проанализированы на наличие генов, ассоциированных с полезными агрономическими признаками. Данная коллекция была генотипирована с помощью платформы Affymetrix 135K и позволило выделить 24146 уникальных генов с уровнем фильтрации 5%. Изучаемый материал исследовали в течении двух лет и, если в 2020 г. изучали исключительно физиологические показатели и параметры продуктивности, то в 2021 г. в рамках проекта были получены дополнительные результаты по признакам качества зерна. В результате выполнения ассоциированного маркирования по признакам качества за два года исследований было выделено по данным 2020 г. 21 SNPs по 3 признакам качества зерна, а в 2021 г. 37 SNPs по 11 признакам качества. По 41 SNPs были выделены последовательности и получен код в базе SNP, что позволит использовать их для идентификации с помощью KASP-маркеров и повысить эффективность отбора в селекционных питомниках пшеницы.
11. Результаты анализа общего содержания и индивидуального профиля фенольных кислот и их антиоксидантной активности показали, что образцы пшеницы с голубым, фиолетовым зерном, пырея сизого и отдельные синтетические линии гексаплоидной пшеницы целесообразно использовать в качестве источников при создании исходного материала в селекции на повышенное содержание полифенолов и природных антиоксидантов. Новый сорт пшеницы «ЭФ 22», предназначенный для функционального питания, обладает повышенными содержанием и антиоксидантными свойствами связанных фенольных соединений (565,62 мг GAE/100 г и 62,7% соответственно).
12. Уникальная коллекция сортообразцов с комплексом ценных признаков в Омском ГАУ эффективно используется при создании исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы. По результатам скрещивания яровой мягкой пшеницы с источниками качества получены гибридные семена. Ранее созданный селекционный материал оценен во всех питомниках селекционного процесса и отобраны перспективные линии и сорта.

Внедрение результатов исследования:

1. Сорта яровой мягкой пшеницы «Силантий», «Нива 55» включены в Государственный реестр селекционных достижений по Уральскому и Западно-Сибирскому регионам РФ. Сорта характеризуются высоким потенциалом урожайности, комплексной устойчивостью к засухе и грибным болезням. Сорт «Силантий» среднеспелый: максимальная урожайность 6,5 т/га, среднее содержание белка 15,9%, сырой клейковины 30,6%, натура 734 г/л.  Данный сорт включен в список сильных сортов пшеницы. Среднеранний сорт «Нива 55» с максимальной урожайностью зерна 7,0 т/га, включен в список ценных по качеству зерна. 
2. Сорт полбы «Балда» среднераннего типа: высокозасухоустойчивый, голозерный, средняя урожайность 2,4 т/га, содержание белка 16–17%. Рекомендуется для производства диетической крупы.
3. Сорт яровой мягкой пшеницы «ЭФ 22», предназначенный для функционального питания, передан на Государственное сортоиспытание. Сорт среднепоздний, с потенциалом урожайности до 6,8 т/га, обладает повышенными содержанием фенольных соединений и антиоксидантными свойствами. Среднее содержание белка 17,4%, содержание сырой клейковины 29,0%, натура зерна 860 г/л и общая хлебопекарная оценка 4,2 балла.
4. Сорт яровой мягкой пшеницы «Касибовская 2» передан на Государственное сортоиспытание. Сорт среднеранний, с потенциалом урожайности до 5 т/га. 
5. Сорт пырея среднего «Филин» (Th. internrdium) с фиолетовой окраской зерна, предназначенный для функционального питания, передан на Государственное сортоиспытание.

Образование и переподготовка кадров:

1. Члены научного коллектива приняли участие во всероссийских и международных научных конференциях: «Перспективные технологии в аграрном производстве: Человек, «Цифра». Окружающая среда» (27 июля 2021 г., Омск, Россия); 7^th  Whole grain summit «From science to global application» (25-27 октября 2021 г., Вена, Австрия), 12^th National food engineering congress (25-27 ноября 2021 г., Анкара, Турция), «Актуальные проблемы селекции, семеноводства и сохранение плодородия почв» (24 марта 2022 г., Омск, Россия), «Селекция и технологии производства экологически безопасной продукции растениеводства в условиях меняющегося климата» (12 апреля 2022 г., Тюмень, Россия), 20^th ICC Conference «Future Challenges for Cereal Science and Technology» (5-7 июля 2022 г., Вена, Австрия), 2nd International wheat congress» (11-15 сентября 2022 г., Пекин, Китай), «2022 Silkroad Agricultural Educational and Research Innovation Alliance Cooperation Forum» (27-28 сентября 2022 г., Китай), «Functional Foods, Nutraceuticals, Natural Health Products, and Dietary Supplements» (2-5 октября 2022 г., Стамбул, Турция).
2. Коллективом лаборатории организованы научные семинары и круглые столы с международным участием: «Актуальные направления улучшения качества зерна пшеницы» (29 апреля 2021 г.), «Перспективное направление селекции на качество зерна и методы оценки технологических и пищевых свойств пшеницы» (24 января 2021 г.), «Задачи селекции по улучшению качества зерна пшеницы в сети КАСИБ» (16 февраля 2022 г.), «Современные тенденции развития хлебопекарной отрасли России: новые сорта зерновых культур с функциональными свойствами, органические технологии производства сырья, инновации в изготовлении  хлебобулочной продукции» (27 октября 2022 г.).
3. Разработаны и реализуются образовательные программы для обучающихся по направлениям 35.03.04, 35.04.04 – Агрономия; 19.03.02, 19.04.03 – Продукты питания из растительного сырья: «Повышение пищевой ценности пшеницы для функционального питания», «Влияние элементов агротехнологии на качество зерна пшеницы», «Современные методы и средства оценки качества зерна».
4. Подготовлена и защищена 1 кандидатская диссертация по заявленному направлению научного исследования.
5. В 2021 году 2 аспиранта прошли стажировку в университете Истинье (Турция).
6. Члены научного коллектива лаборатории приняли участие:

• В пресс-брифинге с Хамитом Кокселем (23 сентября 2021 г.), https://www.omgau.ru/allnews/v-omskom-gau-sostoyalsya-press-brifing-s-uchenym-mirovogo-urovnya-v-obl...;
• В расширенном агрономическом совещании «Об итогах работы АПК Омской области в отрасли растениеводства в 2021 г. и задачах на 2022 г.» (Омск, Министерство сельского хозяйства и продовольствия Омской области, 10 марта 2022 г.);
• В репортаже ГТРК «Иртыш»  – «Омские селекционеры вывели необычный – фиолетовый вид пшеницы», https://vesti-omsk.ru/video/omskie-selekcionery-vyveli-neobychnyj-fioletovyj-vid-pshenicy;
• В репортаже ГТРК «Иртыш»  – «Турецкий ученый и омские аграрии вместе выведут новые сорта пшеницы», https://vesti-omsk.ru/video/tureckij-uchjonyj-i-omskie-agrarii-vmeste-vyvedut-novye-sorta-pshenicy;
• В подготовке публикации в Российской газете от 29.09.2022 «Омские селекционеры выведут сорта обогащенной пшеницы», https://rg.ru/2022/09/29/reg-sibfo/omskie-selekcionery-vyvedut-sorta-obogashchennoj-pshenicy.html;
• В 24-й ежегодной выставке агропромышленного комплекса России «Золотая осень» (6-8 октября 2022 г.) – получена золотая медаль за участие в конкурсе «За эффективное информационно-консультационное обеспечение АПК», https://www.omgau.ru/news-main/omskiy-gau-poluchil-pyat-medaley-na-rossiyskoy-agropromyshlennoy-vystavke-zolotaya-osen-2022.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Созданная лаборатория используется для проведения учебных занятий при подготовке обучающихся по направлениям: 35.03.04, 35.04.04 «Агрономия»; 4.1.2. «Селекция, семеноводство и биотехнология растений».

Другие результаты:

За время реализации проекта научный коллектив получил грант РНФ с суммой финансирования 21 млн руб.

Сотрудничество:

• Актюбинская сельскохозяйственная опытная станция, Восточно-Казахстанский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства, Казахский научно-исследовательский институт зернового хозяйства, Карабалыкская сельскохозяйственная опытная станция, Карагандинская сельскохозяйственная опытная станция, Павлодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (Казахстан), Омский аграрный научный центр, Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Курганский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции, Алтайский научный центр агробиотехнологий, Федеральный исследовательский центр «Немчиновка», Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (Россия), CIMMYT (Мексика), Университет Истинье, Технический университет Йылдыз (Турция): проведение совместных научных исследований и научных мероприятий.
• АО «Нива», КХ «Тритикум», КХ «Говин», КХ «Безукладов», КФХ «Шаманин Н.П.», ОАО «Надежда», КФХ «Целин»: заключение хоздоговоров в целях коммерциализации результатов научной деятельности.