Об актуальности своей работы команда польских ученых (Кафедра энтомологии, фитопатологии и молекулярной диагностики, Варминско-Мазурский университет в Ольштыне; Кафедра ботаники и экологии Зелена-Гурского университета) рассказали в статье, опубликованной в журнале Agriculture 2023, на портале MDPI: «Пшеница, основной источник белка в рационе человека, является важнейшим урожаем для обеспечения качественного питания.
Площадь возделывания пшеницы составляет 30,6 % от мировой площади зерновых (кукуруза 26,7 %, рис 22,6 %), а мировое производство пшеницы в 2022 году превысило 800 млн т.
Производство пшеницы, посевные площади и качество собранных урожаев в последние годы увеличились за счет оптимального подбора сортов и агротехники, однако, растущий спрос диктует постоянную максимизацию глобальных поставок этого зерна. В то время как урожайность и технологическое качество зерна пшеницы зависят как от селекционеров, так и от производителей, хранение зерна – не менее важный этап. Значительные потери пшеницы на хранении вызывают амбарные насекомые-вредители.
Управляемая гибридизация злаков направлена на повышение урожайности, содержания белка в зерне, устойчивости к болезням и неблагоприятным климатическим условиям. Но высокая потребительная ценность зерна также зависит и от возможности безопасного и длительного хранения этого урожая.
Потери зерна зерновых при хранении в странах с низкой фитосанитарией могут достигать 50%, что свидетельствует о существенном влиянии процесса хранения на продовольственную ценность зерна. На процесс хранения влияет множество факторов, например, физические факторы (температура и влажность), и далеко не в последнюю очередь кормление амбарных вредителей.
Долгоносик амбарный обыкновенный Sitophilus granarius (L.) - один из самых вредоносных и распространенных вредителей зерна злаков в регионах с умеренным климатом. Вред, причиняемый S. granarius состоит из прямой потери массы зерна из-за поедания вредителем и косвенной потери из-за вторичного заражения линькой, фекалиями или мертвыми насекомыми.
Кроме того, заражение зерна этим насекомым повышает температуру и влажность складируемого материала, что способствует ускоренному развитию плесени, в том числе высокотоксичных видов, вызывая тем самым дальнейшее снижение ценности зерна.
В Польше ежегодные потери массы зерна при хранении из-за поедания зерновым долгоносиком составляют около 5%.
По данным Польского исследовательского центра по тестированию сортов, который занимается семеноводством и правовой защитой сельскохозяйственных культур, в 2022 году в Польше было зарегистрировано 214 сортов пшеницы.
Селекция сортов - длительный и многоэтапный процесс, в ходе которого каждому сорту присваивается подробное описание. Селекционеры зерновых культур при выведении на рынок нового сорта предоставляют такие сведения, как агротехнические характеристики (в том числе урожайность, зимостойкость, устойчивость к болезням) и технологические характеристики (в том числе содержание белка, клейковины, стекловидность, урожайность). Однако подробные характеристики сортов не дают никакой информации об устойчивости сорта к кормлению вредителями при хранении.
Поэтому в условиях больших потерь зерна при хранении необходимо определить устойчивость зерна к таким насекомым-вредителям, особенно в ЕС, где преобразование сельского хозяйства в рамках Европейского зеленого курса наложило крайние ограничения на использование агрохимикатов.
В связи с постепенным отходом от эффективных, но иногда опасных для здоровья и жизни человека химических методов борьбы с амбарными вредителями ведется поиск альтернативных решений. Это касается и присущей зерну отдельных сортов устойчивости к кормлению вредных насекомых, а большое разнообразие сортов пшеницы указывает на необходимость дальнейших исследований в этой области.
Знание физико-химических свойств зерен пшеницы поможет нам понять влияние этих переменных, специфичных для сорта, на поиск пищи насекомыми и улучшить интегрированную систему управления хранением зерна.
Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы определить конкурентный потенциал 46 сортов пшеницы в отношении кормления зернового долгоносика.
Динамика развития S. granarius в основном зависит от трех факторов: температуры, влажности зерен и вида корма.
Хотя в отличие от живых растительных тканей хранящееся зерно не содержит типичных защитных веществ, тем не менее, химический состав зерен отдельных сортов пшеницы может существенно различаться. Различная концентрация химических соединений, накопленных в зерне, может быть фактором как привлечения, так и отпугивания вредителей.
Проведенные к настоящему времени исследования показали, что степень поражения зерновым долгоносиком в значительной степени зависит от физических характеристик зерен, например, твердости эндосперма и оболочки зерна или гладкости поверхности зерен.
Некоторые исследования показывают, что другими факторами, определяющими присутствие зернового долгоносика на зерне, являются воски на поверхности зерен пшеницы и химические соединения, содержащиеся в эфирных маслах, обнаруженных в кутикуле. Понимание таких закономерностей помогает выделить, а затем и рекомендовать к посеву такие сорта пшеницы, которые хорошо соответствуют выбранным технологиям и назначению зерна.
Тем, кто производит зерно для длительного хранения можно рекомендовать сорта, характеризующиеся более высокой устойчивостью к вредным насекомым. Менее устойчивые подойдут для быстрой доставки на рынок и, следовательно, для короткого хранения.
По результатам этой научной работы, развитие зернового долгоносика на проанализированных зернах 46 сортов пшеницы (сортов, рекомендуемых для возделывания в северном регионе Польши) заметно различалось.
Наибольшую врожденную устойчивость к этому насекомому показали сорта Ливиус, Богатка, Спидвей, Платин и Юлиус, соответственно, их можно рекомендовать для длительного хранения зерна.
Самые многочисленные поколения потомства зернового долгоносика отмечены на зерне сортов Аскалон, Бамберка, Острога, Форум, Мюзелка, что делает логичным рекомендовать эти сорта для оперативной технологической обработки зерна.
По результатам проведенного исследования основной сортоспецифической характеристикой зерен пшеницы, влияющей на врожденную устойчивость к зерновому долгоносику, скорее всего, является химический состав зерна, в частности содержание крахмала. Содержание крахмала, который, как известно, состоит из двух полимеров остатков глюкозы: амилозы (в среднем 25%) и амилопектина (в среднем 75%), в исследованных нами сортах пшеницы положительно коррелировало с обилием потомства. Крахмал составляет более 70% ядра, и его точное содержание зависит от генетических признаков, условий окружающей среды и агротехнологических обработок.
При этом в некоторых исследованиях ранее указывалось на содержание белка в зерне пшеницы как на основной детерминант выбора пищи зерновым долгоносиком. Анализ связей между интенсивностью развития зернового долгоносика и содержанием общего белка в зерне десяти отобранных сортов выявил отрицательную корреляцию. Сорта, идентифицированные как более устойчивые к кормлению S. granarius, характеризовались более высоким содержанием общего белка. Вероятно, развитию зернового долгоносика могут препятствовать такие белковые фракции, как альбумины, глобулины и глютенины.
В целом, химико-физический анализ отобранных сортов выявил достоверную положительную зависимость между интенсивностью развития зернового долгоносика, содержанием в зерне крахмала и сырого жира, твердостью и мучнистостью зерна. Дальнейшее исследование факторов, определяющих врожденную устойчивость зерна пшеницы к S. granarius следует проводить в более широком контексте, учитывая идентификацию пищи вредителем, а затем переваривание пищи».
По статье группы авторов (Божена Кордан, Мариуш Нетупски, Эмилия Людвичак, Беата Габрысь, Роберт Кабаж), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Фото: Дмитрий Лукьянов.
