Influence of harmful testudinaria (Eurygaster integriceps) on the quality of soft wheat grain

Full Text

Мягкая пшеница – основная культура в России, используемая в хлебопечении. При ее оценке к важнейшим показателям относится содержание в зерне клейковины, от которой зависит качество хлеба. На качества зерна пшеницы оказывают влияние, главным образом, вредители-фитофаги с колюще-сосущим ротовым аппаратом, извлекающие питательные вещества из вегетативных и генеративных органов культуры. Среди них к наиболее опасным вредителям зерна пшеницы относится вредная черепашка (Eurygaster integriceps).

Ареал вредной черепашки охватывает основные районы возделывания пшеницы в теплоумеренном и субтропическом поясах северного полушария, в степной и лесостепной, полупустынной и пустынной зонах, в горных долинах от Италии и Хорватии на западе до Восточного Казахстана, Алтайского края, Хакасии и Северо-Восточного Китая на востоке и от северных областей Украины, Курской, Липецкой, Тамбовской, Пензенской, Челябинской областей и Башкирии РФ на севере до Северной Африки (Египет), Ирана и северного Пакистана на юге [1].

Изучением влияния вредной черепашки на технологические и хлебопекарные свойства зерна сортов яровой пшеницы занимались О. И. Ломовская [2], М. И. Дулов и Е. С. Цуканова [3], Е. С. Казакова [4]. В Среднем Поволжье биоэкологические особенности и вредоносность вредной черепашки, главным образом, в посевах яровой пшеницы наиболее детально изучены в лесостепи Самарской области [5]; в Нижнем Поволжье – в степи и лесостепи Саратовской области [6].

По всему ареалу вредная черепашка развивается в одном поколении в году с зимовкой имаго во вторичных укрытиях. Имаго клопа-черепашки повреждают флаговые листья молодых побегов пшеницы в фазу кущения в центральную жилку, что приводит к их усыханию; в фазу трубкования, начала колошения – в стебель, выше места укола колос завершает формирование, но не имеет зерен и усыхает, что приводит к белоколосости. Зерно пшеницы повреждают имаго и личинки клопа-черепашки в фазы молочной, молочно-восковой, восковой и полной спелости. Повреждения листьев пшеницы имаго вредной черепашки снижают урожайность зерна на 28, стеблей – на 1,1, а зерен – имаго и личинки – на 3,1 %, вызывая общие потери урожайности зерна около 32,2 % [1].

Для клопов-черепашек характерно внутрикишечное и хорошо развитое внекишечное пищеварение. При питании на листьях, зеленых стеблях и формирующихся зернах в фазу молочной спелости с повышенным содержанием воды (более 40 %) происходит всасывание клопами питательных веществ и их переваривание с помощью ферментов в кишечнике. В фазах восковой и полной спелости зерна с низким содержанием воды (менее 40 %) прямое всасывание питательных веществ становится невозможным и происходит с помощью предварительного внекишечного переваривания питательных веществ с помощью ферментов после их впрыскивания со слюной в зерно в место укола и всасывания питательных веществ после их разжижения. Внекишечное пищеварение происходит с помощью образующихся в слюнных железах и выделяемых со слюной в место укола в зернах амилолитических ферментов – α-амилаз, расщепляющих крахмал, и протеолитических ферментов – протеаз, расщепляющих белки. При этом часть ферментов, особенно протеолитических, вероятно, в связи с недостаточным количество впрыскиваемой слюны остаются не использованными и расходятся в муке при добавлении в нее воды для получения теста. Это приводит к разрушению нерастворимых в воде клейковинных белков (проламинов и глютелинов), составляющих основу клейковины, что ухудшает качество хлеба [5].

Цель исследований – изучить влияние массового вредителя пшеницы – вредной черепашки (Eurygaster integriceps) – на технологические качества яровой и озимой пшеницы.

Задачи исследований – анализ поврежденности зерна мягкой озимой и яровой пшеницы вредной черепашкой; получение опытных образцов неповрежденного зерна, а также неповрежденного с добавлением к нему зерна, в разной степени поврежденного черепашкой; сравнительный лабораторный анализ хлебопекарных качеств полученных образцов зерна (прежде всего содержание в них клейковины, индекс деформации клейковины ИДК) общепринятыми методами, согласно ГОСТам, дать заключения по качеству зерна.

Материал и методы исследований. Среди сортов озимой пшеницы к объектам изучения относились: Поволжская 86, разновидность лютесценс, сорт внесен в Государственный реестр селекционных достижений РФ в 1999 г. по Средневолжскому и Уральскому регионам; Поволжская нива, разновидность велютинум – в 2017 г. также по Средневолжскому и Уральскому регионам; среди сортов яровой пшеницы разновидности эритроспермум Кинельская 59 – в 1995 г. и Кинельская отрада – в 2016 г. по Средневолжскому региону, Кинельская юбилейная – в 2016 г. по Средневолжскому и Уральскому регионам. Новый перспективный сорт озимой пшеницы разновидности эритроспермум Константиновская пока не внесен в Государственный реестр селекционных достижений, находится на испытании. Лабораторные исследования проводились в технологической лаборатории определения качества зерна и муки на базе Поволжского НИИ селекции и семеноводства имени П. Н. Константинова. Для выявления степени поврежденности зерна клопом-черепашкой зерно просматривали под бинокуляром. Степень поврежденности зерна вредной черепашкой определяли по общепринятой методике [7]. Анализ проводился в четырехкратной повторности. Зерно по степени его повреждения клопом-черепашкой формировали вручную. К неповрежденному зерну в весовом отношении добавляли 3, 6 и 10 % зерна, поврежденного вредной черепашкой.

При анализе результатов оценки качества зерна яровой и озимой пшеницы руководствовались ГОСТ Р 52554-2006 «Пшеница. Технические условия». Стекловидность зерна определяли по ГОСТ 10897-76 «Зерно. Методы определения стекловидности», влажность зерна и требования к нему по ГОСТ 13586.5-2015 «Зерно. Метод определения влажности», количество и качество клейковины по ГОСТ Р 54478-2011 «Зерно. Методы определения количества и качества клейковины в пшенице», качество муки оценивали по ГОСТ Р 51415-99 «Мука пшеничная. Физические характеристики теста. Определение реологических свойств с применением альвеографа», подготовку теста из муки и лабораторную выпечку проводили по ГОСТ 27669-88 «Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба». Статистическая обработка данных проводилась с помощью программ Microsoft Excel, применялись дисперсионный и корреляционный анализы полученных данных, устанавливались ошибки средних показателей на основании удвоенного стандартного отклонения, достоверность отличий между показателями у сортов озимой и яровой пшеницы с помощью наименьшей существенной разницы между ними (НСР_0.05).

Результаты исследований. Результаты анализа образцов зерна мягкой озимой и яровой пшеницы на содержание в нем клейковины и показатели ИДК приведены в таблице 1. Исследования показывают, что наименьшее содержание клейковины в варианте с неповрежденным зерном отмечено у сорта озимой пшеницы Константиновская и яровой пшеницы Кинельская отрада, что составило соответственно 34,8 и 33,6 %, при показателе ИДК 91 и 95 единиц, а наибольшее – у озимой пшеницы Поволжская нива (36,4 % и 85 единиц) и яровой пшеницы Кинельская юбилейная (36,0 % и 81 единица). Однако, у всех исследованных сортов озимой и яровой пшеницы неповрежденное зерно относилось ко II классу качества (табл. 1).

Зерно, включающее до 3 % зерен, поврежденных клопами-черепашками, отвечает требованиям III класса качества ценных сортов. При повреждении зерна клопами-черепашками более 3 % (в наших опытах 6 и 10 %) клейковина неотмывающаяся, такое зерно всех исследованных сортов озимой и яровой пшеницы не рекомендуется для хлебопечения.

Поврежденность продовольственного зерна мягкой озимой и яровой пшеницы черепашкой не должна превышать 2-3 %, что не нашло отражения в современных ГОСТах.

 

Таблица 1. Технологические показатели зерна озимой и яровой пшеницы в зависимости от содержания зерна (%), поврежденного клопом-черепашкой (Eurygaster integriceps) (среднее, 2015-2017 гг.)

Сорт	Вариант опыта		Технологический показатель
			Клейковина, %	Отклонение, %	ИДК	Класс качества
Озимая пшеница
Поволжская 86	Контроль (неповрежденное зерно)		35,6		85	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	32,8	−6,8	107	III
		6,0	Неотмывающаяся		-
		10,0	Неотмывающаяся		-
	НСР0,05		1,9		4,0
Поволж- ская нива	Контроль (неповрежденное зерно)		36,4		85	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	34,4	−5,5	107	III
		6,0	Неотмывающаяся		-
		10,0	Неотмывающаяся		-
	НСР0,05		1,7		4,5
Константи- новская	Контроль (неповрежденное зерно)		34,8		91	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	31,6	−9,2	116	III
		6,0	Неотмывающаяся		-
		10,0	Неотмывающаяся		-
	НСР0,05		1,5		4,3
Яровая пшеница
Кинельская 59	Контроль (неповрежденное зерно)		35,6		86	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	34,0	−4,5	108	III
		6,0	Неотмывающаяся		-
		10,0	Неотмывающаяся		-
	НСР0,05		2,0		4,2
Кинельская юбилейная	Контроль (неповрежденное зерно)		36,0		81	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	34,8	−3,3	108	III
		6,0	Неотмывающаяся
		10,0	Неотмывающаяся
	НСР0,05		2,0		4,0
Кинельская отрада	Контроль (неповрежденное зерно)		33,6		95	II
	Поврежденное зерно (%):	3,0	29,6	−11,9	117	III
		6,0	Неотмывающаяся		-
		10,0	Неотмывающаяся		-
	НСР0,05		1,8		4,0

 

Посев озимой пшеницы рекомендуется в оптимальные осенние сроки (конец августа, начало сентября), что способствует ее уходу в зимовку в хорошо развитой фазе кущения, и тому, что в весенне-раннелетний период выход из зимовки имаго клопов-черепашек не будет совпадать с оптимальной фазой развития озимой пшеницы для повреждения ими флаговых листьев главных побегов в центральную жилку, которое наиболее вредоносно у яровой пшеницы – снижает урожайность зерна в среднем на 28%. Все изучаемые сорта по количеству и качеству клейковины статистически (НСР_0,05) достоверно различались. Данные корреляционного анализа изменения содержание клейковины в зерне озимой и яровой пшеницы и поврежденного клопом черепашкой в интервале 3%, показали, что качество зерна тесно коррелирует с поврежденностью и составили r = -0,713, r = -0,671 соответственно.

Заключение. Для клопов-черепашек характерно внутрикишечное и хорошо развито внекишечное пищеварение при повреждении зерна их личинками и имаго в фазу восковой и полной спелости с низким содержанием в нем воды, когда прямое всасывание питательных веществ становится невозможным без предварительного их разжижения с помощью амилолитических и протеолитических ферментов после их впрыскивания со слюной в зерно в место укола. При этом часть ферментов в зерне, особенно протеолитических, остаются не использованными и расходятся в муке при добавлении в нее воды для получения теста, что приводит к разрушению нерастворимых в воде клейковинных белков (проламинов и глютелинов), составляющих основу клейковины, что ухудшает качество хлеба. При содержании в зерне пшеницы 3 % зерен, поврежденных клопами-черепашками, его качество снижается со II до III класса, а более 3 % зерно становится непригодным для хлебопечения. Наибольшее содержание клейковины в неповрежденном зерне и с его повреждением клопами-черепашками менее 3 % установлено у сортов озимой пшеницы Поволжская нива (велютинум) и яровой пшеницы Кинельская юбилейная (эритроспермум). Наиболее чувствителен к повреждению зерна клопом-черепашкой оказался сорт озимой пшеницы Константиновская (эритроспермум), потеря клейковины составила 9,2%, у яровой пшеницы наибольшее снижение количества и качества клейковины было у сорта Кинельская отрада (эритроспермум) 11,9%. По итогам проведенной работы к внедрению в производство могут быть рекомендованы сорта озимой пшеницы Поволжская нива, яровой пшеницы – Кинельская юбилейная.

About the authors

Elena A. Vikhrova

Povolzhsky Research Institute of Selection and Seed Production named after P. N. Konstantinov, a branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Samara Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vixrova.lena@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5532-6727

Junior Researcher at the Laboratory of innovative technologies in the field of selection, seed production and seed science

Russian Federation, Ust-Kinelsky, Samara Region

References

Supplementary files