Предуборочное прорастание зерна: условия и факторы

Большой проблемой для сельхозтоваропроизводителей в последние годы является предуборочное прорастание зерна. Учитывая прогнозы изменения климата, связанные с повышением температуры и несвоевременным выпадением осадков по всему миру, ожидается, что риск прорастания станет более серьезной проблемой в районах производства пшеницы в ближайшем будущем (Shorinola и другие, 2016).

Прорастание начинается после завершения покоя семян. Покой семян – это физиологическое состояние, при котором у семян временно отсутствует способность к прорастанию независимо от внешних условий. Покой является адаптивным признаком, позволяющим семенам пережить длительные периоды неблагоприятных условий. Регуляция покоя и прорастания семян зависит от гормонов АБК (абсцизовой кислоты) и гиберрелина (ГК).

Переход семян в состояние покоя сопровождается значительным увеличением содержания АБК, а выход из покоя, наоборот, связан со снижением содержания АБК.

Период риска для прорастания на корню и синтеза амилазы начинается только после обезвоживания зерновки и наступления ее физиологической зрелости. Поэтому интенсивные дожди до наступления этого состояния могут и не иметь серьезных последствий для прорастания на корню. Существуют два основных фактора окружающей среды: температура и влажность, которые влияют на предуборочное прорастание пшеницы,

особенно на стадии поздней спелости (Gao и другие, 2006). Низкая температура, высокая влажность, росы, туманы способны разрушить период покоя.

Рисунок 1- Факторы, влияющие на прорастание зерна после периода
физиологической зрелости зерна

При прорастании зерна повышается активность альфа-амилазы, амилолитического фермента, который расщепляет сложные углеводы до простых доступных сахаров, таким образом обеспечивается питание проростка. Показателем активности фермента альфа-амилазы в пшенице, ржи, тритикале, ячмене и продуктах их переработки (муке) является число падения. Этот фермент активизируется исключительно при контакте с водой.

Сущность метода числа падения заключается в определении времени свободного падения шток-мешалки в клейстеризованной водно-мучной суспензии. Число падения устанавливается, как полное время в секундах, от погружения вискозиметрической пробирки с образцом в водяную баню прибора до тех пор, пока мешалка не опустилась на заданную глубину через желатинизированную суспензию. Время перемешивания образца, таким образом, включается в результат определения. Среднее арифметическое значение между результатами параллельного определения двух навесок принимают за окончательный результат.

Рисунок 2- Прибор для определения числа падения Falling Number 1700

На число падения при проведении анализа могут влиять различные факторы, которые создают определенные погрешности при измерении результата. Причины погрешности: образец и размер образца- два заметно проросших зерна в 200 гр. здоровой пшеницы- ЧП уменьшается на 100 секунд; минимальный размер образца: 250 гр. (чем меньше вес, тем больше погрешность); объем воды: 25.0 ± 0.2 мл; вес образца: низкая погрешность при использовании 7 гр.; метод встряхивания: разница между лаборантами. Интерпретация полученных данных: значение числа падения ниже 150 с сообщает о высокой активности альфа-амилазы, зерно начинает прорастать, мякиш хлеба может получиться липким, число падения 220 с -нижний предел активности альфа-амилазы. Оптимальная активность фермента, характеризующая зерно пшеницы хорошего качества, находится в пределах 200-300 с и более.

Рисунок 3- Прорастание семян пшеницы, урожай 2023г.

Хлеб из муки с высокой амилолитической активностью и низким числом падения получается с низким объемом и яркой красной или коричневой коркой, что объясняется наличием свободных сахаров в муке и их карамелизацией при выпечке. Внутренние признаки качества хлеба могут характеризоваться крупной пористостью и заминающимся, липким мякишем.

Ряд морфологических признаков злаков может создавать эффект зонтика и, таким образом, может быть использован для ограничения предуборочного прорастания (King и другие, 1989). Для этого проводят оценку устойчивости к предуборочному прорастанию учитывая архитектонику колоса: остистость, плотность колоса, степень раскрытия чешуй колоса, степень закрытия зерна цветковыми чешуями, толщина цветковой чешуи, цвет и проницаемость семенной оболочки зерна, восковой налет колосковых чешуй, отталкивающий влагу, цвет зерна, а также амилолитическую активность ферментов, всхожесть.

Литература

Shorinola O. et al. The wheat Phs-A1 pre-harvest sprouting resistance locus delays the rate of seed dormancy loss and maps 0.3 cM distal to the PM19 genes in UK germplasm //Journal of experimental botany. – 2016. – Т. 67. – №. 14. – С. 4169-4178.
Gao J. B. et al. Influencing factors of wheat sprout in field and its prevention measures //Seed science and technology. – 2006. – Т. 25. – С. 75-77.
King R. W. Physiology of sprouting resistance //Preharvest field sprouting in cereals. – CRC Press, 2018. – С. 27-60.

Дашкевич С.М., заведующая лабораторией биохимии и технологической оценки качества сельскохозяйственных культур, к.с.-х.н.

Утебаев М.У., ведущий научный сотрудник, к.б.н.

Чилимова И.В., научный сотрудник

Крадецкая О.О., научный сотрудник

ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.Бараева»