Сибирский селекционный ячмень оказался ценным сырьём для получения важных пищевых волокон — растворимых полисахаридов, которые называются бета-глюканами. Употребление их в пищу помогает снизить уровень холестерина, сахара и давления. Также это вещество обладает антиоксидантной активностью. Перспективы дальнейшего улучшения сибирских сортов ячменя исследовали красноярские учёные из Института сельского хозяйства Сибирского отделения Российской академии наук. Недавно они опубликовали результаты этой работы в журнале «Химия растительного сырья».

 

«Оленёк», «буян» и «оскар»

 

Ячмень — один из древнейших злаков в сельскохозяйственной истории человечества и связан он не только с развитием земледелия, но и целых цивилизаций. В глубокой древности шумеры, египтяне, израильтяне, римляне, греки из ячменя варили пиво и готовили хлеб, а в некоторых случаях его использовали и в священных обрядах. Сегодня этот злак по-прежнему остаётся важной культурой для пивоварения, производства перловой и ячневой крупы, концентрированного корма для животных.

Выращивают ячмень во всех частях света, так как он способен выдерживать суровые климатические условия, как говорят агрономы, обладает высокой экологической пластичностью. Однако учёные продолжают работать над усовершенствованием генетики данного злака, чтобы увеличить его урожайность и усилить другие нужные характеристики. Сибирские селекционеры не исключение.

В нашем регионе уже создан целый ряд скороспелых, урожайных сортов, устойчивых к засухе, холоду, болезням. В реестр селекционных достижений по Восточной Сибири включены местные «буян», «оленёк», «такмак», «оскар», «емеля». В общей сложности наши исследователи из Института сельского хозяйства написали и опубликовали более 400 научных статей и пять монографий по ячменю.

Важно, что при проведении опытов над этим злаком представители аграрного направления в науке сотрудничают с коллегами из других подразделений СО РАН, например, из институтов химии и химической технологии, физики, биофизики.

 

Генетика решает

 

Одно из свойств зёрен ячменя — высокое содержание в них бета-глюканов. В последнее время этот фактор стал особенно важным. Учёные и представители бизнеса заинтересовались данным веществом из-за пользы, которую оно может принести здоровью людей. Так, считается, что регулярное потребление данного полисахарида позволяет снизить риски развития ишемической болезни сердца, инсульта и диабета. Кроме того, что важно для фармацевтики, бета-глюканы обладают антиоксидантной активностью — замедляют окислительные процессы, а значит, останавливают развитие воспалений, хронических заболеваний, в том числе нейродегенеративных и онкологических. Помимо пользы для здоровья, это вещество ценится и в косметической промышленности. Из него делают кремы, гели и лосьоны, которые увлажняют, успокаивают и восстанавливают кожу, защищают от солнца и замедляют старение.

Естественно, чем больше бета-глюканов в продукте, тем ценнее он для всех перечисленных выше промышленных отраслей. В сибирском ячмене содержится значительное количество данного вещества. И вот недавно наши учёные доказали, что связано это преимущественно с генотипом злака. В Красноярском научном центре СО РАН сообщили, что исследование проводилось на образцах 12 сортов зерновой культуры, выведенных и выращенных в Сибири. В результате установлено, что наибольшее влияние на содержание бета-глюканов в зерне оказывают наследственные, сортовые особенности растения, а именно 78 процентов от всего комплекса факторов, куда входят также, например, погодные условия, при которых вырастили злак, качество и увлажнённость почвы.

 

Товар с высокой добавленной стоимостью

 

Специалисты отмечают, что наибольший уровень полезного полисахарида выявлен в сортах ячменя «ача», «оленёк» и «оплот». Первый был выведен новосибирскими селекционерами, второй и третий — красноярскими.

«Понимание того, что генетический фактор является определяющим в накоплении бета-глюкана в зерне, открывает широкие возможности для селекции, поскольку позволяет работать над дальнейшим улучшением этого признака», — отмечает Сергей Герасимов, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Важно, что красноярские учёные также сумели создать особую методику выделения высокочистых бета-глюканов из ячменя.

«Бета-глюканы могут использоваться в пищевой и фармацевтической промышленности в качестве функциональных продуктов и биологически активных препаратов. А разработанная нами методика их выделения закладывает научную основу для создания новых технологий переработки зерна ячменя в товар с высокой добавленной стоимостью», — рассказал Юрий Маляр, кандидат химических наук, доцент, заместитель директора по научной работе Института химии и химической технологии СО РАН.

 

Стрессоустойчивый овёс

 

Овёс — ещё одна важная сельскохозяйственная культура для нашего региона и страны в целом. Его используют для производства диетических круп, детского питания, кормов для животных. Главная проблема при выращивании овса — корневые гнили, вызываемые грибами рода Фузариум. Она поражает корневую систему и основание стебля, в результате растения слабеют и гибнут, а общая урожайность снижается. Традиционные методы защиты от фузариоза требуют обработок пестицидами, что увеличивает себестоимость и нагрузку на экосистему. Поэтому необходимо создать сорта, обладающие не только высоким качеством зерна, но и генетической устойчивостью к фузариозу.

Красноярские учёные из профильного института СО РАН недавно поделились результатами нового исследования, которые помогут решить эту проблему. Исследователи разработали комплекс методов лабораторной диагностики, позволяющих быстро оценить устойчивость селекционных линий зерновых культур к грибам рода Фузариум. Для этого эксперимента учёные вырастили в чашках Петри с питательной средой клетки овса, а затем добавляли к ним токсины гриба. Через месяц оценивали реакцию: какие из линий выживали и продолжали расти, а какие погибали.

Наиболее устойчивой к воздействию корневой гнили оказалась линия Б-70. Она продемонстрировала минимальную гибель клеток и максимальную скорость фотосинтеза. Более того, у данной линии учёные зафиксировали самую высокую способность формировать зачатки стеблей. Это значит, что даже в стрессовых условиях растение сохраняет способность к восстановлению и нормальному развитию. К тому же в полевых испытаниях по урожайности и массе зерна линия Б-70 была как минимум не хуже стандарта, а по количеству стеблей, которые дали полноценные колосья с зерном, — даже лучше.

Учёные считают, что это открытие позволит сократить потери зерна и снизить применение фунгицидов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки».

Нюанс

Бета-глюканы содержатся не только в ячмене, но и в других злаковых культурах, например, в овсе, а также в грибах, дрожжах, морских водорослях, лишайниках и бактериях.