ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ДИСАХАРОВ В СОКЕ СТЕБЛЯ ОБРАЗЦОВ САХАРНОГО СОРГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФАЗЫ ВЕГЕТАЦИИ
ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ДИСАХАРОВ В СОКЕ СТЕБЛЯ ОБРАЗЦОВ САХАРНОГО СОРГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФАЗЫ ВЕГЕТАЦИИ
Аннотация
Содержание сахаров в сорго является важным фактором для производства биоэтанола и пищевой продукции. В данной статье представлены результаты двухлетних исследований динамики накопления водорастворимых сахаров в соке стебля шести перспективных образцов сахарного сорго в почвенно-климатических условиях Нижнего Поволжья. Актуальность работы обусловлена высоким биоэнергетическим и пищевым потенциалом культуры, способной заменять традиционные сахароносы в регионах с засушливым климатом. Цель исследования заключалась в комплексной оценке селекционного материала на основе интенсивности накопления сахаров на различных стадиях развития растений. Полевой опыт был заложен в трехкратной повторности при использовании зональной агротехники. В ходе проведенных опытов была подтверждена общая биологическая закономерность последовательного увеличения концентрации дисахаров с фазы цветения до наступления полной спелости. Выявлено, что среднее содержание общего количества сахаров достоверно возрастает с 14,18% до 19,11%, а уровень сахарозы — с 10,94% до 18,06%. Расчет уравнений линейной регрессии показал, что общая сахаристость сока стебля на 76% детерминирована накоплением сахарозы, демонстрируя тесную прямую корреляционную связь (r=0,87), тогда как взаимосвязь с моносахарами оказалась статистически несущественной. Установлены генотипические различия между образцами и сильное влияние средовых гидротермических факторов на интенсивность накопления сахаров. На основе полученных данных предложены следующие сроки уборки для переработки: сорт Капитал эффективнее убирать в фазу молочно-восковой спелости, сортрообразец к-164 — в фазу восковой спелости, а селекционные линии Л-3, Л-21 и образец к-50 — в фазу полной спелости. Учет динамики накопления сахаров позволит оптимизировать производственные циклы.
1. Введение
Сахарное сорго можно отнести к биоэнергетическим культурам благодаря способности накапливать большое количество водорастворимых сахаров в стебле и формировать высокий урожай биомассы в различных агроклиматических условиях и производственных системах с минимальными затратами . Растительное сырье из этой культуры может быть переработано как в биотопливо, так и сахаросодержащие продукты. Сахарное сорго может заменить сахарный тростник, сахарную свеклу, кукурузу и пшеницу в регионах с экстремальными климатическими условиями .
В литературе отмечено, что накопление и распределение сахаров в стебле связано с прекращением роста междоузлий, которое совпадает с фазой цветения растений
, . При этом, самая высокая концентрация растворимых сухих веществ, сахаров в соке, урожайности сухой биомассы наблюдалась на стадии полного созревания растений сорго , . Так, у большинства образцов сахарного сорго интенсивное накопление сахаров в соке стебля начинается с фазы цветения и увеличивается до созревания семян: от выхода в трубку до цветения количество сахаров увеличилось на 2,4%; от цветения до молочной спелости — на 3,8%; от молочной спелости до восковой — на 3,6%; от восковой до полной спелости — на 2,7% . Согласно другому источнику литературы, сбор стеблей сахарного сорго в фазе полной спелости зерна позволяет в среднем на 3,2% повысить общее содержание сахаров в соке .Подбор определенной фазы для сбора урожая имеет решающее значение для производственных посевов сахарного сорго и продления периода дальнейшей переработки. Учитывание динамики накопления сахаров и формирования урожая биомассы позволит целесообразно использовать сорта и гибриды в производстве
. Поэтому целью данного исследования было оценка образцов сахарного сорго на основе динамики накопления водорастворимых сахаров и сухой биомассы с учетом различных методов производства и фенологических стадий развития растений.2. Методы и принципы исследования
Объектами исследований являются сортообразцы из коллекции ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» (к-164, к-50), селекционные линии (Л-21 и Л-3), сорта Капитал и Волжское 51 (st) селекции ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Так, в течение 2024–2025 гг. изучение динамики накопления сахаров осуществляли у 6 образцов сахарного сорго.
Агротехника выращивания — зональная, разработанная научными учреждениями Нижнего Поволжья. Закладка делянок осуществлена согласно рекомендациям А.Н. Шепеля : площадь делянок составила 7,7 м²; повторность трехкратная, размещение — рандомизированное. Густоту стояния растений корректировали до 100–150 тыс. раст/га. Сок, выделенный из стеблей, анализировали в лаборатории института методом ВЭЖХ с рефрактометрическим детектированием, позволяющим оценить качественный и количественный состав сахаров.
Обработка экспериментальных данных выполнена методом дисперсионного анализа с помощью программы Агрос 2.09.
Климатические условия проведения опыта характеризовались следующими гидротермическими показателями: ГТК составил 0,83 в 2024 г. и 0,61 в 2025 г.
3. Основные результаты и обсуждение
Сахарное сорго генетически очень разнообразно, и его агрономические параметры сильно различаются по сравнению с другими культурами
. В этой связи динамику накопления сахаров изучали на 6 образцах с высоким содержанием сахаров в соке стебля, различающихся по таким селекционно-ценным признакам как продолжительность вегетационного периода, высота растений, облиственность, урожайность стеблей и биомассы, диаметр стебля .В литературе отмечено, что содержание сахарозы в общей доле водорастворимых сахаров возрастает от фазы выметывания до полной спелости зерна . В наших исследованиях эта тенденция сохраняется у всех образцов на протяжении всего опыта. Однако наблюдаются генотипические особенности и влияние средового фактора.
Выявлено, что в течение вегетационного периода у коллекционного сортообразца к-164 и селекционной линии Л-21 последовательное накопление сахаров в соке стебля составило от 12,65–13,03% до 17,66–20,92%; сорт Волжское 51 и линия Л-3 характеризовались более стабильным синтезом водорастворимых сахаров: общее количество сахаров варьировало в интервале 19,18–22,94% и 18,34–20,39%, т.е. амплитуда изменчивости признака составила 3,76 и 2,05%, соответственно; у сортообразца к-50 наибольшая концентрация наблюдалась в фазу молочной спелости — 23,27%. Далее, отмечено резкое снижение синтеза сахаров (17,16–17,77%) и к полной спелости опять увеличение до 20,39%; у сорта Капитал выявлена неравномерность в накоплении общего содержания сахаров: в фазу молочной спелости наблюдалось снижение до 14,18%, а затем опять увеличение до 20,86% в фазу молочно-восковой спелости зерна (рис. 1). Так, в 2024 г. динамика накопления общего содержания водорастворимых сахаров в соке главного стебля шести образцов сорго также показала тенденцию к увеличению показателей к концу вегетации от 16,62 до 20,03%. Однако различия между фазами по синтезу водорастворимых сахаров оказались незначимыми (рис. 1).
Динамика накопления сахаров в соке образцов сахарного сорго, 2024 г
В 2025 г. у коллекционных сортообразцов к-164, к-50 и сорта Капитал наибольшее содержание водорастворимых сахаров синтезировалось в фазы молочно-восковой и восковой спелости — 18,6–20,2%. Причем у коллекционных сортообразцов количество сахаров оказалось постоянным в данные фазы: к-50 — 18,6%, к-164 — 18,7%. В фазу полной спелости содержание сахаров снизилось до 17,3–18,8% (рис. 2). Сорт Волжское 51 и селекционные линии Л-3, Л-21 накапливали сахара в соке стебля постепенно и к концу вегетации их количество составило 16,5–19,3%. Линия Л-3 и сорт Волжское 51 в фазы молочно-восковой и восковой спелости синтезировали практически одинаковое количество сахаров — 16,3––16,6 и 15,7%, соответственно. В среднем по сортообразцам, отмечено увеличение содержание общего количества сахаров от фазы цветение до молочной спелости на 2,22%; от молочной спелости до молочно-восковой — 3,50%; от молочно-восковой о восковой спелости — 0,47%; от восковой до полной спелости — 0,26% (рис. 2).
Сорта Капитал и Волжское 51 выделились максимальным накоплением сахарозы в фазу восковая спелость — 19,79 и 13,97%, соответственно. У коллекционных сортообразцов и селекционных линий высокое количество сахарозы установлено в полную спелость — 16,43–17,93 и 16,44–18,33%, соответственно (рис. 2).
Расчет средних значений по изучаемым образцам сахарного сорго показал увеличение содержания количества сахарозы от 8,92 до 16,82%. Причем, от фазы цветение до молочной спелости прирост сахарозы составил 2,69%; от молочной спелости до молочно-восковой — 3,4%; от молочно-восковой о восковой спелости — 1,13%; от восковой до полной спелости — 0,68% (рис. 2).
Динамика накопления общего содержания сахаров и сахарозы в соке образцов сахарного сорго, 2025
Количество осадков за вегетационный период 2024-2025 гг. в сравнении со среднемноголетними данными
Динамика накопления сахаров в соке образцов сахарного сорго в среднем за 2024-2025 гг
Расчет уравнения линейной регрессии показал, что накопление водорастворимых сахаров на 76% зависит от количества сахарозы в соке стебля, что свидетельствует о тесной корреляционной связи между этими показателями (r=0,87). Так, при увеличении сахарозы на 1% уровень общего содержания сахаров увеличивался на 0,65%. Отрицательная взаимосвязь общего содержания сахаров с синтезом моносахаров оказалась несущественной: коэффициент детерминации составил 0,03–0,08.
4. Заключение
1. Выявлена общая закономерность синтеза водорастворимых сахаров и в том числе сахарозы от фазы цветения до полной спелости. Более интенсивный синтез углеводов установлен в период от цветения до молочно-восковой спелости (амплитуда изменчивости общего количества сахаров составила 1,83–2,15%), сахарозы — от цветения до восковой спелости (амплитуда изменчивости количества сахарозы — 1,36–2,63%).
2. К уборке сырья для переработки на технические и пищевые цели рекомендуется образцы с максимальным накоплением сахаров в определенную фазу: с фазы молочно-восковой спелости — сорт Капитал; с фазы восковой спелости — к-164; с фазы полной спелости — Л-3, Л-21 и к-50, Волжское 51.
3. Согласно уравнению линейной регрессии, накопление водорастворимых сахаров зависит от количества сахарозы в соке стебля: коэффициент корреляции равен 0,87.