Пшеница
Пшени́ца (Triticum), род однолетних травянистых растений семейства злаковых. Относится к культивируемым формам и дикорастущим видам. Одна из основных продовольственных культур в мире.
Граница возделывания пшеницы на севере доходит до 66° с. ш. (Швеция); в России, в опытных посевах, – до 76°44' с. ш. (Мурманская область). В предгорных и горных районах посевы поднимаются до высоты 4 000 м. В Южной и Центральной Европе выращивают в основном мягкую озимую пшеницу; в Северной Европе – в основном яровые сорта. Твёрдую пшеницу возделывают в Испании, Португалии, Италии, Греции, Болгарии и др. В Азии посевы пшеницы сосредоточены в Китае, Индии, Турции, Пакистане, Иране, Сирии, Ираке, странах Восточного Средиземноморья; здесь выращивают мягкую и твёрдую пшеницу. В Индии и Пакистане культивируют также полбу и шарозёрную пшеницу. В Америке наибольшие посевы пшеницы в США (штаты Канзас, Северная Дакота, Колорадо, Айдахо, Иллинойс, Индиана, Мичиган, Техас и др.), где в основном высевают озимую мягкую пшеницу (больше половины от общей площади посевов культуры). В Канаде значительные площади мягкой яровой и твёрдой пшеницы сосредоточены в степных провинциях Манитоба, Саскачеван и Альберта. В Мексике наибольшие посевы пшеницы в штате Сонора. В Южной Америке основные производители пшеницы – Аргентина, Бразилия, Чили. В Австралии мягкую яровую пшеницу возделывают во всех штатах, кроме Северной территории. В Африке выращивание пшеницы сосредоточено в долине Нила, северной и северо-западной части континента, в средневосточной зоне: в Египте преобладает мягкая яровая пшеница; в Тунисе, Марокко и Алжире – твёрдая пшеница. В Эфиопии культивируют особый вид эфиопской пшеницы, а также мягкую пшеницу и полбу, в Кении и ЮАР преобладают сорта мягкой пшеницы.
Исторический очерк
В 9–7-м тыс. до н. э. первыми были доместицированы однозернянка (Triticum monococcum) и эммер (Triticum dicoccum) в переднеазиатском очаге земледелия (Плодородном полумесяце). В конце 7-го тыс. до н. э. в этом регионе выведены не встречающиеся в природе виды твёрдой пшеницы и мягкой пшеницы. Родиной многих видов пшеницы (араратская, маха, Тимофеева, Урарту, карталинская и др.) является Закавказье. Здесь же обнаружены и многие разновидности мягкой пшеницы. Наибольшее разнообразие твёрдой пшеницы и пшеницы тучной (Tríticum turgidum) – в Азербайджане и Италии, тетраплоидной эфиопской пшеницы – в Эфиопии, во вторичном абиссинском очаге происхождения пшеницы. Культура пшеницы была известна в странах Передней Азии (Турция, Ирак, Сирия, Иран) и Туркмении за 7–6 тыс. лет до н. э., в Греции, Болгарии – за 6–5 тыс. лет до н. э., Египте – более чем за 4 тыс. лет до н. э. В этих странах сначала возделывали плёнчатые виды полбы, а местами – более древнюю однозернянку. В Китае пшеницу стали культивировать примерно за 3 тыс. лет до н. э.; на территории Венгрии, Чехии, Словакии, Румынии, Молдавии – приблизительно за 3–2 тыс. лет до н. э. В Закавказье пшеница была известна около 5–4 тыс. лет до н. э., на Северном Кавказе – около 1–0,5 тыс. лет до н. э., в Белоруссии, Латвии и Литве – с 4–5 вв. н. э. В Южную Америку пшеница была завезена в 1521 г., в Северную Америку (на современную территорию США) – в 1602 г.; в Канаде её стали возделывать с 1605 г., в Австралии – с 1788 г.
В 4–5 вв. до н. э. пшеница возделывалась в греческих колониях на Крымском п-ове, на землях Боспорского царства (Керченский и Таманский п-ова), которые в это время становятся главными поставщиками зерна в Афины. Археологические находки свидетельствуют, что на данной территории выращивались преимущественно мягкая пшеница, реже пшеница-однозернянка и полба-двузернянка. Начиная с середины 1-го тыс. культивирование пшеницы распространено от степной до лесной зоны Европейской части современной России. Археоботанические находки зерновок мягкой пшеницы и пшеницы-двузернянки обнаружены на археологических памятниках Ленинградской (7–8 вв.), Псковской (5–8 вв.), Новгородской (8–10 вв.), Вологодской (11–13 вв.), Пермской (6–9 вв.), Воронежской (9–10 вв.) областей; Татарстана (7–10 вв.), Мордовии (6–10 вв.), Удмуртии (4–7 вв.). В 9 в. пшеница в незначительном количестве возделывалась на юге Сибири. К середине 17 в. её посевы в этом регионе расширились благодаря крестьянам-переселенцам из Европейской части России.
Ботаническое описание
Корневая система мочковатая. Стебель – соломина, полая или выполненная рыхлой паренхимной тканью, с узлами из плотной ткани, высотой 30–150 см. Окраска соломины при созревании – белая, кремовая, золотисто-жёлтая, иногда фиолетовая.
От стеблевых узлов отходят листья, состоящие из листового влагалища и пластинки. Листья у пшениц очередные, сидячие. Влагалище почти до основания расщеплённое. На границе между влагалищем и пластинкой листа имеется язычок – лигула. Язычок защищает внутренние части влагалища от проникновения воды. По обеим сторонам язычка соломину охватывают линейные ушки – отростки краёв влагалища в месте отгиба листа. У некоторых пшениц Таджикистана, Афганистана, Кипра язычок и ушки отсутствуют (безлигульные формы).
Верхняя часть стебля заканчивается соцветием – колос. Стержень (ось) колоса у пшеницы состоит из члеников. На верхней части каждого членика расположено по одному сидячему колоску. Каждый колосок с 2–5 (7) цветками, из которых 1–3 (4) плодущие. Колоски образуют 2 ряда с боковой (двурядной) стороны. С лицевой стороны колоски расположены черепицеобразно – своей верхней частью колосок налегает на основание выше расположенного колоска. Колосок имеет 2 колосковые чешуи (у Triticum jakubzineri – 4). Форма их – продолговато-овальная, овальная, яйцевидная, лопатчатая, ланцетовидная, консистенция – от грубой (деревянистой) до нежной (травянистой). Колосковые чешуи защищают от повреждений заключённые между ними части колоска. Между колосковыми чешуями находятся цветки, которые являются обоеполыми, неправильными (зигоморфными). Самый верхний цветок колоска чаще выступает над колосковыми чешуями. Каждый цветок защищён и прикрыт двумя цветковыми чешуями – наружной (нижней) и внутренней (верхней). Между наружной и внутренней цветковыми чешуями находятся главные части цветка – завязь с перистым двухлопастным рыльцем и 3 тычинки. Завязь верхняя, одногнёздная, с одной семяпочкой. Каждая тычинка состоит из двух пыльцевых мешков и тонкой очень короткой тычиночной нити, которая при цветении резко удлиняется. Пыльники качающиеся, легко разбрасывающие пыльцу. У основания завязи за тычинками находятся 2 бесцветные плёночки – лодикулы, которые во время цветения набухают, способствуя открыванию цветка.
Пшеница – самоопыляющееся растение. У большинства видов цветение закрытое. Пыльцевые зёрна шаровидные, мелкие, гладкие.
Различают пшеницу с белым, красным, зелёным, фиолетовым и чёрным зерном. По консистенции зерно бывает мучнистое и стекловидное. 1 тыс. зёрен весит 20–50 г, у некоторых видов и форм – 70 г и более. На брюшной стороне зерновки имеется бороздка. Зародыш расположен у основания зерновки на её спинной стороне. На противоположном конце зерновка покрыта волосками (хохолок). Основная часть зерновки – эндосперм. Зародыш прямой.
Биохимический состав
По данным Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР), содержание белка в зерне мягкой пшеницы изменяется от 7,6 до 25,8 %, а у твёрдой – от 9,9 до 26,5 %, в среднем 15–18 %. Некоторые виды пшеницы могут иметь 32 % белка в зерне. В России существует географическая закономерность в накоплении зерном пшеницы белковых веществ: количество белка в нём возрастает с запада на восток и с севера на юг.
Для пшеницы наибольшее технологическое значение имеет клейковина – высокогидратированная вязкая масса, на 70–80 % состоящая из белков – глютенина и глиадина в соотношении, близком 1:1. Содержание сырой клейковины в опытах ВИР в зерне варьирует от 20 до 64 %.
Крахмала в зерне пшеницы содержится 65–75 % на сухое вещество. Доля сахаров составляет 2–3 %. Из моносахаридов присутствуют пентозы и гексозы. Особенно много пентоз в оболочках зерна. Из гексоз наиболее заметны глюкоза и фруктоза – 0,2 %. Клетчатка является основным химическим веществом оболочек зерна. В зерне пшеницы 1,5–3,5 % клетчатки. В зерне также содержится 8–10 % гемицеллюлозы, полисахаридов с различным химическим составом, нерастворимых в воде и не усваиваемые организмом человека. Из фосфатидов наиболее важен лецитин, в котором в качестве азотистого основания содержится холин. В зерне пшеницы лецитин составляет 0,65 %. Всего жиров – 2,0–2,5 %.
Витамины (B, B2 , B6 , PP, H, C, A, E) находятся в клетках алейронового слоя и зародыша. Зольные элементы зерна представлены в основном оксидами фосфора, калия, магния, кальция, кремния, их в зерне 1,5–2,5 %. Вода – важный фактор сохранения жизнедеятельности семян. Её в зерновках пшеницы при хранении должно быть 8–14 %.
Качество зерна
В России собранную мягкую пшеницу для использования в хлебопекарных целях делят на классы. Класс зерна – совокупность свойств зерна, обусловливающих его пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с назначением. Всего выделяют 5 классов по содержанию белка, клейковины и стекловидности и др.
1-й класс – сильная пшеница, её используют с целью улучшения хлебопекарных свойств муки слабой пшеницы и/или пшеницы-филлера и обеспечения получения стандартной по качеству хлебопекарной муки (белок не менее 13,5 %, клейковина не менее 28 %, стекловидность не менее 60 %).
2-й класс – ценная пшеница, характеризуется хорошими хлебопекарными свойствами, её используют при производстве хлебопекарной муки как без подсортировки, так и с подсортировкой пшеницы-филлера и/или слабой пшеницы (белок не менее 12,5 %, клейковина не менее 25 %, стекловидность не менее 45 %).
3-й класс – филлер имеет пониженные хлебопекарные свойства и используется для подсортировки к качественной пшенице для формирования помольной партии при производстве хлебопекарной муки (белок не менее 11,0 %, клейковина не менее 22 %, стекловидность не менее 40 %).
4-й класс – слабая пшеница, характеризуется низкими хлебопекарными свойствами и используется в помольной партии для производства хлебопекарной муки только с подсортировкой более качественной пшеницы (белок не менее 8,0 %, клейковина не менее 16,0 %, стекловидность не нормируется)
Зерно пшеницы 5-го класса используется для непродовольственных целей (корм скоту, производство кормов или переработка на глюкозу и т. д.).
В основу этой классификации зерна твёрдой пшеницы положены также технологические признаки, характеризующие зерно как сырьё для получения муки, пригодной для выработки макаронных изделий (количество и качество клейковины, содержание зёрен других типов и проросших зёрен, состояние зерна, его цвет и запах).
В 2022 г., по данным пресс-службы ФГБУ «Центр оценки качества зерна», на долю продовольственной пшеницы приходилось более 83 %. Пшеница с протеином выше 13,5 % составляла почти половину урожая.
Сорта и виды
Род пшеницы отличается большим разнообразием – 25 основных и 8 синтетических видов. В основном каталоге коллекции ВИР хранятся 41 тыс. образцов пшеницы, собранных в 97 странах мира. В коллекции широко представлено видовое, разновидностное и сортовое разнообразие пшеницы. Она служит исходным материалом для проведения фундаментальных исследований и селекции в различных регионах России, а также обучения. В ВИР разработана классификация пшеницы (Культурная флора СССР. Т. 1. 1979[1]), используемая в том числе при государственной регистрации новых сортов пшеницы в РФ.
Примечания
Литература
- Синская Е. Н. Историческая география культурной флоры : (на заре земледелия). – Ленинград : Колос, 1969.
- Культурная флора СССР. Т. 1. Пшеница / ред. тома В. Ф. Дорофеев, О. Н. Коровина. – Ленинград : Колос, 1979.
- Пшеницы мира : видовой состав, достижения селекции, современные проблемы и исходный материал / под ред. В. Ф. Дорофеева. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Ленинград : Агропромиздат, 1987.
- Гончаров Н. П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск : Гео, 2012.
- Позднякова О. В. Основы биохимии зерна и комбикормов : учебное пособие для студентов / О. В. Позднякова, В. В. Матюшев. – Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2014.
- Растениеводство : учебник / В. А. Федотов, С. В. Кадыров, Д. И. Щедрина, О. В. Столяров. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2015.
- Беспалова Л. А. «Мозаика» сортов как метод управления и контроля за фитопатологической ситуацией в агроценозах пшеницы // Защита растений от вредных организмов: материалы IX международной научно-практической конференции. – Краснодар : Кубанский государственный аграрный университет, 2019.
- ГОСТ 34702–2020. Пшеница хлебопекарная. Технические условия. – Москва : Стандартинформ, 2020.
- Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений / Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений. – Москва : Росинформагротех, 2022.
- Хлесткина Е. К. Стратегия новой «зеленой революции» в селекции пшеницы: к юбилею академика РАН Людмилы Андреевны Беспаловой // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2022. – № 1. – С. 254–258.
Интернет-ресурсы
- Продовольственной является 83% российской пшеницы нового урожая // АПК Информ.
- Агроэкологический атлас России и сопредельных стран: экономически значимые растения, их вредители, болезни и сорные растения.
- Продукты животноводства и сельскохозяйственных культур // Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (FAO).
- Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство // Федеральная служба государственной статистики.