Рапс ( Brassica napus subsp. napus ), также известный как рапс масличный , представляет собой ярко-желтый цветущий представитель семейства Brassicaceae (семейство горчичных или капустных), выращиваемый в основном из-за его богатых маслом семян, которые, естественно, содержат значительное количество эруковой кислоты . . Термин « канола » обозначает группу сортов рапса , которые были выведены с очень низким содержанием эруковой кислоты и которые особенно ценятся для использования в качестве пищи для людей и животных. Рапс является третьим по величине источником растительного масла и вторым по величине источником белковой муки в мире. [2] [3]
_Brassica_napus_-_Habit.jpg/1280px-(MHNT)_Brassica_napus_-_Habit.jpg)
.jpg/1280px-Brassica_napus_fruit7_(14678237321).jpg)
Brassica napus вырастает до 100 сантиметров (39 дюймов) в высоту, с голыми, мясистыми, перисторассеченными и сизоватыми нижними листьями [4] [5] [6] на черешках, тогда как верхние листья не имеют черешков . [7]
Цветки рапса ярко-желтые, диаметром около 17 миллиметров ( 3 ⁄ дюйма ). [5] Они радиальные и состоят из четырех лепестков типичной крестообразной формы, чередующихся с четырьмя чашелистиками . У них неопределенное кистевидное цветение, начинающееся с самой нижней почки и в последующие дни растущее вверх. Цветки имеют две боковые тычинки с короткими нитями и четыре средние тычинки с более длинными нитями, пыльники которых отделяются от центра цветка при цветении. [8]
Стручки рапса представляют собой зеленые удлиненные кремнеземы , которые в процессе развития созревают и становятся коричневыми. Они растут на цветоножках высотой от 1 до 3 см ( 3 ⁄ 8 к 1+3 ⁄ дюйма ) в длину и может варьироваться от 5 до 10 см (от 2 до 4 дюймов) в длину. [7] Каждый стручок состоит из двух отделений , разделенных внутренней центральной стенкой, внутри которой развивается ряд семян. [9] Семена круглые и имеют диаметр от1,5 до 3 мм (от 1 ⁄ 16 до 1 ⁄ 8 дюйма). Они имеют сетчатую текстуру поверхности [7] , в зрелом состоянии черные и твердые. [9]
B. napus можно отличить от B. nigra по верхним листьям, которые не охватывают стебель, а от B. rapa - по меньшим лепесткам, диаметр которых составляет менее 13 мм ( 1 ⁄ 2 дюйма). [5]
Вид Brassica napus принадлежит к семейству цветковых растений Brassicaceae . Рапс — это подвид с автонимом B. napus subsp. напус . [10] Сюда входят озимые и яровые масличные культуры, овощной и фуражный рапс. [11] Сибирская капуста — это особый сорт листового рапса ( B. napus var. pabularia ), который раньше был распространен как озимый однолетний овощ. [12] [11] Второй подвид B. napus — B. napus subsp. rapifera (также subsp. napobrassica ; брюква, брюква или желтая репа). [13] [14]
B. napus — дигеномный амфидиплоид , возникший в результате межвидовой гибридизации между B. oleracea и B.rapa . [15] Это самосовместимый вид-опылитель, как и другие амфидиплоидные виды Brassica . [16]
Термин «изнасилование» происходит от латинского слова « репа» , «rāpa » или «rāpum », родственного греческому слову ῥάφη , «rhaphe» . [17]
В Северной Ирландии B. napus и B. rapa зарегистрированы как побеги на обочинах дорог и пустырях. [18]
Культуры рода Brassica , включая рапс, были одними из первых растений, широко культивируемых человечеством еще 10 000 лет назад. Рапс выращивали в Индии еще в 4000 году до нашей эры, а 2000 лет назад он распространился в Китай и Японию. [11]
В большинстве стран Европы и Азии рапсовое масло выращивают преимущественно в озимой форме из-за необходимости яровизации для начала процесса цветения. Его высевают осенью, а зиму он остается в розетке листьев на поверхности почвы. Следующей весной у растения вырастает длинный вертикальный стебель, после чего развиваются боковые ветви. Обычно он цветет поздней весной, а процесс развития и созревания стручков происходит в течение 6–8 недель до середины лета. [8]
В Европе озимый рапс выращивается как ежегодная культура в трех-четырехлетних севооборотах вместе с зерновыми, такими как пшеница и ячмень , и промежуточными культурами, такими как горох и фасоль . Это делается для того, чтобы снизить вероятность переноса вредителей и болезней с одной культуры на другую. [19] Озимый рапс менее подвержен неурожаю , поскольку он более энергичный, чем летний сорт, и может компенсировать ущерб, нанесенный вредителями. [20]
Яровой рапс возделывают в Канаде, Северной Европе и Австралии, так как он не зимостоек и не требует яровизации. Урожай высевают весной, развитие стеблей происходит сразу после всходов . [8]
Рапс можно выращивать на самых разных хорошо дренированных почвах, он предпочитает pH от 5,5 до 8,3 и имеет умеренную толерантность к засолению почвы . [21] Это преимущественно ветроопыляемое растение, но при опылении пчелами урожайность зерна значительно увеличивается , [22] почти вдвое превышает конечный урожай [23] , но эффект зависит от сорта. [24] В настоящее время его выращивают с высоким содержанием азотсодержащих удобрений, и при их производстве образуется N 2 O . По оценкам, 3–5% азота, поставляемого в качестве удобрения для рапса, преобразуется в N 2 O. [25]
Рапс имеет высокую потребность в питательных веществах, в частности, его потребность в сере является самой высокой среди всех пахотных культур. После снижения поступления серы в атмосферу в 1980-х годах внесение серных удобрений стало стандартной мерой при производстве рапса. [26] [27] Среди микроэлементов особое внимание при выращивании рапса следует уделять бору , [28] марганцу [29] и молибдену . [30]
Ожидается, что из-за изменения климата ареал возделываемого рапса сократится, а там, где выращивается рапс, ожидается, что качество урожая, как урожайность, так и объем масла, существенно снизятся. [31] Некоторые исследователи рекомендуют найти альтернативные сорта Brassica для выращивания. [31]
Основными болезнями озимого рапса являются язва , светлая пятнистость листьев ( Pyrenopeziza Brassicae ), альтернариозная и склеротиниозная стеблевые гнили. Рак вызывает пятнистость листьев , преждевременное созревание и ослабление стебля в осенне-зимний (осенне-зимний) период. Поздней осенью (осенью) и весной для борьбы с раком требуется обработка коназолом или триазолом , а в весенне-летний период для борьбы с альтернариозом и склеротинией применяют фунгициды широкого спектра действия. [32] Рапс нельзя сажать в тесном чередовании с самим собой из-за болезней, передающихся через почву, таких как склеротиния, вертициллезное увядание и кила . [19]
Трансгенный рапс демонстрирует большие перспективыустойчивость к болезням .[33] ТрансэкспрессияклассаIIизячменя(Hordeum vulgare) ибелка, инактивирующего рибосомы I типа,в B. juncea приводит к большому количествуэффект устойчивости к грибкам .[33]Чхикараи др., 2012[34]обнаружили, что эта комбинациятрансгеновснижаетгифна 44% изадерживает проявление заболеванияу Alternaria brassicicola ofjuncea.[33]
Черная ножка ( Leptosphaeria maculans / Phoma lingam ) — серьезное заболевание. [35] Ю и др. , 2005 использует анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов на двух удвоенных гаплоидных популяциях DHP95 и DHP96. В каждом они находят по одному гену устойчивости ,ЛепР1 и ЛепР1 .[35]
Рапс поражают самые разнообразные насекомые.нематоды ,слизни , а такжелесные голуби.[36]Капустная блошка ( Dasineura brassicae ), капустный долгоносик (Ceutorhynchus assimilis), капустный стеблевой долгоносик ( Ceutorhynchus pallidactylus ), капустная стеблевая блошка ( Psylliodes chrysocephala ), рапсовый стеблевой долгоносик (Ceutorhynchus napi) ипыльцевыежукинасекомые-вредители, поражающие урожай масличного рапса в Европе.[37]Насекомые-вредители могут питаться развивающимися стручками, откладывать внутри яйца и поедать развивающиеся семена, проникать в стебель растения и питаться пыльцой, листьями и цветами. Синтетическиепиретроидныеинсектициды являются основным средством борьбы с насекомыми-вредителями, хотя во многих странах широко используютсяпрофилактическиеинсектициды.[32] моллюскицидовиспользуются до или после посева рапса для защиты от слизней.[36]
В 2014 году Dalton-Morgan et al. опубликовали массив SNP для B. napus . , [38] и еще один Clarke et al. в 2016 году [39] оба из них с тех пор стали широко использоваться в молекулярной селекции . Демонстрируя важность эпигенетики , Hauben et al. , 2009 обнаружили, что изогенные линии не имеют одинаковой эффективности использования энергии в реальных условиях выращивания из-за эпигенетических различий. [40] Секвенирование специфичных локус-амплифицированных фрагментов (SLAF-seq) было применено к B. napus Geng et al. , в 2016 году, раскрывая генетику прошлого процесса одомашнивания, предоставляя данные для полногеномных исследований ассоциаций (GWAS) и используемых для построения карты связей высокой плотности . [40]
В 1973 году канадские ученые-агрономы начали маркетинговую кампанию по пропаганде потребления канолы . [41] Семена, масло и белковая мука, полученная из сортов рапса с низким содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов, была первоначально зарегистрирована в качестве товарного знака в 1978 году Советом по каноле Канады как «канола». [42] [43] Канола в настоящее время является общим термином для съедобных сортов рапса, но в Канаде до сих пор официально определяется как рапсовое масло, которое «должно содержать менее 2% эруковой кислоты и менее 30 мкмоль глюкозинолатов на грамм воздуха». сухой безмасляный шрот». [43] [44] В 1980-х годах снижение поступления серы в атмосферу в почвы Северной Европы в связи с менее эффективным внутренним использованием серы в метаболизме вновь выведенных низкоглюкозинолатных сортов (00-сорта) привело к увеличению появления белых цветение - весьма специфический симптом дефицита серы у посевов рапса [45] , который во время официальных процедур оценки сорта был ошибочно отнесен к генетической неоднородности ("канадская кровь"). [46]
Ожидаемый ущерб диким животным при кормлении посевами 00-рапса был обусловлен сдвигом рациона животных в сторону повышенного потребления белковых и серосодержащих метаболитов за счет клетчатки, а не специфическими особенностями генетически измененного 00-сорта. . [47]
После принятия в 2003 году Директивы Европейского парламента о транспортном биотопливе , поощряющей использование биотоплива, в Европе резко возросло выращивание озимого рапса. [23]
Компания Bayer Cropscience в сотрудничестве с BGI-Shenzhen , Китай, KeyGene, Нидерланды, и Университетом Квинсленда, Австралия, объявила, что секвенировала весь геном B. napus и его составляющие геномы, присутствующие в B. rapa и B. oleracea в 2009. Компонент генома «А» амфидиплоидного вида рапса B. napus был секвенирован в рамках Многонационального проекта генома Brassica. [48]
В 1998 году был выведен генетически модифицированный сорт рапса, устойчивый к глифосату , который считается наиболее устойчивым к болезням и засухе рапсом. К 2009 году 90% посевов рапса, посаженных в Канаде, были именно этого сорта. [49]
Компания « Монсанто» с помощью генной инженерии вывела новые сорта рапса, устойчивые к воздействию ее гербицида « Раундап» . В 1998 году они вывели его на канадский рынок. Monsanto потребовала компенсации от фермеров, у которых на полях был обнаружен урожай этого сорта, без уплаты лицензионного сбора. Однако эти фермеры утверждали, что пыльца, содержащая ген Roundup Ready , была занесена на их поля и скрещена с неизмененной канолой. Другие фермеры утверждали, что после опрыскивания Раундапом полей, не засеянных рапсом, для уничтожения сорняков перед посадкой, волонтеры Roundup Ready остались позади, что привело к дополнительным расходам на избавление своих полей от сорняков. [50]
В ходе судебной тяжбы, за которой внимательно следили, Верховный суд Канады вынес решение в пользу иска компании Monsanto о нарушении патентных прав в связи с выращиванием Roundup Ready без лицензии в своем постановлении 2004 года по делу Monsanto Canada Inc. против Шмайсера , но также постановил, что Шмайсер не был обязан платить какие-либо ущерб. Это дело вызвало международную полемику, поскольку стало санкционированной судом легитимизацией глобальной патентной защиты генетически модифицированных сельскохозяйственных культур . В марте 2008 года в результате внесудебного соглашения между «Монсанто» и «Шмайсером» было решено, что «Монсанто» уберет весь урожай ГМО-рапса на ферме Шмайсера по цене около 660 канадских долларов. [50]
Продовольственная и сельскохозяйственная организация сообщает, что мировое производство составило 36 миллионов метрических тонн (40 миллионов коротких тонн; 35 миллионов длинных тонн) в сезоне 2003–2004 годов и, по оценкам, 58,4 миллиона метрических тонн (64,4 миллиона коротких тонн; 57,5 миллионов длинных тонн) в сезон 2010–2011 гг. [51]
Мировое производство рапса (включая канолу) увеличилось в шесть раз в период с 1975 по 2007 год. Производство канолы и рапса с 1975 года открыло рынок пищевого масла для рапсового масла. С 2002 года производство биодизеля в ЕС и США неуклонно растет и достигло 6 миллионов метрических тонн (6,6 миллионов коротких тонн; 5,9 миллионов длинных тонн) в 2006 году. Рапсовое масло может поставлять значительную часть растительных масел, необходимых для его производства. топливо. Таким образом, ожидается, что мировое производство будет иметь тенденцию к дальнейшему росту в период с 2005 по 2015 год, поскольку в Европе вступят в силу требования к содержанию биодизельного топлива. [52]
Рапс выращивают для производства пищевых растительных масел, кормов для животных и биодизеля . В 2000 году рапс был третьим по величине источником растительного масла в мире после соевого и пальмового масла . [2] Это второй в мире источник белковой муки после соевых бобов. [3]
Рапсовое масло — одно из старейших известных растительных масел, но исторически оно использовалось в ограниченных количествах из-за высокого содержания эруковой кислоты , которая повреждает сердечную мышцу животных, и глюкозинолатов, которые делали его менее питательным в кормах для животных. [55] Рапсовое масло может содержать до 54% эруковой кислоты. [56] Пищевое масло, полученное из сортов рапса, известное как каноловое масло или рапсовое масло с низким содержанием эруковой кислоты (масло LEAR), в целом признано Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США безопасным . [57] В соответствии с государственным постановлением содержание канолового масла ограничено максимум 2% эруковой кислоты по весу в США [57] и 2% в ЕС, [58] со специальными правилами для детского питания. Считается, что такие низкие уровни эруковой кислоты не причиняют вреда младенцам . [57] [59]
При переработке рапса для производства масла в качестве побочного продукта образуется рапсовый шрот. Побочным продуктом является корм для животных с высоким содержанием белка, конкурирующий с соевыми бобами. Рапс — отличный силос (ферментированный и хранящийся в герметичных условиях для последующего использования в качестве зимнего корма). Корм используется в основном для кормления крупного рогатого скота , но также используется для свиней и птицы . [3] Однако высокий уровень эруковой кислоты и глюкозинолатов в натуральном рапсовом масле значительно снижает пищевую ценность рапсового жмыха для корма животным. [60] В Китае рапсовый шрот в основном используется в качестве удобрения почвы, а не в качестве корма для животных. [61]
Рапсовое масло используется в качестве дизельного топлива, либо в виде биодизельного топлива , непосредственно в подогреваемых топливных системах, либо в смеси с нефтяными дистиллятами для питания автомобилей. Биодизель можно использовать в чистом виде в новых двигателях без повреждения двигателя, и его часто комбинируют с дизельным топливом, работающим на ископаемом топливе , в соотношениях, варьирующихся от 2% до 20% биодизельного топлива. Из-за затрат на выращивание, измельчение и переработку биодизельного топлива из рапса производство биодизеля, полученного из рапса из новой нефти, обходится дороже, чем стандартное дизельное топливо, поэтому дизельное топливо обычно производится из отработанного масла. Рапсовое масло является предпочтительным сырьем для производства биодизельного топлива в большинстве стран Европы, на его долю приходится около 80% сырья, отчасти потому, что рапс производит больше масла на единицу площади земли по сравнению с другими источниками масла, такими как соевые бобы, но прежде всего потому, что масло канолы имеет значительно более низкую точку гелеобразования , чем большинство других растительных масел.
Исследование 2018 года предсказало, что из-за изменений в окружающей среде, вызванных изменением климата, рапс станет ненадежным источником нефти для биотоплива. [31]
Рапс также используется в качестве покровной культуры в США зимой, поскольку он предотвращает эрозию почвы , производит большое количество биомассы , подавляет сорняки и может улучшить обработку почвы с помощью своей корневой системы. Некоторые сорта рапса также используются в качестве ежегодного корма и готовы к выпасу скота через 80–90 дней после посадки. [21]
Рапс обладает высоким медоносным потенциалом (производит вещества, которые могут собираться насекомыми) и является основной кормовой культурой для медоносных пчел . [23] Монофлорный рапсовый мед имеет беловатый или молочно-желтый цвет, острый вкус и, благодаря быстрому времени кристаллизации, мягкую и твердую текстуру. Он кристаллизуется в течение 3–4 недель и может со временем забродить, если хранить его неправильно. [62] Низкое соотношение фруктозы и глюкозы в монофлорном рапсовом меде приводит к его быстрой грануляции в сотах , что вынуждает пчеловодов извлекать мед в течение 24 часов после его укупорки. [23]
В качестве биосмазки рапс может использоваться в биомедицинских целях (например, в качестве смазки для искусственных суставов) и в качестве личной смазки в сексуальных целях. [63] Биосмазка, содержащая 70% или более канолового/рапсового масла, заменила в Австрии масло для бензопил на нефтяной основе, хотя обычно оно дороже. [64]
Рапс исследовался как средство сдерживания радионуклидов , загрязнивших почву после чернобыльской катастрофы [65] [66] , поскольку скорость его поглощения в три раза выше, чем у других зерновых культур, и содержит лишь от 3 до 6% радионуклидов. перейти к масличным культурам. [65]
Рапсовый шрот можно вносить в почву в качестве биофумиганта . [67] Он подавляет такие грибковые патогены сельскохозяйственных культур , как Rhizoctonia solani и Pratylenchus penetr . [67] : 39
Халс-Кемп, Аманда М ; Лемм, Яна; Плиске, Йорг; Ашрафи, Хамид; Буйярапу, Рамеш; Фанг, Дэвид Д.; Фрелиховски, Джеймс; Гибанд, Марк; Хейга, Стив; Хинце, Лори Л; Кочан, Келли Дж; Риггс, Пенни К.; Шеффлер, Джоди А; Удалл, Джошуа А; Уллоа, Маурисио; Ван, Ширли С; Чжу, Цянь-Хао; Сумка, Сумит К; Бхардвадж, Арчана; Берк, Джон Дж; Байерс, Роберт Л.; Клавери, Мишель; Гор, Майкл А; Харкер, Дэвид Б; Ислам, Мохаммад Сарифул; Дженкинс, Джони Н; Джонс, Дон С; Лакап, Жан-Марк; Ллевеллин, Дэнни Дж; Перси, Ричард Дж; Пеппер, Алан Э; Польша, Джесси А; Мохан Рай, Кришан; Савант, Самир В.; Сингх, Сунил Кумар; Сприггс, Эндрю; Тейлор, Джен М; Ван, Фэй; Вашстон, Скотт М; Чжэн, Сютин; Лоули, Синди Т; Ганал, Мартин В; Ван Дейнзе, Аллен; Уилсон, Иэн В; Стелли, Дэвид М. (1 июня 2015 г.). «Разработка массива SNP 63K для хлопка и картирование высокой плотности внутривидовых и межвидовых популяций видов Gossypium». G3: Гены, геномы, генетика . Генетическое общество Америки ( OUP ). 5 (6): 1187–1209. дои : 10.1534/g3.115.018416. ISSN 2160-1836. ПМЦ 4478548 . PMID 25908569. S2CID 11590488.
СМИ, связанные с Brassica napus, на Викискладе?СМИ, связанные с рапсовым маслом, на Викискладе?