Taraxacum kok-sagyz , часто сокращенно TKS и обычно называемый казахским одуванчиком , каучуковым корнем или русским одуванчиком , [1] [2] — это вид одуванчика , произрастающий в Казахстане , Кыргызстане и Узбекистане , отличающийся высоким содержанием -качественная резина . [3] Т. кок-сагыз был обнаружен в Казахстане в 1932 году советскими учёными, искавшими отечественный источник каучука . [2] [4]
Кок-сагыз происходит от казахского кок-сагыз (көк-сағыз), где кок означает корень, а сагыз означает резину или резину. Его латекс традиционно использовался как разновидность жевательной резинки. [5]
Taraxacum kok-sagyz — многолетнее растение с желтым составным цветком, характерным для рода Taraxacum . Каждая цветочная головка может иметь диаметр примерно один дюйм и содержать от 50 до 90 цветочков. [6] Растения могут содержать от 25 до 50 листьев, расположенных в одной или нескольких розетках на верхнем конце корня. Taraxacum kok-saghyz можно отличить от одуванчика обыкновенного ( Taraxacum officinale ), как правило, по меньшим, серовато-зеленым листьям и роговидным образованиям на прицветниках, окружающих бутон. [6] Цветки гермафродитны, опыляются насекомыми ( энтомофильные ) и находятся на стеблях, достигающих около фута в высоту. Taraxacum kok-sagyz обычно цветет с мая по июнь, семена созревают с июня по июль. [7]
Это диплоидный вид, который размножается половым путем [2] и производит хорошую пыльцу. [1] Другой вид, триплоидный апомикт , который также имеет рогатые прицветники и производит каучук, T. brevicorniculatum Korol. часто ошибочно принимают за Т. кок-сагыз . [1] [2]
ТКС в больших масштабах выращивался в Советском Союзе во время Второй мировой войны . Советский Союз выращивал Taraxacum kok-saghyz вместе с Taraxacum hybernum и Scorzonera tau-saghyz в больших масштабах в период с 1931 по 1950 год, особенно во время Второй мировой войны , в качестве аварийного источника каучука при поставках каучука из гевеи бразильской в Юго-Восточной Азии. были под угрозой. По той же причине растение выращивали в США , Великобритании , Германии , Швеции и Испании . За этот период самая высокая урожайность, достигнутая в США, достигла 110 кг каучука с гектара, а в СССР - 200 кг каучука с гектара. Подлагерь Райско в Освенциме был производственным предприятием завода. Некоторые из женщин, депортированных в «Конвой 31 000», работали там над его производством. [8] С окончанием Второй мировой войны и возвращением доступного каучука Hevea brasiliensis (урожайность которого в 8-10 раз выше [9] ) большинство программ T. kok-sagyz прекратилось.
Taraxacum kok-sagyz лучше всего растет на рыхлых, хорошо дренированных почвах с высоким уровнем удержания влаги и pH от 5,5 до 8,5, на полном или почти полном солнце. [7] Растение хорошо растет в умеренном климате . [10] Наибольший рост отмечается на почвах, содержащих 2–8% органического вещества . [11]
ТКС производит около 1 миллиона семян на фунт. [10] Семена легко прорастают, но растут очень медленно, несмотря на раннее развитие сильной корневой системы. Из-за медленного роста саженцы уязвимы перед вытеснением местными сорняками. Медленный рост и борьба с сорняками остаются сегодня основными проблемами успешного выращивания TKS . [12] Прямой посев TKS был определен исследователями как предпочтительный метод получения урожая. [10] Полевые исследования показали, что прорастание ТКС происходит в мае. [13] Уязвимость на ранних стадиях жизни является основной причиной того, что оценка фитосанитарного риска, проведенная институтом Юлиуса Кюна , выявила небольшой инвазивный потенциал TKS в Германии. [14]
В настоящее время основными проблемами выращивания ТКС являются всхожесть растений , жизнеспособность рассады, скорость роста и борьба с сорняками . Борьба с сорняками неэффективна, поскольку доступные в настоящее время гербициды часто имеют нежелательные побочные эффекты, такие как замедление развития растений или повреждение растений. [15] Однако борьба с сорняками неизбежна, поскольку неконтролируемое давление сорняков снижает выживаемость урожая и скорость роста растений. Кроме того, выращивание ТКС в рядках нецелесообразно из-за морфологии растения. Текущие исследования генома растений направлены на выявление генетических маркеров для улучшения зародышевой плазмы TKS . Кроме того, исследуется развитие устойчивости к сорнякам с помощью традиционных методов селекции растений. [10]
В 2022 году ученые сообщили о первом заболевании ржавчиной на ТКС в Китае, вызванном Puccinia hieracii . Это приводит к умеренным и высоким потерям урожая и представляет потенциальную угрозу для крупномасштабного производства ТКС . [16]
TKS можно собирать после одного вегетационного периода. Накопление каучука начинается при прорастании, достигает максимума примерно через год, а затем выравнивается или уменьшается из-за отслаивания и разрушения старых тканей корня микроорганизмами . [17]
Натуральный каучук (цис-1,4-полиизопрен) представляет собой полимер, вырабатываемый растениями. Натуральный каучук получают путем коагуляции и переработки латекса растений. [10] Во многих наиболее важных областях применения его нельзя заменить альтернативами из синтетического каучука. [4] Некоторые из уникальных и незаменимых свойств включают стойкость к истиранию, эластичность, устойчивость к разрыву и ударам, пластичность при низких температурах и эффективное рассеивание тепла. [18] Производство натурального каучука сосредоточено в тропических районах стран Азиатско-Тихоокеанского региона, а его добывают из каучукового дерева Пара ( Hevea brasiliensis ). [19] Рынок натурального каучука координируется Ассоциацией стран-производителей натурального каучука (ANRPC). Эта межправительственная ассоциация представляет 92% мирового производства натурального каучука. [20] Существует ряд факторов, стимулирующих поиск альтернатив производству натурального каучука.
Одной из угроз производству каучука гевеи бразильской является южноамериканская болезнь листьев (SALB), вызываемая грибами Pseudocercospora ulei , которая поражает обычное производство каучука в Южной Америке с 1934 года. Эта болезнь может распространиться на деревья гевеи бразильской в Юго-Восточной Азии , которые генетически очень похожи друг на друга и на южноамериканские. Кроме того, земли, используемые для производства каучука, превращаются в плантации пальмового масла для производства биотоплива , а затраты на рабочую силу снижают прибыльность плантаций гевеи бразильской , поскольку каждое дерево приходится выбивать вручную, чтобы собрать из него латекс . Рост цен на нефть ограничивает экономическую жизнеспособность синтетических каучуков, а синтетические эквиваленты часто не могут прагматично заменить натуральный каучук. [4] [2] В мае 2019 года немецкий производитель шин Continental AG объявил, что собирается начать производство «первой велосипедной шины, изготовленной из экологически чистой резины из одуванчика», которую он намеревается выращивать на территории своих собственных производственных предприятий. избежать некоторых традиционных проблем, связанных с латексом H. brasiliensis - длительного времени между посадкой и выращиванием (всего шесть месяцев для одуванчика, а не семь лет для каучукового дерева) и нестабильных цен на продукт из-за длительной транспортировки -расстояния между местами выращивания каучука и заводами компании. [21]
Кроме того, появляется все больше данных об аллергенных реакциях на каучук гевеи, используемый в медицинских изделиях (перчатках, презервативах, катетерах и других медицинских изделиях), потенциальном дефиците поставок из-за растущего спроса (Мировой рынок натурального каучука ежегодно увеличивается на 1-3 раза). % [20] ), изменения в землепользовании и общая тенденция к замене химических веществ, полученных из нефти, возобновляемыми источниками энергии, что подталкивает к поиску новых источников натурального каучука. [1] [4]
Один из альтернативных вариантов — ТКС . Он содержит в среднем 12% натурального каучука и имеет среднюю урожайность 225–750 ц/га. По сравнению с гевеей бразильской , урожай ТКС недостаточен для покрытия затрат как на сбор, так и на переработку. [20] В рамках большого исследовательского проекта во многих учреждениях исследователи начали выводить сорта Taraxacum kok-saghyz , которые легче выращивать и которые производят больше и лучше каучука. [9] [22] [2]
Важным этапом производства каучука, который также играет роль в успехе ТКС как сельскохозяйственной культуры, является хранение корней. Их следует хранить и обращаться с ними по-разному в зависимости от размера корней и сезона сбора урожая. Как правило, сухие корни можно хранить не менее девяти месяцев в сухой среде. Чтобы максимизировать продуктивность, небольшие корни (весом менее 10 г в свежем виде) обрабатывают или сушат сразу после сбора. Большие корни лучше хранить в свежем виде в охлаждаемом помещении. Холодные условия, помимо стабилизации содержания каучука, также увеличивают содержание каучука в корнях из-за холодовой индукции пути биосинтеза каучука . Это особенно важно, если время сбора урожая приходится на период перед холодами. [23]
Сразу после сбора корни отмывают от грязи и почвы. Если корни не подвергаются непосредственной обработке по причине транспортировки, их необходимо высушить, а затем хранить в течение нескольких месяцев в соответствующих условиях.
Процесс экстракции каучука происходит по следующей схеме:
В результате этого процесса было восстановлено более 90% общего количества каучука в корнях. Другим вариантом переработки могла бы стать добыча каучука в виде латекса . [4]
Инулин , производимый TKS, представляет собой сахар , который можно использовать в непищевых целях или превращать в биоэтанол посредством ферментации. Оставшаяся растительная биомасса может быть использована для производства биогаза . [4] Если растение выращивается ради этого побочного продукта, важно, чтобы корни не хранились в охлажденных условиях, поскольку корни разлагают инулин, обеспечивая субстрат для биосинтеза каучука . [23]
Растущий интерес к натуральному каучуку увеличивает интерес к генетически модифицированным организмам . Эта необходимость объясняется уменьшением мировых ресурсов натурального каучука, незаменимостью натурального каучука для промышленности и стратегической необходимостью независимости национальной промышленности от импорта. Основными целями селекции являются увеличение как процента содержания каучука в растении, так и вегетативной массы растения. [20] По сравнению с другими растениями, производящими каучук, наследственность признаков, связанных с урожайностью, ниже, что подразумевает более медленный прогресс размножения TKS . [24]
Процент каучука и размер корней можно увеличить с помощью поликроссов с открытым опылением, что приведет к удвоению урожая каучука. Процент каучука в TKS потенциально может быть увеличен за счет селекции до 15–25% от сухого веса. [4] За биосинтез каучука в основном отвечают три гена: REF (фактор удлинения каучука), SRPP (белок мелких резиновых частиц) и CPT (цис-пренилтрансфераза). Роль этих генов была доказана в 2016 году анализом последовательности генома гевеи . Встраивая эти гены в ядерную ДНК ТКС , можно повысить содержание и качество каучука в растении. Генная инженерия позволяет увеличить содержание каучука в ТКС двумя способами: либо за счет деградации инулина за счет экспрессии гена 1-FEN, либо за счет нокдауна гена фруктан-1-фруктозилтрансферазы (1-FFT), который кодирует фруктозу, участвующую в синтезе инулина. . [20] Что касается конкурентоспособности с сорняками, возможной стратегией решения этой проблемы является создание устойчивых к гербицидам растений TKS . Гибридизация одуванчика каучукового TKS и одуванчика обыкновенного ( Taraxacum officinale ) была предложена как возможный способ достижения этой устойчивости. [25]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )Консорциум EU-PEARLS объединяет заинтересованные стороны в ЕС и других странах в разработке, эксплуатации и устойчивом использовании гваюлы и российского одуванчика, стремясь создать совершенно новые цепочки создания стоимости для натурального каучука и латекса из этих растений.
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |url=( помощь )