Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Cicer
культурный однолетний нут Cicer arietinum
культурный однолетний нут Cicer arietinum
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Клэйд :Трахеофиты
Клэйд :Покрытосеменные
Клэйд :Eudicots
Клэйд :Росиды
Заказ:Fabales
Семья:Fabaceae
Племя:Cicereae
Род:Сайсер
Л.
Виды [1]

Cicer - это род семейства бобовых , Fabaceae , и единственный род, встречающийся в трибе Cicereae . Он включен в IRLC , а его родное распространение находится на Ближнем Востоке и в Азии . Его самый известный и единственный одомашненный представитель -нут Cicer arietinum .

Культурные виды [ править ]

В настоящее время единственным культивируемым видом рода Cicer является C. arietinum , широко известный как нут. [2]

Дикий предок из C. arietinum является Cicer reticulatum . Поскольку нут произошел от этого дикого растения, есть вероятность, что этот дикий предок может предложить другие формы съедобного нута после одомашнивания. У дикого нута ( C. reticulatum), значительная часть зрелых стручков остается нетронутой, и эта характеристика приводит к тому, что вид описывается как предварительно адаптированный к одомашниванию. По сути, это означает, что функция одной из его черт может изменяться или развиваться по мере приручения предка. Это означает, что у этого вида можно регулировать такие характеристики, как текстура, размер и, что наиболее важно, содержание питательных веществ. Одомашненный нут считается нечувствительным к яровизации (он может цвести в любое время года), тогда как дикий C. reticulatum демонстрирует значительное опережение цветения (до 30 дней) в ответ на яровизацию, что означает, что растение должно расти в области, где он подвергается длительному холоду, прежде чем он сможет нормально расти. [3]

Несмотря на то, что есть многообещающий процесс приручения, позволяющий создавать новые источники пищи с помощью C. reticulatum , есть несколько проблем, которые затрудняют одомашнивание этого дикого вида. Первая из этих проблем заключается в том, что C. reticulatum может предлагать только ограниченные адаптивные аллельные вариации для улучшения урожая нута. Кроме того, узкий ареал C. reticulatumпредполагает, что перспективы улучшения адаптивного диапазона одомашненного нута весьма ограничены. Точечное распределение дикого растения, небольшое количество семян, производимых на одно растение, и относительно низкая аллельная изменчивость в популяциях (дикого предка) делают сохранение зародышевой плазмы (сохранение семян или тканей, иначе известных как живые генетические ресурсы растений). ) немного сложно. [4]

В прошлом селекция нута столкнулась с проблемами из-за отсутствия генетического разнообразия. Это вызвало ограничения в усилиях по повышению устойчивости к таким болезням, как аскохитовый ожог и фузариозное увядание. Также были проблемы, такие как насекомые, чувствительные к прорывам стручков нута, и ограничения в повышении устойчивости к абиотическим стрессам, таким как окончательная засуха и экстремальные температуры. Чтобы устранить эти ограничения, необходимо введение аллелей, контролирующих интересующие признаки из дикой зародышевой плазмы, для увеличения генетического разнообразия культивируемого нута. В настоящее время непосредственный предок нута, C. reticulatum , и его интерфертильные сестринские виды Cicer echinospermum., являются основными источниками новых вариаций. Интрогрессия по-прежнему возможна из более отдаленных генофондов, но эта возможность требует дополнительных исследований. [5] Но узкая изменчивость дикого предка ( C. reticulatum ) нута и ограниченное количество образцов C. reticulatum вызвали необходимость поиска желаемых аллелей у других, более отдаленно родственных видов Cicer [6]

Устойчивость различных многолетних растений Cicer и потенциал для улучшения растений [ править ]

Многолетние растения Cicer обладают большой устойчивостью в определенных средах по сравнению с устойчивостью других травянистых видов. Хотя некоторые многолетние растения Cicer трудно собрать, были проведены исследования, направленные на улучшение всхожести определенных видов. Различные исследования подчеркивают специфическую устойчивость и улучшение приспособляемости определенных многолетних видов Cicer . Например, один из способов, которым Cicer canariense , многолетний вид, смог улучшить свою приспособленность, - это научные эксперименты.

Cicer canariense , многолетний вид, имеет пониженную всхожесть из-за твердой оболочки семян. Однакодля улучшения прорастания можно использоватьразличные методы, такие как химическая скарификация концентрированной серной кислотой, а также обработка горячей водой. В одном конкретном исследовании физический покой был наиболее эффективно преодолен с помощью механической скарификации и погружения в серу. [7] Дополнительные исследования развития сельскохозяйственных культур могут представить этот вид в качестве потенциального источника пищи.

Другой многолетний вид, Cicer anatolicum , противостоит аскохитовой болезни нута лучше, чем культурный нут. Доступ к этому сопротивлению затруднен из-за барьеров гибридизации. Подробное исследование эндогенных гормонов показало, что образование межвидовых гибридов может происходить, если гормональные профили между культурным нутом и многолетним растением синхронизированы. [8] Дальнейшие эксперименты с гормональными профилями могут открыть барьеры гибридизации между современным нутом и Cicer anatolicum . Еще одна преграда, которую можно преодолеть, - это невозможность выращивать определенные многолетние растения Цицер в разных частях света.

Многие Cicer многолетники и однолетние растения растут в различных средах. До сих пор ни один из многолетних видов Cicer не был успешно выращен в тропических или субтропических условиях, в которых растут однолетние виды Cicer . Если пыльцу многолетних видов можно сохранить для использования в различных частях мира, в которых произрастают однолетние виды, то методы скрещивания можно будет применять более эффективно. Сложность использования многолетней зародышевой плазмы может быть решена путем переброски жизнеспособной пыльцы через океан. [9] Если этот вопрос должны были быть решены, более Cicer многолетники могут быть установлены в различных частях мира.

Еще одно ограничение, которое влияет на виды Cicer, - это совка Helicoverpa armigera , которая является одной из самых больших проблем для их выживания. Устойчивость растений-хозяев является эффективным методом борьбы с этими вредителями. Исследование показало, что многолетние растения, такие как C. canariense и C. microphyllum, обладают высокой устойчивостью к H. armigera по сравнению с C. judaicum , однолетним растением. [10] Дополнительные эксперименты по скрещиванию могут дать ключ к разгадке генетического происхождения белков, ответственных за эту устойчивость. Устойчивость к засухе - еще одно противодействие, которое необходимо преодолеть многолетним растениям Cicer .

Около 90% нута ( Cicer arietinum ) в мире выращивают при очень небольшом количестве осадков и там, где засуха является значительным препятствием для роста. В исследовании оценивалась устойчивость многих многолетних растений к засухе по сравнению с однолетними. При тестировании многолетние дикие виды Cicer восстанавливались после увядания и высыхания, а также переносили высокие температуры. Из всех протестированных многолетних растений необходимо провести скрещивание с Cicer anatolicum из-за его близкого генетического родства с однолетними видами. [11]

Эти устойчивости и улучшения в геноме многолетних растений Cicer могут быть потенциальным резервуаром знаний для исследования генов, которые вносят вклад в признаки многолетних растений. Устойчивость к засухе и вредителям, а также научные достижения в развитии сельскохозяйственных культур играют огромную роль в эволюции многих многолетних растений Cicer . Дальнейшие исследования генетического обмена и скрещивания между многолетними растениями Цицер потенциально могут улучшить характеристики современных продовольственных культур и предоставить обширные знания для инноваций.

Эволюция [ править ]

Род Cicer состоит из множества видов с различными характеристиками, которые делают его интересным кандидатом в пищевую культуру. В настоящее время только один вид Cicer , современный нут, одомашнен как культурный сорт, но есть много других вариантов, которые исследователи рассматривают для дальнейшего приручения и распространения на многолетние культуры. Одним из наиболее многообещающих вариантов, который может привести к расширению выращивания многолетних культур, является гибридизация между однолетними и многолетними видами. Однако гибридизация возможна и / или успешна только между определенными видами, которые не были определены.

Первым шагом в этом расширении является изучение взаимоотношений между многолетними и однолетними видами Cicer как морфологически, так и генетически, чтобы определить возможные виды-кандидаты. К сожалению, исследования показывают резкие морфологические различия между многолетними и однолетними видами Cicer, что намекает на трудности, которые могут возникнуть в результате попытки скрещивания этих видов в гибридизированный вид. В частности, в исследовании, посвященном морфологии семенной оболочки в нескольких конкретных локусах генов, сравнивались однолетние и многолетние виды, которые показали очень четкие различия между двумя ветвями Cicer . [12] В ходе исследования удалось создать филогенетические деревья, отслеживающие генетическое расхождение Цицера.видов, и данные указывают на «быструю видовую дифференциацию Monocicer, включая адаптацию к нарушенной среде», показывая большое расстояние между однолетними видами ( Monocicer ) и многолетними видами Cicer . [12]

Дальнейшие исследования этих взаимосвязей были выполнены для анализа родства многолетних и однолетних видов, как культурных, так и диких, в 12 локусах, чтобы увидеть, насколько тесно они связаны. [13] Исследователи смогли сузить выбор одного многолетнего вида, C. incisum , который был более близок к однолетним растениям, чем другие многолетние виды. [13] Исследования также показали аналогичные результаты при генетическом и филогенетическом анализах. В то время как большинство однолетних и многолетних видов имеют тенденцию образовывать монофилетические клады, C. incisum является исключением из этого правила. Другой вид, который встречается за пределами типичных монофилий, - это C. cuneatum , однолетний вид, более близкий к многолетнему виду C. canariense.чем любой другой однолетний вид. [14] Эти отклонения от общей тенденции филогении указывают на то, что могут быть близкие родственники, которые выступают в качестве кандидатов для дальнейшего культивирования. Между общими предками современных многолетних и однолетних видов существует значительная эволюционная дистанция, но это исследование дает надежду на возможность выращивания многолетних видов в качестве продовольственной культуры.

Гибридизация [ править ]

Гибридизация, или воспроизводство двух видов с целью создания уникального потомства, особенно важна при выведении новых продовольственных культур из существующих видов. Благодаря филогенетическим и генетическим данным, изученным и полученным в прошлом, гибрид между многолетними и однолетними видами Cicer является многообещающим. Было предпринято много шагов для улучшения методов и результатов гибридизации между многолетними и однолетними видами, но оказалось трудно создать жизнеспособное потомство от этих скрещиваний. [15] Неудивительно, что было относительно легко скрещивать однолетние и многолетние растения вместе. [15] Другие исследования показали некоторый успех в скрещивании определенных однолетних и многолетних видов этого рода. Одна особенно успешная помесь «ежегодногоC. cuneatum и многолетний C. canariense »показали« частично фертильное с промежуточной морфологией »поколение F-1. [6]

Этот успех, однако, определяется тем, какой вид дает каждую гамету, и поэтому представляет некоторые возможные трудности при дальнейшем выращивании урожая. [6] Этот скрещивание особенно интересно, потому что это один из немногих частичных успехов многолетних и однолетних скрещиваний, которые оказались особенно трудными. Кроме того, скрещенные виды C. cuneatum и C. canariense были ранее определены как сестринские виды в ходе эволюционного анализа в предыдущих исследованиях. [14]

Такие исследования лежат в основе разработки многолетней пищевой культуры для Cicer , родственной его современному сорту - нуту. Многолетние культуры имеют преимущество для производства продуктов питания, потому что они являются более устойчивым продуктом питания, чем однолетние культуры. Как видно, генетические и эволюционные взаимоотношения видов играют решающую роль в развитии гибридов между видами и могут использоваться для определения дальнейших взаимоотношений.

[16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://www.ildis.org/ ILDIS версии 6.05
  2. ^ van Oss, R .; Abbo, S .; Эшед Р. (2015). «Генетические отношения в Cicer Sp. Показывают доказательства потока генов между культигеном и его диким предком» . PLOS ONE . 10 (10): e0139789. Bibcode : 2015PLoSO..1039789V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0139789 . PMC  4597980 . PMID  26447951 .
  3. ^ Abbo, S .; Ван-Осс, РП; Гофер, А. (2014). «Одомашнивание растений против эволюции сельскохозяйственных культур: концептуальная основа для зерновых и зернобобовых культур». Тенденции в растениеводстве . 19 (6): 351–360. DOI : 10.1016 / j.tplants.2013.12.002 . PMID 24398119 . 
  4. ^ Peleg, Z .; Шабтай, А .; Аббо, С. (2015). «Аллельное разнообразие между тремя дикими однолетними видами Cicer и внутри них ». Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур . 62 (2): 177–188. DOI : 10.1007 / s10722-014-0141-2 . S2CID 11311762 . 
  5. ^ Roorkiwal, М., фон Wettberg, Е.Ю., & Упадхайя, HD (2014). Изучение разнообразия зародышевой плазмы для понимания процесса одомашнивания у Cicer spp. Использование маркеров SNP и DArT. PLoS ONE, 9.
  6. ^ а б в Аббо, S; Mesghenna, YT; ван Осс, Х (2011). «Межвидовая гибридизация в дикой природе Cicer sp». Селекция растений . 130 (2): 150–155. DOI : 10.1111 / j.1439-0523.2010.01838.x .
  7. ^ Гума, ИК; Медерос, Массачусетс; Guerra, AS; Рейес-Бетанкорт, Дж. А. (2010). «Оценка методов удаления жесткости семян Cicer canariense , многолетнего дикого родственника нута». Семеноведение и технология . 38 (1): 209–213. DOI : 10,15258 / sst.2010.38.1.20 .
  8. ^ Lulsdorf, MM; Юань, HY; Слейтер, С.М. Ванденберг, А .; Хан, X .; Захария, LI; Абрамс, SR (2013). «Профили эндогенных гормонов во время раннего развития семян C. arietinum и C. anatolicum ». Регулирование роста растений . 71 (2): 191–198. DOI : 10.1007 / s10725-013-9819-2 . S2CID 6692440 . 
  9. ^ Малликарджуна, Н., Койн, С., чо, С., Rynearson, С., Раджеш, ПН, Джадхав, ДР, & Muehlbauer, FJ (2011). Сайсер. В «Родственники диких культур: геномные и селекционные ресурсы» (стр. 63-82). Springer Berlin Heidelberg.
  10. ^ Шарма, ХК; Бхагват, член парламента; Pampapathy, G .; Sharma, JP; Ридсдилл-Смит, Т.Дж. (2006). «Многолетние дикие родственники нута как потенциальные источники устойчивости к Helicoverpa armigera » (PDF) . Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур . 53 (1): 131–138. DOI : 10.1007 / s10722-004-1951-4 . S2CID 22863068 .  
  11. ^ Токер, C .; Canci, H .; Йилдирим, Т. (2007). «Оценка многолетних диких видов Cicer на засухоустойчивость». Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур . 54 (8): 1781–1786. DOI : 10.1007 / s10722-006-9197-у . S2CID 21330897 . 
  12. ^ а б Джавади, F; Ямагути, Х (2004). «Изменение морфологии RAPD и кожуры у однолетних и многолетних видов рода Cicer L.». Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур . 51 (7): 783–794. DOI : 10.1023 / B: gres.0000034584.43689.f1 . S2CID 35822748 . 
  13. ^ а б Судупак, Массачусетс; Кенс, А (2004). «Генетические отношения между многолетними и однолетними видами Cicer, произрастающими в Турции, по данным аллозимов». Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур . 51 (3): 241–249. DOI : 10.1023 / B: gres.0000024009.50555.e8 . S2CID 21478760 . 
  14. ^ а б Капуто, П; Фредиани, М (2005). «Филогенетические отношения между однолетними и многолетними видами рода Cicer, как это следует из ITS последовательностей ядерной рибосомной ДНК». Biologia Plantarum . 49 (1): 47–52. DOI : 10.1007 / s10535-005-7052-1 . ЛВП : 2067/1309 . S2CID 26464651 . 
  15. ^ а б Croser, JS; Ахмад, Ф; Кларк, HJ; Сиддик, KHM (2003). «Использование дикого Цицера в улучшении нута - успехи, ограничения и перспективы». Австралийский журнал сельскохозяйственных исследований . 54 (5): 429–444. DOI : 10,1071 / AR02157 .
  16. ^ Бишт, IS; Кумар, К; Сингх, М. (2015). «Использование дикорастущих однолетних видов Cicer для расширения генофонда сортов нута». Селекция растений . 134 (2): 186. DOI : 10.1111 / pbr.12254 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Таксономия и биосистематика нута