Біологія Helianthus annuus L

Біологічний документ BIO2005-01: Паралельний блокнот до критеріїв оцінки екологічного ризику, пов’язаних із рослинами з новими ознаками

annuus

Зміст

  • Частина А Загальні
    • А1. Контекст
    • А2. Сфера дії
  • Частина Б Біологія Росії H. annuusL.
    • B1. Загальний опис, вирощування та використання
    • В2. Центр походження виду
    • B3. Репродуктивна біологія H. annuus
    • B4. Генетичне вдосконалення, виробництво насіння та агрономічні практики
    • B5. Конкуренція між відростаннями H. annuus культивується і наступна культура
  • Частина С Подібні види H. annuus
    • C1. Міжвидова та міжродова гібридизація
    • С2. Ризик інтрогресії генетичного матеріалу H. annuus культивується у споріднених видів
    • C3. Короткий зміст екології споріднених видів H. annuus
  • Частина D Можливі взаємодії H. annuus з іншими формами життя протягом його життєвого циклу
    • Таблиця 1. Приклади можливих взаємодій H. annuus з іншими формами життя протягом його життєвого циклу
  • Частина E Подяки
  • Частина F Бібліографія

Частина А - Загальні

А1. Контекст

Управління біобезпеки рослин (BBV) Канадського агентства з контролю за харчовими продуктами (CFIA) відповідає за регулювання навмисного впровадження рослин з новими ознаками (PNT) в канадське середовище.

Критерії оцінки розроблені для використання з посиланням на специфічні для виду біологічні документи, які описують біологію виду, до якого належить модифікована рослина, та містять подробиці інших форм життя, з якими вона належить. Оцінка є частиною континууму досліджень, розробок, оцінки та потенційної комерціалізації рослин з новими ознаками.

А2. Сфера дії

Частина Б - Біологія Росії H. annuus L.

B1. Загальний опис, вирощування та використання

Рід Helianthus є частиною племені геліантей в межах родини складноцвітих. Сюди входять як однорічні, так і багаторічні види. Вирощуваний вид, H. annuus, більш відомий як соняшник. У природі є дикі види, тісно пов’язані з нею.

Суцвіття - це квіткова головка, що є характеристикою родини складноцвітих. У ньому міститься від 300 до 1000 квіток, але ця кількість може бути вищою у не олійних сортів. Трубчасті квіти, розташовані найближче до краю диска, розкриваються спочатку приблизно одночасно з язичковими квітами (або квіточками), які спочатку складаються біля бруньок трубчастих квітів. Послідовні кола, що складаються з одного-чотирьох рядів трубчастих квіток, відкриваються щодня протягом 5 днів і більше.

Орієнтація головки квітки мінлива. Те саме стосується його форми, яка може бути увігнутою, опуклою або плоскою.

Сімянка, або плід соняшнику, складається з насіння, яке іноді називають мигдалем, і неприклеєного перикарпа, який також називають шкаралупою або лушпинням. За відсутності запліднення сім'янки залишаються порожніми, без насіння. Їх розмір може варіюватися, довжина коливається від 7 до 25 мм, а ширина від 4 до 13 мм. Що стосується їх форми, вона може бути лінійною, овальною або майже круглою.

У Північній Америці соняшник спочатку вирощували переважно для силосу та, в меншій мірі, як джерело пекових зерен для птиці (Dedio et al., 1980). Лише після його повторного інтродукції з Росії він зацікавився потенційною олійною культурою (Putt, 1978). Оскільки це довгий сезон завод, його центр виробництва в Канаді розташований на півдні Манітоби і поширюється на північні американські штати; невеликі площі також обробляються в Саскачевані та Альберті. Його хороша стійкість до посухи та сприйнятливість до хвороб, зокрема склеротінії, роблять більш сухі регіони країни придатними для її вирощування.

Соняшник спочатку культивують заради його насіння, яке є одним з найважливіших джерел їстівної олії у світі. Кілька факторів пояснюють, чому соняшникову олію вважають олією преміум-класу: блідий колір, високий вміст ненасичених жирних кислот, відсутність ліноленової кислоти та трансжирів, нейтральний смак, висока стійкість до окислення та високий рівень диму. Окрім використання у кулінарії, олія використовується для виробництва маргарину, заправок для салатів, сумішей для немовлят, мастильних матеріалів, біопалива, гідравлічних рідин, мила, освітлювальних виробів та деяких видів фарб, лаків та пластмас. Залишковий шрот - це цінний корм для тварин, із вмістом білка від 50 до 60 відсотків. 100 .

Останніми роками в Канаді з’явилася нова тенденція: класичні сорти поступово поступаються місцем сортам, що не належать до олійних культур, сім’янки яких більші і містять менше олії, але більше білка. Ці насіння призначені для споживання людиною, як звичайні, смажені, солоні, так і у хлібобулочних виробах, цілі (в лушпинні) або у вигляді борошна. Вони також продаються як насіння для птахів або, у вигляді макухи, як корм для худоби з високим вмістом білка. Квіти дають жовтий барвник, а саму рослину можна використовувати як корм, силос або сидерат.

Деякі соняшники культивуються як декоративні рослини, і були вироблені сорти з екзотичним забарвленням.

В2. Центр походження виду

B3. Репродуктивна біологія H. annuus

Соняшник - це однорічна рослина, яка поширюється лише насінням і може спонтанно гібридизуватися з декількома спорідненими дикими/інвазивними видами (Burke et al., 2002). До 1960-х років сорти були алогогамними, і їх запилення забезпечувалось переважно комахами. Як і дика природа, вони були дуже несумісні з собою. Нинішні комерційні сорти соняшнику є самосумісними, але умови навколишнього середовища можуть впливати на ступінь самоплідності (Snow та ін., 1998).

Запилення здійснюють комахи, переважно бджоли. Пилок, будучи остистою, піддається цьому виду транспорту. Вітер відіграє незначну роль через відносно велику вагу пилку (Fick, 1978). Це залишається життєздатним протягом декількох днів. Хоча кожен квіточок є двостатевим, обидві частки рильця не відразу потрапляють під пилок пиляків того самого квіточки. Однак вони можуть запилюватися іншими квіточками тієї ж квіткової головки комахами, вітром або гравітацією.

В4. Генетичне вдосконалення, виробництво насіння та агрономічні практики

Перші роботи з генетичного вдосконалення використовували масовий або фенотиповий відбір, який полягає у відборі головки квітів відповідно до заданих характеристик. Оскільки соняшник є високоалогамним, запилення не було здійснено. Таким чином були створені різні сорти, відібрані на основі таких ознак, як стійкість до хвороб, вміст олії та певні характеристики насіння. Пізніше, в СРСР, у 20-х роках Пустовойт (1964) розробив набагато ефективнішу техніку, так званий метод "резервів". Він включає взяття насіння з різних квіткових голів і оцінку їх за різними ознаками в розпліднику протягом двох років, з відібраними головками квітів у подальшому контрольоване запилення. Ось так нам вдалося різко збільшити вміст олії в соняшнику, одночасно покращивши його врожайність.

Відкриття цитоплазматичної чоловічої стерильності Леклерком (1969) у Франції з подальшим виявленням генів, що відновлюють фертильність, дозволило повною мірою скористатися ефектом гетерозису. Тепер можна було виробляти насіння на 100%. 100 гібридів, а наприкінці 1960-х селекціонери швидко прийняли їх для включення до своїх селекційних програм.

Важливо контролювати бур’яни на ранніх стадіях росту, оскільки урожай не терпить конкуренції. Для цього використовуються або гербіциди, або механічне окопування міжрядь. Згодом, коли рослинний покрив густіший, конкуренція з боку бур’янів значно зменшується.

Для соняшнику рекомендується чотирирічна ротація, головним чином через високу сприйнятливість до склеротинії. Протягом наступних років уникайте інших дводольних культур, таких як квасоля, горох та ріпак, оскільки вони є потенційними господарями хвороби. Урожай також сприйнятливий до інших захворювань (наприклад, вертицилевого в’янення, іржі та пероноспорозу), але більшість сортів, що вирощуються в даний час, є принаймні частково стійкими. У разі фітофторозу це можна запобігти хімічним шляхом, тобто покриттям насіння фунгіцидом.

Вважається, що соняшники дозріли, коли нижня сторона квіткових головок жовта, а приквітки коричневі. Зазвичай проходить два тижні і більше, поки вологість не буде достатньо низькою, щоб забезпечити урожай. Заморожування або хімічна десикація прискорюють сушіння. Соняшник добре піддається обмолоту, а збирання врожаю відбувається в жовтні, коли вміст вологи в насінні становить менше 12%. 100 .

На цю культуру нападають різні комахи. Вирізані та дротяні черви після появи сходів можуть значно зменшити популяцію місцями. Листяний жук може спричинити сильну дефоліацію незабаром після появи сходів і згодом у стадії бутонів. Кілька зерноядних комах доставляють виноградарям важкий час. Соняшникова моль є постійною загрозою, оскільки вона переживає зиму в канадських преріях; однак поки що не рекомендується застосовувати хімічний метод контролю. Зовсім недавно соняшникова мошка та соняшниковий довгоносик створювали проблеми для виробників соняшнику, що не належать до олійних культур, у долині Червоної річки.

B5. Конкуренція між відростаннями H. annuus культивується і наступна культура

У випадку соняшнику, як і у випадку з іншими великомасштабними культурами, деякі насіння можуть бути втрачені під час збирання врожаю, особливо внаслідок стоячих обробок, проблема, яка особливо поширена, коли склероції рясніють. Ці насіння залишаються в ґрунті до наступного сезону, і вони проростають до або після висіву наступної культури. Відростання соняшнику іноді може сильно конкурувати з насіннєвою культурою, що вимагає хімічного або механічного контролю. Через короткий період спокою більшість відростань знищуються протягом наступного року, але деякі поховані насіння можуть прорости через два роки. На додаток до зменшення врожаю ураженої культури, відростання робить сівозміну менш ефективною при боротьбі з хворобами та комахами.

Частина С - Споріднені види H. annuus

C1. Міжвидова та міжродова гібридизація

  • споріднений вид стає інвазійним;
  • у споріднених видах вводиться нова ознака, яка ризикує порушити екосистему;

С2. Ризик інтрогресії генетичного матеріалу H. annuus культивується у споріднених видів

У випадку соняшнику з новою ознакою слід враховувати наслідки передачі генів від культивованих соняшників диким популяціям. Вираження нової риси диким соняшником може змінити його придатність або мати побічні ефекти на види, які з ним взаємодіють (Snow et al., 2003), або не мають суттєвого впливу на популяцію дикого соняшнику (Burke and Reiseberg, 2003).

C3. Короткий зміст екології споріднених видів H. annuus

У Канаді зустрічаються кілька багаторічних видів розділу Divaricati, що характеризуються наявністю кореневищ або бульб. Гібридизація між видами в межах секції є загальною і призводить до потомства, що демонструє різний ступінь поліплоїдії; межі виду недостатньо чітко визначені. H. maximiliani росте уздовж узбіч доріг, і восени його маси жовтих квітів привертають увагу. Іноді ми знаходимо біля нього кілька футів H. giganteus L. та H. nuttallii T і G.

Частина D - Можливі взаємодії H. annuus з іншими формами життя протягом його життєвого циклу

Таблиця 1 призначена як керівництво для заявників, яке слід використовувати при розгляді потенційних наслідків поширення PNC на нецільові організми.

Таблиця 1. Приклади можливих взаємодій H. annuus з іншими формами життя протягом його життєвого циклу.

Частина Е - Подяки

В.Дедіо, раніше селекціонер соняшнику з Морденської дослідної станції з сільського господарства Канади, написав цей документ.

Частина F - Бібліографія

Аріас, Д. М. та Л. Х. Різеберг. 1994. Потік генів між культурними та дикими соняшниками. Теорія. Заяв. Мітла. 89: 655-660.

Берк, Дж. М., К. А. Гарднер та Л. Х. Різеберг. 2002. Потенціал генетичного потоку між культурним та диким соняшником (Helianthus annuus) у Сполучених Штатах. Я. Бот. 89 (9): 1550-1552.

Берк, Дж.М. та Л.Х.Різеберг. 2003. Фітнес-ефекти трансгенної стійкості до соняшнику. Наука 300: 1250.

Кардон, П. В. 1922. Дослідження соняшнику. J. Am. Soc. Агрон. 14: 69-72.

Шарле, Л. Д., Г. Дж. Брюер та Б. Францман. 1997. Комахи соняшнику. В: Технологія та виробництво соняшнику. Агрон. 35. стор. 183-261. Ред. Шнайтер, А.

Dedio, W., J. A. Hoes, S. J. Campbell та A. P. Arthur. 1980. Виробництво насіння соняшнику. Опубл. 1687. Сільське господарство Канади, Оттава K1A0C7.

Фік, Г. 1978. Селекція та генетика. В: Наука і техніка соняшнику. Агрон. 19 стор. 279-338. Ред. Картер, Дж. Ф.

Пустовойт, В. С. 1964. Висновки роботи з селекції та насінництва соняшників. Агробіологія 5: 672-697. (Переклад Р. П. Ноулза, сільське господарство Канади, Саскатун, 1965).

Путт, Е. Д. 1978 р. Історія та сучасний світовий статус. В: Наука і техніка соняшнику. Агрон. 19. стор. 1-29. Ред. Картер, Дж. Ф.

Зайлер, Г. Дж. 1997. Анатомія та морфологія соняшнику. В: Технологія та виробництво соняшнику. Агрон. 35. стор. 67-111. Ред. Шнайтер, А.

Сноу, А. А., П. Моран-Пальма, Л. Х. Різеберг, А. Вшелакі та Г. Дж. Сейлер. 1998. Плодючість, фенологія та спокій насіння гібридів дикорослих культур F1 у соняшнику (Helianthus annuus, Asteraceae). Гірка. Дж. Бот. 85 (6): 794-801.

Уілан, E.D.P. 1978. Цитологія та міжвидова гібридизація. В: Наука і техніка соняшнику. Агрон. 19. стор. 339-369. Ред. Картер, Дж. Ф.

Уіттон, Дж., Д. Е. Вольф, Д. М. Аріас, А. А. Сноу та Л. Х. Різеберг. 1997. Персистенція алелів сортів у диких популяціях соняшників через п’ять поколінь після гібридизації. Теорія. Заяв. Ген. 95: 33-40.

Цей документ опубліковано Управлінням з біобезпеки рослин. Для отримання додаткової інформації, будь ласка, звертайтесь:

Управління з біобезпеки рослин
Канадське агентство харчової інспекції
59 Камелот Драйв
Непін, Онтаріо K1A 0Y9
Телефон: 613-773-2342
Факс: 613-228-6629