Тинопирум промежуточный - Thinopyrum intermedium

Тинопирум промежуточный
Thinopyrum intermedium field.jpg
Научная классификация редактировать
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Однодольные
Clade:Коммелиниды
Заказ:Poales
Семья:Poaceae
Подсемейство:Pooideae
Род:Thinopyrum
Разновидность:
Т. промежуточный
Биномиальное имя
Тинопирум промежуточный
(Ведущий) Баркуорт и Д. Дьюи

Тинопирум промежуточный, известный как промежуточный пырей,[1] это дерьмо -формирование многолетнее растение трава в Triticeae племя Pooideae родной для Европа и Западная Азия.[2]. Это часть группы растений, обычно называемых пырей из-за сходства их семенных головок или колосьев с мягкой пшеницей. Однако пырей обычно является многолетним, а пшеница - однолетним. Он получил Королевское садоводческое общество с Награда за заслуги перед садом.[3]

Испытания с промежуточным пырей, продукт которого зарегистрирован Земельный институт как «Kernza», показывают, что его можно выращивать как «многофункциональную» культуру, принося различные товары, а также экосистемные услуги. В то время как однолетние растения, такие как кукуруза, имеют тенденцию к истощению органическое вещество почвы и требуют затрат, многолетнее зерно, такое как промежуточный пырей, может давать урожай при строительстве органическое вещество почвы.[4][5]

Синонимы

Научные названия

Многие научные биномиальные имена были даны виду Thinopyrum intermedium. Было описано несколько видов или подвидов, основанных на различных морфологиях, таких как наличие или отсутствие опушение. Вот неполный список биномиальных синонимов для Тинопирум промежуточный:[6]

Agropyron aucheri
Agropyron ciliatiflorum
Агропирон джентри
Agropyron glaucum
Агропирон промежуточный
Agropyron podperae
Agropyron pulcherrimum
Agropyron trichophorum
Elymus hispidus
Elytrigia intermedia

Общие имена

Пырей промежуточный это наиболее широко используемое название для Тинопирум промежуточный В Соединенных Штатах. Название «промежуточный», вероятно, относится к высоте растения, которая обычно несколько короче, чем Thinopyrum ponticum известен под общим названием «пырей высокий».

Дикая трига это общее имя, которое было дано Тинопирум промежуточный исследователями в Институт Родейла. Название было призвано отличить разновидности этого вида, выведенные для использования в качестве многолетних зерновых культур, от корм сорта которые идентифицируются общим названием "пырей промежуточный". [7]

Kernza это торговая марка, принадлежащая Land Institute для обработанных зерен промежуточного пырей.[5]

Происхождение и распространение

Родной ареал пырей промежуточного звена простирается от центральной и юго-восточной Европы до Малая Азия. Хотя он был впервые завезен в Соединенные Штаты в 1907 году, первое успешное внедрение было связано с Кавказ область в 1932 году.[8] Растение теперь можно найти в диком виде по всей Западная часть США и Западная Канада.[6][9]

Тинопирум промежуточный лучше всего адаптирован к:[6][неудачная проверка ]

  • Регионы с годовым количеством осадков от 12 до 30 дюймов
  • Почва с pH между 5,6 и 8,4
  • Места с полным пребыванием на солнце
  • Широкий спектр почв, но с минимальной глубиной 16 дюймов.
  • В местах, где минимальная температура превышает -38 ° F

Использует

Корма

Тинопирум промежуточный один из самых продуктивных корм вид для западной части США. Поскольку он опаздывает относительно поздно, его можно эффективно выращивать в смеси с люцерна повысить его урожайность, долголетие и качество кормов. Он медленно отрастает после выпаса скота или скашивания, поэтому лучше всего подходит для выращивания одного урожая в год.[10] Если в год требуется несколько урожаев, другие виды будут более продуктивными. При правильном обращении насаждения могут сохраняться до 50 лет.

Среда обитания

Среда обитания за дикая природа - промежуточный пырей может быть отличным источником пищи для выпас и просмотр животные. Неубранная растительность является хорошей средой для гнездования некоторых птиц и водоплавающая птица. Как правило, это не инвазионное растение и хорошо сосуществует с местными видами растений.

Управление почвой

Контроль эрозии и восстановление земель дополнительные виды использования этого растения. Быстро устанавливается, образуя защитный коврик из корни и корневища даже при посеве на почвах, деградированных в результате земляных работ или добыча полезных ископаемых. В течение пяти лет насаждения произвели до 7000 фунтов сухой корневой массы на акр в верхних 8-дюймовых слоях почвы.[10] Обильное образование корней удерживает почву на месте и восстанавливает ее естественное плодородие за счет увеличения почвенный углерод.

Зерно

Тинопирум промежуточный это многолетнее зерно обрезать. В 1983 году Исследовательский центр Родейла оценил около 100 видов многолетних трав, чтобы выявить те, которые имеют хороший потенциал для развития в многолетние зерновые культуры. Пырей промежуточный был выбран как наиболее многообещающий вид на основе вкусовых качеств, простоты обмолота, большого размера семян, устойчивости к сокрушительный, жилье устойчивость, легкость сбора урожая и многолетний рост.[11] Промежуточный пырей по питательности аналогичен пшенице, а зерно можно измельчать в муку и использовать для пищевых продуктов, включая кексы, лепешки, блины, печенье, крекеры и хлеб. Некоторые продукты продаются под торговым наименованием Kernza.[12]

Производство семян

Хотя основное использование Тинопирум промежуточный как корм производство семян имеет важное значение, поскольку фермеры и владельцы ранчо продолжают закладывать новые насаждения, высаживая семена. В 1988 г. было собрано более 500 метрических тонн семян. Саскачеван в одиночку, хотя в последнее время урожай упал до менее 225 метрических тонн в этом Канадская провинция.[13] Средняя урожайность семян составляет около 330 фунтов с акра, но на ферме была достигнута урожайность до 880 фунтов с акра. Семена обычно выращивают рядами, расположенными на расстоянии от 30 до 36 дюймов. Широкое междурядье (относительно зерновых культур типа пшеница ) обеспечивает стабильный урожай семян от пяти до десяти лет. Без пробелов и случайных обработка почвы между рядами урожайность быстро снижается, поскольку популяция растений становится все более плотной за счет корневище распространять. Несмотря на это, Тинопирум промежуточный Некоторые до сих пор считают, что он уступает пшенице, поскольку его семена сравнительно крошечные.[14]

Селекция на производство зерна

Пырей промежуточный, Тинопирум промежуточный, широко гибридизированный с пшеницей, чтобы передать такие признаки, как устойчивость к болезням или многолетние растения.[15] Особый интерес вызывает передача пшенице устойчивости к листовой ржавчине и мучнистой росе.[16] Но попытки напрямую одомашнить этот вид в зерновую культуру не предпринимались до тех пор, пока в 1983 году сотрудники Исследовательского центра Родейла не начали оценивать коллекции.[17] В 1989 г., оценив 300 сборов, рабочие выбрали двадцатку лучших по урожайности зерна и качеству семян. Отобранным коллекциям было позволено скрещиваться, и в период с 1991 по 1994 год было оценено 380 потомков. Лучшие одиннадцать растений, плюс три из другой оценки, скрестились, что привело к началу второго цикла. Семена лучших растений второго цикла были переданы ученым в Земельный институт, где исследования продолжаются.

В 2001 и 2002 годах в Земельном институте были посажены семена первого и второго цикла селекции Исследовательского центра Родейла. Осенью 2003 г. были выкопаны 1000 отдельных растений и вегетативно размножены, чтобы получить по три клона каждого растения. 3000 полученных растений были случайным образом пересажены в поле на сетке три на три фута. Таким образом, генетические различия между растениями были отделены от влияния окружающей среды. В 2005 году со всех растений были собраны кочаны и обмолочены для удаления семян. Семена подсчитывали и взвешивали для определения урожайности на семенную головку и веса на семя. 50 растений с самым высоким урожаем и наибольшим размером семян были отобраны для скрещивания в 2004 году.[нужна цитата ]

Осенью 2004 г. было посажено 4000 потомков для установления второго цикла разведения в Земельном институте. В 2008 г. эти растения собирали отдельно с помощью косы и обмолачивали в комбайне. Снова были отобраны 50 лучших растений, на этот раз по урожайности с головы, размеру семян, короткостебельности и способности обмолота.

Описанные выше методы отбора позволили увеличить размер семян и урожайность примерно на 10-18% за цикл.[18] Но, возможно, большее значение имело открытие двух Менделевский черты. Первый - карликовый, в результате которого стебли примерно на 30 см короче, чем у растений дикого типа, и короткие прямостоячие листья (см. Фото). Во-вторых, более тонкое изменение формы головки, в результате чего появляются толстые, не хрупкие кочаны и семена немного большего размера (см. Рисунок). Обе эти черты, по-видимому, контролируются доминантными генами.

Весь процесс, упомянутый выше, называется массовым отбором, который заключается в разведении и отборе лучших особей для размножения следующего поколения. Однако массовое размножение - это процесс, в результате которого создаются большие количества генетически разнообразных особей. Из-за Тинопирум промежуточныйНекоторые считают, что ее нужно приручить, чтобы она напоминала пшеницу.[19]

Дело в том, что Тинопирум промежуточный Многолетняя трава важна в отношении ее использования в качестве зерна. Растение сохраняется, и его можно собирать из года в год, а его одомашнивание даст дополнительные три месяца сельскохозяйственных культур; его листья наиболее активны в те месяцы, когда мягкая пшеница неактивна: с июля по сентябрь. Несмотря на обещание, урожайность с акра Тинопирум промежуточный составляет 26% от урожая традиционной пшеницы. Из-за этого некоторые прилагают усилия для гибридизации пшеницы и Тинопирум промежуточный вместо попытки приручить Тинопирум промежуточный к более приемлемой доходности.[20]

Гибридизация с пшеницей

Попытки гибридизации Тинопирум промежуточный с пшеница тоже было сделано. У этого есть несколько явных преимуществ. Во-первых, есть многочисленные свидетельства того, что гибридизация Тинопирум промежуточный с пшеницей - это метод придания устойчивости к грибкам домашних растений пшеницы. Однако, какие именно гены защищают от каких грибов, еще не изучены. Thinopyum elongatum и Тинопирум промежуточный передают в общей сложности четыре гена устойчивости к листовой ржавчине, а Тинопирум промежуточный дает два гена мучнистой росы.[21] Есть доказательства того, что Тинопирум промежуточный также имеет сопротивление вирус мозаики полос пшеницы, то Aceria tosichella клещ Ячмень желтый карлик, и другие.[22] Эти переданные гены пшенице помогают повысить урожайность и повысить ее выносливость во время неблагоприятных условий окружающей среды. Второй, Тинопирум промежуточный также имеет гены, улучшающие хлебопечение при гибридизации мягкой пшеницы. Хотя это может показаться не важной характеристикой, лучший хлеб может означать больше калорий и кормить больше людей. Кроме того, хлеб, который дольше остается свежим, может предоставить больше возможностей для полноценного питания людей, и / или хлеб можно транспортировать в районы, где нет доступа к продуктам питания.[23]

Земельный институт работает над выращиванием жизнеспособной пшеницы и Тинопирум промежуточный гибрид с 2001 года, и было несколько успешных сортов, у которых было 14 Тинопирум промежуточный хромосомы и 42 хромосомы пшеницы. Эти гибриды обладают лучшими показателями урожайности и устойчивости, чем любой из их родителей, но они не могут получить широкого распространения из-за изменений климата во всем мире. Кроме того, с этими гибридами теряется многолетние растения. Эта потеря многолетия - обычная проблема при попытках гибридизации. У гибридов присутствуют все другие желаемые характеристики - крупные семена, хорошая урожайность и т. Д. - за исключением того, что растения приобрели слишком много характеристик пшеницы: они однолетние. Однако пересекает твердый пшеница и Тинопирум промежуточный привели к гибридам, которые, в дополнение к другим желаемым характеристикам, демонстрируют многолетние характеристики (повышенная сила роста, выносливость в холодную погоду, хороший урожай).[24] Есть две общие стратегии создания альтернативных зерновых культур. Одна из стратегий - приручить Тинопирум промежуточный путем массовой селекции и отбора для создания сорта, который имитирует размер семян и урожайность пшеницы, но сохраняет Thinopyum Intermediumестественная устойчивость, выносливость и многолетие. Другими словами, эта стратегия дает Тинопирум промежуточный более пшеничные характеристики. Вторая стратегия - гибридизация пшеницы с Тинопирум промежуточный создать сорт пшеницы, имитирующий Thinopyrum intermedium's устойчивость и многолетность, но сохраняет размер семян и урожайность пшеницы. Другими словами, эта вторая стратегия дает пшенице больше Thinopyrum intermedium-подобный характеристики. Исследователи надеются, что эти две стратегии будут развиваться и встретятся посередине.[19]

Галерея

  • Корни Тинопирум промежуточный (промежуточный пырей) по сравнению с пшеницей (слева на каждой панели).

  • Аномально толстые кочаны (крайний правый) по сравнению с головами растений дикого типа.

  • Новый посев пырей промежуточных в 30-дюймовые рядки.

  • Питомник пырей промежуточных.

  • Поле Тинопирум промежуточный- пырей промежуточный.

  • Молодые промежуточные растения пырея.

  • Карликовое растение (слева) по сравнению со стандартным растением (справа).

  • Генетически карликовое промежуточное растение пырей.

  • Для подготовки к уборке и обмолоту растения связывают в жгуты.

  • Пятьдесят выбранных растений (по 2 клона) выращивают изолированно, чтобы обеспечить случайное скрещивание.

  • Отдельные растения собирают и обмолачивают в комбайне.

  • Подкормка одного растения в делянку комбайном на обмолот.

Рекомендации

  1. ^ "Тинопирум промежуточный". Служба охраны природных ресурсов База данных РАСТЕНИЙ. USDA. Получено 9 декабря 2015.
  2. ^ Руководство по траве: Тинопирум промежуточный (пырей промежуточный) доступ 2013-01-31
  3. ^ "AGM Plants Март 2020 © RHS - ORNAMENTAL" (PDF). rhs.org.uk. Королевское садоводческое общество. Март 2020 г.. Получено 11 сентября 2020.
  4. ^ Пырей промежуточный. Зеленые земли Голубые воды. Дата обращения: 26 октября 2013.
  5. ^ а б Информация о торговой марке. Kernza. LegalForce. Дата обращения: 26 октября 2013.
  6. ^ а б c База данных USDA PLANTS
  7. ^ Дикая Трига
  8. ^ Информационный бюллетень по промежуточному пырей
  9. ^ Руководство Grass: карта распространения для Тинопирум промежуточный (в Северной Америке; интродуцированный вид). доступ 31.01.2013
  10. ^ а б Промежуточное руководство по росткам пшеницы
  11. ^ Ваггонер, П. и А. Шауэр. 1990. Пырей промежуточный как многолетнее зерно. п. 143-145. В: Дж. Яник и Дж. Э. Саймон (ред.), Достижения новых культур. Timber Press, Портленд, Орегон.
  12. ^ https://www.wired.com/2014/06/potato-bean/
  13. ^ Производство семян пырея промежуточного сорта
  14. ^ Беккер, Роберт (1991). «Композиционная, питательная и функциональная оценка пырей промежуточного звена». Журнал обработки и консервирования пищевых продуктов. 15 (1): 63–77. Дои:10.1111 / j.1745-4549.1991.tb00154.x.
  15. ^ Cox et al. 2002 Селекция многолетних зерновых культур. Критические обзоры в области растениеводства 21:51-91
  16. ^ Салина, Елена (июль 2015). «Промежуточная хромосома Thinopyrum в сортах мягкой пшеницы как источник генов, обеспечивающих устойчивость к грибковым заболеваниям». Euphytica. 204: 91–101. Дои:10.1007 / s10681-014-1344-5. S2CID  12410612.
  17. ^ А. Шауэр, 1990. Оценка зародышевой плазмы промежуточных зародышей пшеницы. Исследовательский центр Родэйла, Кутцтаун, Пенсильвания.
  18. ^ Кокс 2008
  19. ^ а б Дехаан, Ли (2014). «Текущие усилия по развитию многолетней пшеницы и одомашниванию Thinopyrum Intermedium как многолетнего зерна». Генетика и селекция: состояние дел, пробелы и возможности. 01: 72–89.
  20. ^ Кокс, Томас (август 2006 г.). «Перспективы развития многолетних зерновых культур». Бионаука. 56 (8): 649–659. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2006) 56 [649: PFDPGC] 2.0.CO; 2.
  21. ^ Салина, Елена (25 января 2015 г.). «Промежуточная хромосома Thinopyrum в сортах мягкой пшеницы как источник генов, обеспечивающих устойчивость к грибковым заболеваниям». Euphytica. 204 (1): 91–101. Дои:10.1007 / s10681-014-1344-5. S2CID  12410612.
  22. ^ Кокс, Томас (2006). «Перспективы развития многолетних зерновых культур». Бионаука. 56 (8): 649–659. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2006) 56 [649: PFDPGC] 2.0.CO; 2.
  23. ^ Гарг, Моника (2014). «Интрогрессия полезных генов от Thinopyrum intermedium к пшенице для улучшения качества хлебопечения». Селекция растений. 133 (3): 327–334. Дои:10.1111 / pbr.12167.
  24. ^ Дехаан, Ли (2014). «Текущие усилия по развитию многолетней пшеницы и одомашниванию Thinopyrum Intermedium как многолетнего зерна». Генетика и селекция: состояние дел, пробелы и возможности. 01: 72–89.

внешняя ссылка