WikiDer > Cicer

Cicer

Cicer
культурный однолетний нут Cicer arietinum
культурный однолетний нут Цицер ариетин
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Eudicots
Clade:Росиды
Заказ:Fabales
Семья:Fabaceae
Племя:Cicereae
Род:Cicer
Л.
Разновидность[1]
Cicer distribution map.png

Cicer это род бобовые семья, Fabaceae, и единственный род, найденный в племени Cicereae. Он включен в IRLC, а его родное распространение Средний Восток и Азия. Самый известный и единственный прирученный член - Цицер ариетин, нут.

Культурные виды

В настоящее время единственный культивируемый вид рода Cicer является C. arietinum, широко известный как нут.[2]

Дикий прародитель C. arietinum является Цицер ретикулатум. Поскольку нут произошел от этого дикого растения, есть вероятность, что этот дикий предок может предложить другие формы съедобного нута после одомашнивания. У дикого нута (С. ретикулатум), значительная часть зрелых стручков остается нетронутой, и это свойство приводит к тому, что вид описывается как предварительно адаптированный к одомашниванию. По сути, это означает, что функция одной из его черт может измениться 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. Домашний нут считается нечувствительным к яровизации (он может цвести в любое время года), тогда как дикий нут С. ретикулатум показывает значительное опережение цветения (до 30 дней) в ответ на яровизацию - это означает, что растение должно будет расти в областях, где оно подвергается продолжительному холоду, прежде чем оно сможет нормально расти.[3]

Хотя есть обещание, что какой-то процесс приручения позволит создавать и создавать новые источники пищи за счет С. ретикулатум, есть несколько проблем, которые затрудняют одомашнивание этого дикого вида. Первая из этих проблем заключается в том, что С. ретикулатум может предложить только ограниченную адаптивную аллельную вариацию для улучшения урожая нута. Также узкий диапазон С. ретикулатум предполагает, 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 внутри популяций (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 привело к ограничению усилий по повышению устойчивости к таким болезням, как Ascochyta bight и Fusarium wilt. 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, с целью увеличения генетического разнообразия культивируемого нута. В настоящее время непосредственный предок нута, С. ретикулатум, и его интерфертильные сестринские виды Цицер эхиноспермум, являются основными источниками новых вариаций. Интрогрессия все еще возможна из более отдаленных генофондов, но эту возможность необходимо провести дополнительные исследования.[5] Но узкая разновидность дикого прародителя (С. ретикулатум) нута и ограниченное количество С. ретикулатум образцы вызвали необходимость искать желаемые аллели в других, более отдаленно связанных Cicer разновидность [6]

Сопротивления различных Cicer многолетние растения и потенциал для улучшения растений

Cicer многолетние растения обладают большой устойчивостью в определенных средах по сравнению с устойчивостью других травянистый разновидность. Хотя некоторые Cicer многолетние растения трудно собирать, были проведены исследования по улучшению прорастание определенных видов. Различные исследования подчеркивают специфические сопротивления и улучшения в фитнес особого Cicer многолетние виды. Например, один способ, которым Cicer canariense, многолетний вид, смог улучшить свою приспособленность с помощью научных экспериментов.

Cicer canarienseМноголетний вид, имеет пониженную всхожесть из-за твердой оболочки семян. Однако различные методы, например химические скарификация с концентрированным серная кислота а также обработка горячей водой может использоваться для улучшения прорастание. В одном конкретном исследовании физическое бездействие было наиболее эффективно преодолено механическими средствами. скарификация и погружение в серу.[7] Дополнительные исследования по развитию сельскохозяйственных культур могут представить этот вид в качестве потенциального источника пищи.

Еще один многолетний вид, Цицер анатоликум, сопротивляется аскохитоз нута превосходит 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 культивируемыми нут и многолетник синхронизированы.[8] Дальнейшие эксперименты с гормональными профилями могут открыть барьеры гибридизации между современным нутом и Цицер анатоликум. Еще одна преграда, которую можно преодолеть, - это неспособность выращивать определенные Cicer многолетние растения в разных частях света.

Много Cicer многолетние и однолетние растения растут в разных средах. Пока что ни один из многолетников Cicer виды были успешно выращены в тропических или субтропических условиях, в которых однолетние Cicer виды растут. 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. Эта сложность использования многолетника гермоплазма могут быть решены путем переправки жизнеспособной пыльцы через океан.[9] Если бы эта проблема была решена, больше Cicer многолетние растения можно было сажать в различных частях света.

Еще одно ограничение, влияющее на Cicer разновидность - совка Helicoverpa armigera, что является одной из самых больших проблем для их выживания. Устойчивость растения-хозяина является эффективным методом борьбы с этими вредителями. Исследование показало, что такие многолетние растения, как C. canariense и С. microphyllum иметь высокую устойчивость к Х. армигера в сравнении с C. Judaicum, однолетнее растение.[10] Дополнительные эксперименты по скрещиванию могут дать ключ к разгадке генетического происхождения белков, ответственных за эту устойчивость. Устойчивость к засухе - еще одно противодействие, которое нужно преодолеть многим Cicer многолетники.

Около 90% нута (Цицер ариетин) в мире выращивается с очень небольшим количеством осадков и там, где засуха является значительным препятствием для роста. В исследовании оценивалась устойчивость многих многолетних растений к засухе по сравнению с однолетними. При испытании многолетник дикий Cicer виды восстанавливались после увядания и высыхания, а также переносили высокие температуры. Из всех многолетников испытано скрещивание с Цицер анатоликум должны быть протестированы из-за его близкого генетического родства с однолетними видами.[11]

Эти сопротивления и улучшения в Cicer Геном многолетних растений может быть потенциальным резервуаром знаний для исследования генов, которые влияют на характеристики многолетних растений. Устойчивость к засухе и вредителям наряду с научными достижениями в развитии сельскохозяйственных культур играет огромную роль в эволюции многих Cicer многолетники. Дальнейшие исследования генетического обмена и скрещивания между Cicer многолетние растения потенциально могут улучшить характеристики современных продовольственных культур и предоставить обширные знания для инноваций.

Эволюция

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

Первым шагом в этом расширении является изучение взаимосвязи между многолетними и однолетними видами растений. Cicer морфологически и генетически для определения возможных видов-кандидатов. 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 с гибридными видами. Более конкретно, в исследовании, посвященном морфологии семенной оболочки в нескольких конкретных локусах генов, сравнивались однолетние и многолетние виды, которые показали очень четкие различия между двумя ветвями растения. Cicer.[12] В результате исследования удалось создать филогенетические деревья, отслеживающие генетическую дивергенцию Cicer видов, и данные указывают на «быструю видовую дифференциацию Моноцисер включая адаптацию к нарушенной среде », показывая большое расстояние между однолетними видами (Моноцисер) и многолетние виды 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 выделить один многолетний вид, C. incisum, который был более тесно связан с однолетними растениями, чем с другими многолетними видами.[13] Исследования также показали аналогичные результаты при генетическом и филогенетическом анализах. Хотя большинство однолетних и многолетних видов имеют тенденцию образовывать монофилетические клады, C. incisum является исключением из этого правила. Другой вид, который встречается вне типичных монофилий, - это C. cuneatum, однолетний вид, более близкий к многолетним видам C. canariense чем любой другой однолетний вид.[14] Эти отклонения от общей тенденции филогении указывают на то, что могут быть близкие родственники, которые являются кандидатами для дальнейшего культивирования. Между общими предками современных многолетних и однолетних видов существует значительная эволюционная дистанция, но это исследование дает надежду на то, что может существовать возможность выращивания многолетних видов в качестве продовольственной культуры.

Гибридизация

Гибридизация, или воспроизводство двух видов для создания уникального потомства, особенно важно при выведении новых пищевых культур из существующих видов. Из-за филогенетических и генетических данных, изученных и полученных в прошлом, гибрид между многолетним и однолетним Cicer вид перспективен. Было предпринято много шагов для улучшения методов и результатов гибридизации между многолетними и однолетними видами, но оказалось трудным 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 «ежегодного C. cuneatum и многолетник 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, виды скрещивались, 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 многолетних продовольственных культур для Cicer это связано с его современным сортом, нутом. Многолетние культуры имеют преимущество в производстве продуктов питания, потому что они более полезны. устойчивое питание вариант, 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]

Рекомендации

  1. ^ http://www.ildis.org/ ILDIS версии 6.05
  2. ^ van Oss, R .; Abbo, S .; Эшед Р. (2015). "Генетические отношения в Cicer Sp раскрывают доказательства генного обмена между культигеном и его диким предком ». PLOS ONE. 10 (10): e0139789. Bibcode:2015PLoSO..1039789V. Дои:10.1371 / journal.pone.0139789. ЧВК 4597980. PMID 26447951.
  3. ^ Abbo, S .; Van-Oss, R.P .; Гофер, А. (2014). «Одомашнивание растений против эволюции сельскохозяйственных культур: концептуальная основа для зерновых и зернобобовых культур». Тенденции в растениеводстве. 19 (6): 351–360. Дои:10.1016 / j.tplants.2013.12.002. PMID 24398119.
  4. ^ Пелег, З .; Шабтай, А .; Аббо, С. (2015). "Аллельное разнообразие между тремя дикими однолетними Cicer разновидность". Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур. 62 (2): 177–188. Дои:10.1007 / s10722-014-0141-2. S2CID 11311762.
  5. ^ Руркивал М., фон Веттберг Э.Дж. и Упадхьяя Х.Д. (2014). Изучение разнообразия зародышевой плазмы для понимания процесса одомашнивания в Cicer виды Использование маркеров SNP и DArT. PLoS ONE, 9.
  6. ^ а б c Abbo, S; Mesghenna, YT; ван Осс, Х (2011). «Межвидовая гибридизация в дикой природе. Cicer sp ". Селекция растений. 130 (2): 150–155. Дои:10.1111 / j.1439-0523.2010.01838.x.
  7. ^ Guma, I.R .; Медерос, М. А .; Guerra, A. S .; Рейес-Бетанкорт, Дж. А. (2010). «Оценка методов удаления закваски в Cicer canariense, многолетний дикий родственник нута ». Семеноведение и технология. 38 (1): 209–213. Дои:10.15258 / sst.2010.38.1.20.
  8. ^ Lulsdorf, M. M .; Yuan, H. Y .; Slater, S.M .; Ванденберг, А .; Хан, X .; Захария, Л. И .; Абрамс, С. Р. (2013). "Профили эндогенных гормонов во время раннего развития семян C. arietinum и C. anatolicum". Регулирование роста растений. 71 (2): 191–198. Дои:10.1007 / s10725-013-9819-2. S2CID 6692440.
  9. ^ Малликарджуна, Н., Койн, К., Чо, С., Райнерсон, С., Раджеш, П. Н., Джадхав, Д. Р., и Мюлбауэр, Ф. Дж. (2011). Сайсер. У диких родственников сельскохозяйственных культур: геномные и селекционные ресурсы (стр. 63-82). Springer Berlin Heidelberg.
  10. ^ Sharma, H.C .; Bhagwat, M.P .; Pampapathy, G .; Sharma, J. P .; Ридсдилл-Смит, Т. Дж. (2006). "Многолетние дикие сородичи нута как потенциальные источники устойчивости к Helicoverpa armigera" (PDF). Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур. 53 (1): 131–138. Дои:10.1007 / s10722-004-1951-4. S2CID 22863068.
  11. ^ Toker, C .; Canci, H .; Йилдирим, Т. (2007). «Оценка многолетних дикорастущих растений. Cicer виды на засухоустойчивость ». Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур. 54 (8): 1781–1786. Дои:10.1007 / s10722-006-9197-у. S2CID 21330897.
  12. ^ а б Джавади, Ф; Ямагути, Х (2004). "RAPD и изменение морфологии семенной оболочки у однолетних и многолетних видов рода. Cicer Л. ". Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур. 51 (7): 783–794. Дои:10.1023 / b: gres.0000034584.43689.f1. S2CID 35822748.
  13. ^ а б Судупак, Массачусетс; Кенс, А (2004). «Генетические связи между многолетними и однолетними Cicer виды, произрастающие в Турции, по данным аллозимов ". Генетические ресурсы и эволюция сельскохозяйственных культур. 51 (3): 241–249. Дои:10.1023 / б: gres.0000024009.50555.e8. S2CID 21478760.
  14. ^ а б Caputo, P; Фредиани, М (2005). «Филогенетические взаимоотношения между однолетними и многолетними видами рода. Cicer как следует из ITS последовательностей ядерной рибосомной ДНК ". Biologia Plantarum. 49 (1): 47–52. Дои:10.1007 / s10535-005-7052-1. S2CID 26464651.
  15. ^ а б Croser, JS; Ахмад, Ф; Кларк, HJ; Сиддик, KHM (2003). "Использование диких Cicer в улучшении нута - успехи, ограничения и перспективы ». Австралийский журнал сельскохозяйственных исследований. 54 (5): 429–444. Дои:10.1071 / AR02157.
  16. ^ Бишт, IS; Кумар, К; Сингх, М. (2015). "Эксплуатация дикого однолетнего Cicer видов для расширения генофонда сортов нута ». Селекция растений. 134 (2): 186. Дои:10.1111 / pbr.12254.

внешняя ссылка