Cелекция топинамбура (Helianthus tuber'osus L.)для нетрадиционного использования: ретроспектива, подходы и перспективы

Cелекция топинамбура (Helianthus tuber'osus L.)для нетрадиционного использования: ретроспектива, подходы и перспективы

Автор: Breton C., Киру С.Д., Bervill A., Анушкевич Н.Ю.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Генетические ресурсы, интрогрессия, иммунитет (к 130-летию со дня рождения Н.И. Вавилова)

Статья в выпуске: 5 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

В последнее десятилетие получило развитие промышленное и пищевое использование топинамбура ( Helianthus tuberosus L.). В то же время значительно расширились площади под этой культурой, особенно в азиатских странах. В связи с этим исследования топинамбура сосредоточены на получении новых сортов, в том числе с высоким содержанием определенных биохимических компонентов в клубнях или листьях и стеблях. Использование топинамбура как источника биотоплива, пищевых волокон, а также заменителя сахара для людей, нуждающихся в инсулине, очень перспективно. Несмотря на большое число разновидностей топинамбура (более 300) в разных странах, его генетическое разнообразие не столь велико (P.P. Wangsomnuk с соавт., 2011; R. Puttha с соавт., 2013), поскольку все размножаемые сорта основаны на внутривидовых гибридах или отборе сеянцев от самоопыления. Кроме того, из-за очень низкой самофертильности топинамбура его селекция и генеративное размножение малоэффективны. Опыт многолетних исследований разнообразия и селекционной работы с топинамбуром во многих странах показывает, что желаемый результат может быть достигнут только на основе межвидовой гибридизации. Скрещивание топинамбура с подсолнечником позволяет передавать в новые поколения признаки и свойства исходных форм и добиваться их улучшения при гетерозисе (L. Natali с соавт., 1998; C. Breton с соавт., 2010). Таким образом, мы можем с большой уверенностью сказать о реальности селекции топинамбура по целевым признакам на основе межвидовой гибридизации. Имеющийся опыт позволяет обозначить наиболее актуальные программы селекции топинамбура, в частности создание сортов для продовольственного использования, получения сырья для пищевой промышленности, применения в лечебных целях, для переработки в инулин, для кормопроизводства, биоэнергетических, технических и экологических целей и т.д. (M. Baldini с соавт, 2004; G.J. Seiler с соавт., 2004; R. Puttha с соавт, 2012; S. Favale с соавт., 2014). Собранного исходного материала достаточно для всех направлений селекции. Как важный ресурс рассматривается мобилизация генофонда топинамбура из разных генбанков. Эффективным инструментом таких исследований служат молекулярно-генетические технологии.

Еще

Топинамбур, подсолнечник, селекция, гибридизация, целевые признаки, пищевое и кормовое использование, техническое сырье, получение инулина, производство биоэтанола

Короткий адрес: https://sciup.org/142213854

IDR: 142213854   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.940rus

Список литературы Cелекция топинамбура (Helianthus tuber'osus L.)для нетрадиционного использования: ретроспектива, подходы и перспективы

  • Serieys H., Souyris I., Gil A., Poinso B., Bervillé A. Diversity of Jerusalem artichoke clones (Helianthus tuberosus L.) from the INRA-Montpellier. Genetic Resources and Crop Evolution, 2010, 8: 1207-1215.
  • Diederichsen A. Phenotypic diversity of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) germplasm preserved by the Canadian Genebank. Helia, 2010, 33(53): 1-16 ( ) DOI: 10.2298/HEL1053001D
  • Kiru S., Nasenko I. Use of genetic resources from Jerusalem artichoke collection of N. Vavilov institute in breeding for bioenergy and health security. Agronomy Research, 2010, 8: 625-632.
  • Wangsomnuk P.P., Khampa S., Wangsomnuk P., Jogloy S., Mornkham T, Ruttawat B., Patanothai A., Fu Y.B. Genetic diversity of worldwide Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) germplasm as revealed by RAPD markers. Genetics and Molecular Research, 2011, 10(4): 4012-4025 ( ) DOI: 10.4238/2011.December.12.4
  • Wangsomnuk P.P., Khampa S., Jogloy S., Srivong T., Patanothai A., Fu Y.-B. Assessing genetic structure and relatedness of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) germplasm with RAPD, ISSR and SRAP markers. American Journal of Plant Sciences, 2011, 2: 753-764 ( ) DOI: 10.4236/ajps.2011.26090
  • Atlagić J. Pollen fertility in some Helianthus L. species and their F1 hybrids with the cultivated sunflower. Helia, 1990, 13: 47-54.
  • Faure N., Serieys H., Bervillé A. Estimation of the risk of gene flow from cultivated sunflower to volunteer and wild Helianthus species in Europe. Agricultures & Environment, 2002, 89: 183-190.
  • Wangsomnuk P.P., Puangsomlee P., Khampa K., Jogloy S. Exogenous supplementation of growth regulators and temperature improves germination of dormant Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) seeds under in vitro and in vivo conditions. Journal of Applied Biological Sciences, 2015, 9(2): 23-30.
  • Eldridge S., Slaski J.J., Quandt J. Vidmar J.J. Jerusalem artichoke as a multipurpose сrop. Proc. Annual Meeting of the Canadian Society of Agronomy (abstracts). Edmonton, Alberta, 2005 July. Режим доступа: http://agronomycanada.com/download/me-etings/past_meetings/2005%20CSA%20Annual%20Meeting%20Abstracts.pdf. Без даты.
  • Nemeth G., Izsaki Z. Macro-and micro-element content and uptake of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). Cereal Research Communications, 2006, 34: 597-600.
  • Favale S., Ciolfi G., Moretti S. Optimization of bioethanol production from Jerusalem artichoke powder and fresh tubers. Global Advanced Research Journal of Microbiology, 2014, 3(5): 72-77.
  • Terzić S., Atlagić J. Nitrogen and sugar content variability in tubers of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus). Genetika, 2009, 41: 289-295 ( ) DOI: 10.2298/GENSR0903289T
  • Geng-Mao Z., Liu Z.-P., Ming-Da C., Shi-Wei G. Soil properties and yield of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) with seawater irrigation in North China plain. Pedosphere, 2008, 18: 195-202 ( ) DOI: 10.1016/S1002-0160(08)60007-7
  • Kays S.J., Nottingham S.F. Biology and chemistry of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). CRS Press, Boca Raton, Florida, 2008.
  • Curt M.D., Aguado P.I., Sanz M., Sanches G., Fernandes J. On the use of stalks of Helianthus tuberosus L. for the bio-ethanol production. Proc. Int. Conf. on Industrial Crops and Rural Development (abstracts). Mursia, Spain, 2005. Режим доступа: http://www.aaic.org/past-meeting-program-and-abstracts.html. Без даты.
  • Thanonkeo P., Thanonkeo S., Charoensuk K., Yamada M. Ethanol production from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosusL.) by Zymomonas mobilis TISTR548. African Journal of Biotechnology, 2011, 10(52): 10691-10697 ( ) DOI: 10.5897/AJB11.1680
  • Park J.M., Kim C.H. Ethanol production using whole plant biomass of Jerusalem artichoke by Kluyveromyces maxianus CBS1555. Appl. Biochem. Biotechnol., 2013, 169: 1531-1545 ( ) DOI: 10.1007/s12010-013-0094-5
  • Ge X.Y., Zhang W.G. A shortcut to the production of high ethanol concentration from Jerusalem artichoke tubers. Food Technology and Biotechnology, 2005, 43: 241-246.
  • Szambelan K., Nowak J., Jelen H. The composition of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosusL.) spirits obtained from fermentation with bacteria and yeasts. Engineering in Life Sciences, 2005, 5: 68-71 ( ) DOI: 10.1002/elsc.200400052
  • Hill J., Nelson E., Tilman D., Polasky S., Tiffany D. Environmental, economic and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS USA, 2006, 103: 11206-11210 ( ) DOI: 10.1073/pnas.0604600103
  • Stolzenburg K. Topinambur (Helianthus tuberosus L.) Rohstoff fur die Ethanolgewwinung. Forchheim, 2006.
  • Izdebski W. Jerusalem artichoke -potential and possibilities of use in power industry. TEKA Kom. Mot. Energ. Roln. -OL PAN , 2009, 9: 93-98.
  • Li L., Li L., Wang Y., Du Y., Qin S. Biorefinery products from the inulin-containing crop Jerusalem artichoke. Biotechnol. Lett., 2013, 35: 471-477 ( ) DOI: 10.1007/s10529-012-1104-3
  • Saengkanuk A., Nuchadomrong S., Jogloy S., Patanothai A., Srijaranai S. A simplified spectrophotometric method for the determination of inulin in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers. Eur. Food Res. Technol., 2011, 233: 609-616 ( ) DOI: 10.1007/s00217-011-1552-3
  • Kocsis L., Liebhard P., Praznik W. Einfluss des Erndetermins auf Knollegrosse und Trokensubstanzgehalt sowie Inulin-und Zuckerertrag bei Topinabursorten unterschiedcher Reifzeit (Helianthus tuberosus L.) in semiariden Produktionsgebiet Osterreichs. Pflanzenbauwissenschaften, 2008, 12(1): 8-21.
  • Puttha R., Jogloy S., Wangsomnuk P.P., Srijaranai S., Kesmala T., Patanothai A. Genotypic variability and genotype by environment interactions for inulin content of Jerusalem artichoke germplasm. Euphytica, 2012, 183: 119-131 ( ) DOI: 10.1007/s10681-011-0520-0
  • Puangbut D., Jogloy S., Vorasoot N., Srijaranai S., Kesmala T., Holbrook C.C., Patanothai A. Influence of planting date and temperature on inulin content in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). Australian Journal of Crop Science, 2012, 6: 1159-1165.
  • Puangbut D., Jogloy S., Vorasoot N., Patanothai A. Growth and phenology of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). Pakistan Journal of Botany, 2015, 47(6): 2207-2214.
  • Puangbut D., Jogloy S., Vorasoot N., Srijaranai S., Holbrook C.C., Patanothai A. Variation of inulin content, inulin yield, and water efficiency for inulin yield in Jerusalem artichoke genotypes under different water regimes. Agricultural Water Management, 2015, 152: 142-150 ( ) DOI: 10.1016/j.agwat.2015.01.005
  • Ruttanaprasert R., Jogloy S., Vorasoot N., Kesmala T., Rameshwar S.K. Holbrook C.C., Patanothai A. Effect of water stress on total biomass, tuber yield, harvest index and water efficiency in Jerusalem artichoke. Agricultural Water Management, 2016, 166: 130-138 ( ) DOI: 10.1016/j.agwat.2015.12.022
  • Saengthongpinit W., Sajjaanantakul T. Influence of harvest time and storage temperature on characteristics of inulin from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers. Postharvest Biology and Technology, 2005, 37(1): 93-100 ( ) DOI: 10.1016/j.postharvbio.2005.03.00
  • Назаренко М.Н., Бархатова Т.В., Кожухова М.А., Бурлакова Е.В. Изменение инулина в клубнях топинамбура при хранении. Научный журнал Кубанского ГАУ, 2013, 94(10). Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/izmenenie-inulina-v-klubnyah-topinambura-pri-hranenii. Дата обращения: 23.10.2017.
  • Barkhatova T.V., Nazarenko M.N., Kozhukhova M.A., Khripko I.A. Obtaining and identification of inulin from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers. Food and Raw Materials, 2005, 3(2): 13-22.
  • Breton C., Serieys H., Bervillé A. Gene transfer from wild Helianthus to sunflower: topicalities and limits. Oléagineux, Corp Gras, Lipids, 2010, 13: 104-114 ( ) DOI: 10.1051/ocl.2010.0296
  • Sossey-Alaoui K., Serieys H., Tersac M., Lambert P., Schilling E., Griveau Y., Kaan F., Bervillé A. Evidence for several genomes in Helianthus. Theor. Appl. Genet., 1998, 97: 422-430 ( ) DOI: 10.1007/s001220050912
  • Kays S.J., Kultur F. Genetic variation in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) flowering date and duration. HortScience, 2005, 40: 1675-1678.
  • Пасько Н.М. Селекция топинамбура. Труды по прикладной ботанике, селекции и генетике, 1974, 53(1): 231-246.
  • Щибря Н.А. Селекция топинамбура. В кн.: Теоретические основы селекции растений. М.-Л., 1937. T. 3: 162-175.
  • Давыдович С.С. Гибридизация топинамбура. Селекция и семеноводство, 1936, 6: 20-26.
  • Пасько Н.М. Завязываемость семян при межсортовых скрещиваниях топинамбура. Научные труды Майкопской опытной станции ВИР, 1973, Вып. 7: 78-91.
  • Puttha R., Jogloy S., Suriham B., Wangsomnuk P.P., Kesmala T., Patanothai A. Variations in morphological and agronomic traits among Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) accessions. Genet. Resour. Crop Evol., 2013, 60(2): 731-746 ( ) DOI: 10.1007/s10722-012-9870-2
  • Atlagić J., Dozet B., Skorić D. Meiosis and pollen viability in Helianthus tuberosus L. and its hybrids with cultivated sunflower. Plant Breeding, 111: 318-324 ( ) DOI: 10.1111/j.1439-0523.1993.tb00648.x
  • Janket A., Vorasoot N., Ruttanaprasert R., Kesmala T., Jogloy S. Genotypic variability of yield components and crop maturity in Jerusalem artichoke germplasm. SABRAO Journal of Breeding and Genetics, 2016, 48(4): 474-490.
  • Ruttanaprasert R., Banterng P., Jogloy S., Vorasoot N., Kesmala T., Kanvar R.S., Holbrook C.C., Patanothai A. Genotypic variability for tuber yield, biomass and drought tolerance in Jerusalem artichoke germplasm. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2014, 38(4): 570-580 ( ) DOI: 10.3906/tar-1310-43
  • Sawichka B., Michalek W. Evaluation and productivity of Helianthus tuberosus L. in the conditions of Central-East Poland. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 2005, 8(3): #42. Режим доступа: http:/www.ejpau.media.pl/volume8/issue3/art-42.html. Без даты.
  • Rodrigues M.A., Sousa L., Cabanas J.E., Arrobas M. Tuber yield and leaf mineral composition of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) grown under different cropping practices. Spanish Journal of Agricultural Research, 2007, 5: 545-553.
  • Frese L. Production and utilization of inulin. In: Cultivation and breeding of fructans/M. Suzuki, N.J. Shatterton (eds.). CRC Press, London, 1993: 303-315.
  • Baldini M., Danuso F., Turi M., Vanozzi G.P. Evaluation of new clones of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) for inulin and sugar yield from stalks and tubers. Ind. Crops Prod., 2004, 19(1): 25-40 ( ) DOI: 10.1016/S0926-6690(03)00078-5
  • Brkjaca J., Bodroza-Solarov M., Krulj J., Mikic A., Jeromela A.M. Quantification of inulin content in selected accessions of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). Helia, 2014, 37: 105-112 ( ) DOI: 10.1515/helia-2014-0009
  • Seiler G.J., Campbel L.J. Genetic variability for mineral element concentration of wild Jerusalem artichoke forage. Crop Sci., 2004, 44: 289-292 ( ) DOI: 10.2135/cropsci2004.2890
  • Le Page-Digivry M.-T., Barthe P., Garello G. Involvement of endogenous abscisic acid in onset and release of Helianthus annuus embryo dormancy. Plant Physiology, 1990, 92(4): 1164-1168 ( ) DOI: 10.1104/pp.92.4.1164
  • Maiti R.C., Vidyasagar P., Shahapur S.G., Ghosh S.K., Seiler G.J. Development and standardization of a simple technique for breaking seed dormancy in sunflower (Helianthus annuus L.). Helia, 2006, 29(45): 117-126 ( ) DOI: 10.2298/HEL0645117M
  • Sennoi R., Jogloy S., Saksirirat W., Patanothai A. Pathogenicity test of Sclerotium rolfsii, a causal agent of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) stem rot. Asian Journal of Plant Sciences, 2010, 9(5): 281-284 ( ) DOI: 10.3923/ajps.2010.281.284
  • Пасько Н.М. Межвидовая гибридизация топинамбура с подсолнечником. Бюллетень ВИР, 1980, 105: 85-88.
  • Марченко И.И. Гибриды топинамбура с подсолнечником. В сб.: Отдаленная гибридизация растений. М., 1960: 379-395.
  • Natali L., Giordani T., Polizzi E., Pugliesi C., Fambrini M., Cavallini A. Genomic alterations in the inter-specific hybrid Helianthus annuus ½ Helianthus tuberosus. Theoretical and Applied Genetics, 1998, 97: 1240-1247.
  • Давыдович С.С. Скрещивание топинамбура с подсолнечником. Селекция и семеноводство, 1947, 1: 33-37.
  • Давыдович С.С. Земляная груша. М., 1957.
  • Щибря Н.А. Перспективы использования гетерозиса в селекции топинамбура. В кн: Гетерозис в растениеводстве. Ставрополь, 1966: 83-101.
  • Пасько Н.М. Скрещиваемость топинамбура с подсолнечником. Мат. конф. молодых ученых. Адыгейск, 1971, т. 2: 172-177.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp