Cycer -Cicer
| Cicer | |
|---|---|
|
|
| ciecierzyca roczna uprawna Cicer arietinum | |
Klasyfikacja naukowa 
|
|
| Królestwo: | Plantae |
| Klad : | Tracheofity |
| Klad : | Okrytozalążkowe |
| Klad : | Eudicots |
| Klad : | Rosidy |
| Zamówienie: | Fabale |
| Rodzina: | Fabaceae |
| Plemię: | Cicereae |
| Rodzaj: |
Cicer L. |
| Gatunek | |
|
|
|
|
Cicer to rodzaj zrodziny motylkowatych , Fabaceae i jedyny rodzaj znaleziony w plemieniu Cicereae . Jest włączony do IRLC , a jego rodzima dystrybucja obejmuje Bliski Wschód i Azję . Jej najbardziej znanym i jedynym udomowionym członkiem jest Cicer arietinum , ciecierzyca.
Gatunki uprawne
Obecnie jedynym uprawianym gatunkiem z rodzaju Cicer jest C. arietinum , potocznie zwana ciecierzycą.
Dzikiego progenitorowych z C. arietinum jest Cicer reticulatum . Ponieważ ciecierzyca wywodzi się z tej dzikiej rośliny, istnieje możliwość, że ten dziki protoplasta może zaoferować inne formy jadalnej ciecierzycy po udomowieniu. W dzikiej ciecierzycy ( C. reticulatum ) znaczna część dojrzałych strąków pozostaje nienaruszona, a ta cecha prowadzi do tego, że gatunek jest opisywany jako wstępnie przystosowany do udomowienia. Zasadniczo oznacza to, że funkcja jednej z jego cech może się zmieniać lub ewoluować w miarę udomowienia przodka. Oznacza to, że u tego gatunku można dostosować takie cechy, jak tekstura, rozmiar i, co najważniejsze, zawartość składników odżywczych. Udomowiona ciecierzyca jest uważana za niewrażliwą na jarowizację (może kwitnąć o każdej porze roku), podczas gdy dziki C. reticulatum wykazuje znaczny postęp kwitnienia (do 30 dni) w odpowiedzi na jarowizację, co oznacza, że roślina musiałaby rosnąć obszary, w których jest narażona na długotrwały okres zimna, zanim będzie mogła prawidłowo rosnąć.
Chociaż istnieje obietnica pewnego rodzaju procesu udomowienia, aby umożliwić i stworzyć nowe źródła pożywienia przez C. reticulatum , istnieje kilka problemów, które sprawiają, że udomowienie tego dzikiego gatunku jest dość trudne. Pierwszym z tych problemów jest to, że C. reticulatum może oferować jedynie ograniczoną adaptacyjną zmienność alleliczną w celu poprawy uprawy ciecierzycy. Również wąski zakres C. reticulatum sugeruje, że perspektywy poprawy zakresu adaptacyjnego udomowionej ciecierzycy są dość ograniczone. Niejednolita dystrybucja dzikiej rośliny, niewielka liczba nasion wytwarzanych przez roślinę i stosunkowo niska zmienność alleliczna w obrębie populacji (dzikiego przodka) powodują ochronę plazmy zarodkowej (zachowanie nasion lub tkanek, inaczej zwane żywymi zasobami genetycznymi roślin ) trochę trudne.
W przeszłości hodowla ciecierzycy napotykała problemy z powodu braku różnorodności genetycznej. Spowodowało to ograniczenia w wysiłkach na rzecz poprawy odporności na choroby, takie jak zaraza Ascochyta i więdnięcie Fusarium. Pojawiły się również problemy, takie jak owady podatne na przebijanie się przez strąki ciecierzycy i ograniczenia w zwiększaniu tolerancji na stresy abiotyczne, takie jak skrajna susza i ekstremalne temperatury. Aby naprawić te ograniczenia, niezbędne jest wprowadzenie alleli kontrolujących interesujące cechy z dzikiej plazmy zarodkowej w celu zwiększenia różnorodności genetycznej uprawianej ciecierzycy. Obecnie głównym źródłem nowej zmienności są bezpośredni przodek ciecierzycy C. reticulatum oraz jej międzypłodny gatunek siostrzany Cicer echinospermum . Introgresja jest nadal możliwa z bardziej odległych pul genów, ale należy przeprowadzić więcej badań nad tą możliwością. Jednak wąska zmienność dzikiego przodka ( C. reticulatum ) ciecierzycy i ograniczona liczba akcesorii C. reticulatum spowodowały potrzebę poszukiwania pożądanych alleli w innych, bardziej odległych gatunkach Cicer.
Odporność różnych bylin Cicer i potencjał poprawy roślin
Byliny cicer mają dużą odporność w określonych środowiskach w porównaniu z odpornością innych gatunków zielnych . Chociaż niektóre byliny Cicer są trudne do zebrania, przeprowadzono badania mające na celu poprawę kiełkowania określonych gatunków. Różne badania podkreślają specyficzną odporność i poprawę kondycji poszczególnych gatunków wieloletnich Cicer . Na przykład, jednym ze sposobów, w jaki Cicer canariense , gatunek wieloletni, był w stanie poprawić swoją kondycję, są eksperymenty naukowe.
Cicer canariense , gatunek wieloletni, charakteryzuje się obniżonym wschodem polowym z powodu twardej okrywy nasiennej. Jednakże różne metody, takie jak środki chemiczne skaryfikację ze stężonym kwasem siarkowym , jak również leczenie gorącej wody może być wykorzystane do poprawy kiełkowania . W jednym konkretnym badaniu uśpienie fizyczne zostało najskuteczniej przezwyciężone przez mechaniczną skaryfikację i zanurzenie w siarki. Więcej badań dotyczących rozwoju upraw może wprowadzić ten gatunek jako potencjalne źródło pożywienia.
Inny gatunek wieloletni, Cicer anatolicum , jest bardziej odporny na zarazę askochy ciecierzycy niż ciecierzyca uprawna. Dostęp do tej odporności jest zablokowany ze względu na bariery hybrydyzacyjne. Szczegółowe badanie hormonów endogennych wykazało, że międzygatunkowa produkcja hybryd może wystąpić, jeśli profile hormonów między hodowaną ciecierzycą a rośliną wieloletnią są zsynchronizowane. Dalsze eksperymenty na profilach hormonalnych mogą otworzyć bariery hybrydyzacyjne między współczesną ciecierzycą a Cicer anatolicum . Kolejną barykadą, którą można pokonać, jest niemożność uprawy określonych bylin Cicer w różnych częściach świata.
Wiele bylin i roślin jednorocznych Cicer rośnie w różnych środowiskach. Jak dotąd żaden z wieloletnich gatunków Cicer nie był z powodzeniem uprawiany w warunkach tropikalnych lub subtropikalnych, w których rosną roczne gatunki Cicer . Jeżeli pyłek gatunków wieloletnich może być zachowany do użytku w różnych częściach świata, w których rosną gatunki jednoroczne, wówczas techniki krzyżowania mogą być stosowane bardziej efektywnie. Tę trudność w używaniu wieloletniej plazmy zarodkowej można rozwiązać poprzez przeładunek żywotnego pyłku przez ocean. Jeśli ten problem miał być rozwiązany, więcej Cicer byliny mogą być sadzone w różnych częściach świata.
Innym ograniczeniem, które dotyka gatunki Cicer, jest robak Helicoverpa armigera , który jest jednym z największych problemów dla ich przetrwania. Odporność roślin żywicielskich jest skuteczną metodą zwalczania tych szkodników. Badania wykazały, że byliny, takie jak C. canariense i C. microphyllum, mają wysoką odporność na H. armigera w porównaniu z C. judaicum , rośliną jednoroczną. Więcej eksperymentów dotyczących krzyżowania może dostarczyć wskazówek na temat genetycznego pochodzenia białek odpowiedzialnych za tę odporność. Odporność na suszę jest kolejną opozycją do pokonania dla wielu bylin Cicer .
Około 90% ciecierzycy ( Cicer arietinum ) na świecie uprawia się przy bardzo małych opadach deszczu i gdzie susza jest znacznym ograniczeniem wzrostu. W badaniu oceniono odporność na suszę wielu bylin w porównaniu z jednorocznymi. Podczas testów wieloletnie dzikie gatunki Cicer odzyskały zdrowie po więdnięciu i wysuszeniu, a także tolerowały wysokie temperatury. Ze wszystkich badanych bylin krzyżowanie z Cicer anatolicum powinno być przetestowane ze względu na jego bliskie powinowactwo genetyczne do gatunku jednorocznego.
Te oporności i ulepszenia w genomie wieloletnich Cicer mogą być potencjalnym rezerwuarem wiedzy do badania genów, które przyczyniają się do cech bylin. Odporność na suszę i szkodniki wraz z naukową poprawą rozwoju upraw odgrywają ogromną rolę w ewolucji wielu bylin Cicer . Dalsze badania wymiany genetycznej i krzyżowania między bylinami Cicer mogą potencjalnie przynieść korzyści w zakresie cech współczesnych roślin uprawnych i dostarczyć rozległej wiedzy na potrzeby innowacji.
Ewolucja
Rodzaj Cicer składa się z wielu gatunków o różnych cechach, które czynią go interesującym kandydatem na roślinę spożywczą. Obecnie tylko jeden gatunek Cicer , współczesna ciecierzyca, jest udomowiony jako odmiana, ale istnieje wiele innych opcji, które naukowcy rozważają w celu dalszego udomowienia i ekspansji na rośliny wieloletnie. Jedną z najbardziej obiecujących opcji, która może prowadzić do ekspansji na rośliny wieloletnie, jest hybrydyzacja między gatunkami jednorocznymi i wieloletnimi. Jednak hybrydyzacja jest możliwa i/lub skuteczna tylko między pewnymi gatunkami, które nie zostały określone.
Pierwszym krokiem w tym rozszerzeniu jest zbadanie morfologicznych i genetycznych relacji między bylinami i rocznymi gatunkami Cicer w celu zidentyfikowania możliwych gatunków kandydujących. Niestety, badania wykazują wyraźne różnice morfologiczne między bylinami i rocznymi gatunkami Cicer, co wskazuje na trudności, jakie mogą wyniknąć z próby skrzyżowania tych gatunków w gatunki hybrydyzowane. Dokładniej, w badaniu badającym morfologię okrywy nasiennej w kilku określonych loci genów porównano gatunki jednoroczne i wieloletnie, które wykazały bardzo wyraźne różnice między dwiema gałęziami Cicer . Badania były w stanie stworzyć drzewa filogenetyczne śledzące rozbieżność genetyczną gatunków Cicer , a dane wskazują na „szybkie zróżnicowanie gatunkowe Monocicera, w tym adaptację do zaburzonego środowiska”, pokazując dużą odległość między rocznymi gatunkami ( Monocicer ) i wieloletnimi gatunkami Cicer .
Przeprowadzono dalsze badania nad tymi zależnościami, aby przeanalizować pokrewieństwo gatunków wieloletnich i jednorocznych, zarówno uprawnych, jak i dzikich, w 12 loci, aby zobaczyć, jak blisko są one spokrewnione. Naukowcom udało się zawęzić jeden gatunek wieloletni, C. incisum , który był bliżej spokrewniony z roślinami jednorocznymi niż inne gatunki wieloletnie. Badania wykazały również podobne wyniki w analizach genetycznych i filogenetycznych. Podczas gdy większość jednorocznych i wieloletnich gatunków tworzy klady monofiletyczne, C. incisum jest wyjątkiem od tej reguły. Innym gatunkiem występującym poza typowymi monofilami jest C. cuneatum , gatunek jednoroczny bliżej spokrewniony z gatunkiem wieloletnim C. canariense niż jakikolwiek inny gatunek jednoroczny. Te postępy we wspólnym trendzie filogenezy wskazują, że mogą istnieć bliscy krewni, którzy są kandydatami do dalszej uprawy. Istnieje znaczna odległość ewolucyjna między wspólnymi przodkami współczesnych gatunków wieloletnich i jednorocznych, ale badania te dają nadzieję, że istnieje możliwość uprawy gatunku wieloletniego jako rośliny spożywczej.
Hybrydyzacja
Hybrydyzacja, czyli rozmnażanie dwóch gatunków w celu stworzenia unikalnego potomstwa, jest szczególnie ważne w rozwoju nowych upraw żywności z istniejących gatunków. Ze względu na dane filogenetyczne i genetyczne zbadane i wytworzone w przeszłości, hybryda między wieloletnimi i jednorocznymi gatunkami Cicer jest obiecująca. Podjęto wiele kroków w celu poprawy technik i wyników hybrydyzacji między gatunkami wieloletnimi i jednorocznymi, ale okazało się, że trudno jest stworzyć zdolne do życia potomstwo z tych krzyżówek. Nic dziwnego, że krzyżowanie jednorocznych i wieloletnich bylin było stosunkowo łatwe. Inne badania wykazały pewien sukces w krzyżowaniu określonych jednorocznych i wieloletnich gatunków z tego rodzaju. Jedna szczególnie udana krzyżówka między „rocznym C. cuneatum i wieloletnim C. canariense ” wykazała „częściowo płodne o pośredniej morfologii” pokolenie F-1.
Sukces ten jest jednak determinowany przez to, który gatunek dostarcza każdej gamecie i dlatego stwarza pewne możliwe trudności w dalszej uprawie. Ta krzyżówka jest szczególnie interesująca, ponieważ jest jednym z nielicznych częściowych sukcesów krzyżówek wieloletnich i rocznych, które okazały się szczególnie trudne. Ponadto krzyżowane gatunki, C. cuneatum i C. canariense, zostały wcześniej określone jako gatunki siostrzane podczas analizy ewolucyjnej w ramach wcześniejszych badań.
Takie badania są w czołówce rozwoju wieloletniej rośliny spożywczej dla Cicer, która jest powiązana z jej nowoczesną odmianą, ciecierzycą. Rośliny wieloletnie mają przewagę w produkcji żywności, ponieważ są bardziej zrównoważoną opcją żywnościową niż uprawy jednoroczne. Jak widać, genetyczne i ewolucyjne relacje gatunków odgrywają kluczową rolę w rozwoju hybryd między gatunkami i można je wykorzystać do określenia dalszych relacji.