Семена Рапс, ко́льза (Brássica nápus)

Семена Рапс, ко́льза (Brássica nápus)

Цена за пакет из 20 семян.

Рапс или ко́льза (лат. Brássica nápus) — вид травянистых растений рода Капуста семейства Капустные или Крестоцветные (Brassicaceae). Важная масличная культура; экономическое значение рапса к концу XX века существенно выросло в связи с тем, что он начал использоваться для получения биодизеля.

Канадские сорта рапса с пониженным содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов (англ.)русск. именуются «канола». Растительное масло из этих сортов обладает повышенными потребительскими свойствами (в частности, отсутствуют неприятный привкус и зеленоватый оттенок).

Систематика и происхождение

Особый интерес для генетиков представляет происхождение рапса. В диком виде это растение не встречается. В культуре был известен за 4 тысячи лет до н. э. Полагают, что рапс произошёл от скрещивания озимой или яровой сурепицы (Brassica campestris) с капустой огородной (Brassica oleracea).

Относительно места происхождения рапса до сих пор нет единого мнения. Большинство ботаников относят род Brassica и, в частности, рапс, к средиземноморскому центру происхождения культурных растений. Дикорастущий рапс неизвестен, но во многих странах Европы, Азии, Америки и Северной Африки рапс встречается в одичалом состоянии как сорняк.

По мнению Е. Н. Синской, рапс происходит из Европы. Его родина — Англия и Голландия, откуда он в XVI веке распространился в Германию, затем в Польшу и Западную Украину. В России как масличную культуру его начали возделывать с начала XIX века.

Во многих странах под названием «рапс» объединяют несколько видов этого семейства: собственно рапс, сурепицу, горчицу сарептскую, сизию и т. д.

Рапс — естественный амфидиплоид, в происхождении которого участвовала сурепица (2n = 20, геном АА) и капуста (2n = 18, геном CC).

Морфобиологические особенности

Ботаническая иллюстрация из книги Köhler’s Medizinal-Pflanzen, 1887

Морфологические признаки

Корень стержневой, веретеновидный, утолщённый в верхней части, разветвлённый. Основная часть разветвлённых корней сосредоточена на глубине 20—45 см, но к периоду созревания семян может распространяться и в горизонтальном направлении. Толщина корня до 3 см, он проникает в почву до 3 м у рапса озимого и до 2 м у ярового.

Стебель прямостоячий, округлый, разветвлённый с 12—25 ветвями первого и последующего порядков. Высота стебля 60—190 см, толщина 0,8—3,5 см. Окраска стебля зелёная, тёмно-зелёная, сизо-зелёная, он покрыт восковым налётом.

Плодоносящие растения. Белоруссия

Листья очерёдные, черешковые, в нижней части стебля лировидно-перистонадрезанные с овальной или округлой тупой верхней долей, иногда слабоволнистой, образуют компактную прикорневую розетку; средние листья — удлинённо-копьевидные; верхние — удлинённо-ланцетные, сидячие, цельнокрайные с расширенным основанием, на ¹⁄₃—²⁄₃. Поэтому рапс легко отличить от других представителей рода Капуста. Листья сине-зелёные или фиолетовые, неопушённые или слегка волосистые с восковым налётом. Различаются сильнооблиственные и слабооблиственные формы.

Цветки собраны в кистевидные (щитковидные) рыхлые соцветия. Цветок с четырьмя жёлтыми лепестками и эллиптически-яйцевидными чашелистиками, цветоножкой, шестью тычинками (из которых две наружные короче внутренних) и одним пестиком с головчатым рыльцем. У основания коротких тычинок расположены два нектарника. Завязь верхняя, двугнёздная, с 20—40 семяпочками.

Плод — узкий прямой или слегка согнутый стручок, расположенный под прямым или тупым углом по отношению к стеблю, длиной 6—12 см, шириной 0,4—0,6 см. Створки стручка гладкие или слабобугорчатые. По длине стручка проходит плёнчатая перегородка, заканчивающаяся в бессемянном носике. В стручке 25—30 семян округло-шаровидной формы, слегка ячеистых, серовато-чёрной, чёрно-сизой или тёмно-коричневой окраски. Семена очень мелкие, диаметр семени 0,9—2,2 мм, масса 1000 семян 2,5—5 г у рапса ярового и 4—7 г у озимого. Семена сохраняют всхожесть 5—6 лет.

Биологические особенности

Цветущие посевы рапса

Вздутия корней рапса, вызванные Plasmodiophora brassicae

Рапс — однолетнее растение длинного дня, холодостойкое, требовательное к влаге и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. При укорочении светового дня вегетативная масса увеличивается, а семенная продуктивность снижается. У рапса различают озимые и яровые формы. Размножается рапс семенами. Семена рапса ярового прорастают при температуре 1—3 °C, (озимого — 0,1 °C), всходы переносят заморозки до −5 °C (взрослое растение до −8 °C), оптимальная температура для прорастания 14—17 °C. Рост и развитие растений до фазы стеблевания происходят медленно. В это время образуется мощная корневая система и розеточные листья. Диаметр розетки у рапса озимого должен быть 30—60 см: недостаточно развитые растения погибают зимой.

Рапс озимый сильно повреждается ледяной коркой, страдает от выпирания, вымокания, бактериоза корней. Весной через 2 недели после отрастания начинаются фазы стеблевания и бутонизации. Период бутонизации — цветения продолжается 20—25 дней, цветение — 25—30 дней. От конца цветения до созревания семян проходит 25—35 дней. Вегетационный период у рапса озимого составляет 290—320 дней, у ярового — 80—120 дней.

Сорта рапса озимого делят на позднеспелые — более 310 дней, среднеспелые — 280—310, раннеспелые — до 280 дней; ярового: позднеспелые — более 110 дней, среднеспелые — 90—110, раннеспелые — менее 80 дней.

Всходы появляются на четвёртый — шестой день после посева, цветение начинается на сороковой — пятидесятый день после появления всходов. Сумма активных температур, необходимая для формирования урожая семян, 1800—2100 °C, зелёной массы — 780—800 °C. За период вегетации рапс потребляет в 1,5—2 раза больше воды, чем зерновые культуры. Поэтому в засушливые годы его урожайность сильно снижается, хорошие урожаи рапс даёт на умеренно засолённых почвах с кислотностью, близкой к оптимальной (pH 6,5—6,8). Рапс не переносит сырые почвы с близким залеганием грунтовых вод, заболоченные и тяжёлые глинистые участки. Он предъявляет высокие требования к плодородию почвы, поэтому отзывчив на внесение минеральных удобрений.

Наиболее опасные вредители рапса — крестоцветные блошки, рапсовый пилильщик, рапсовый цветоед, капустная тля. К наиболее распространённым болезням рапса относятся альтернариоз, мучнистая роса, ложная мучнистая роса, чёрная ножка, корневые гнили.

Биология цветения и оплодотворения

По способу опыления рапс — факультативный самоопылитель. Перекрёстное опыление в разных условиях выращивания достигает 30 %. Пыльца переносится в основном насекомыми. Апомиксис встречается у всех сортов и нередко. Часто в цветке раньше созревает яйцеклетка. Пыльца в это время находится в фазе гаметогенеза. У рапса зрелая пыльца двухъядерная, состоит из вегетативного и генеративного ядер. При прорастании пыльцевого зерна происходит деление генеративного ядра и образование двух спермиев. Пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка за 20—30 минут, слияние гамет продолжается 2—3 часа.

Цветение начинается рано утром с нижней части соцветия и продолжается весь день, особенно при влажной погоде. Яйцеклетка сохраняет способность к оплодотворению в течение четырёх — семи суток с момента раскрытия цветка. У пыльцы жизнеспособность высокая, в стерильных условиях и при пониженной температуре она сохраняется в течение одного года. При стрессовых условиях (засуха, повышенная температура, заморозки) жизнеспособность её падает, что ведёт к появлению апомиктов.

При раскрытии цветка первым появляется рыльце пестика, затем чашелистики; лепестки удлиняются, и пестик снова оказывается внутри цветка — ниже или на уровне пыльников. У многих сортов рапса встречается селективное оплодотворение, обусловленное разной скоростью роста пыльцевых трубок. При переопылении необходимо обращать внимание на одновременность цветения сортов, поскольку различия по этому признаку могут быть существенными.

Жирокислотный состав

В масле семян рапса содержатся следующие жирные кислоты: пальмитиновая (C16 : 0), здесь и далее C16 — число углеродных атомов в скелете молекулы, второе число — количество двойных связей углерод-углерод в молекуле, стеариновая (C18 : 0), олеиновая (C18 : 1), линолевая (C18 : 2), линоленовая (C18 : 3), эйкозановая (C20 : 1), эруковая (C22 : 1)^[4].

Генетика

В результате пахигенного анализа было установлено, что у рода Brassica шесть типов хромосом (n=6). Их обозначили буквами A, B, C, D, E, F. Эти типы хромосом встречаются у большинства видов рода, повторяясь в разном числе. Хромосомный состав исходных форм рода выглядит следующим образом:

Brassica nigra (n = 8) — ABCDDEEF;

Brassica oleracea (n = 9) — ABBCCDEEF;

Brassica campestris (n = 10) — AABCDDEFFF.

Рапс произошёл в результате скрещивания сурепицы (n = 10, геном AA) с капустой (n = 9, геном CC) и последующего удвоения числа хромосом. В его кариотипе 38 хромосом (n = 19, геном AACC), которые имеют следующее сочетание в половых клетках: AAABBBCCCDDDEEEFFFF.

Большинство признаков рапса в первом поколении наследуется промежуточно, в F2 возможны трансгрессии и аддитивные эффекты. Это относится к таким признакам, как высота стебля, число и размер листьев, число ветвей первого порядка, число стручков на растении и ветвях первого порядка, размер розетки, продолжительность вегетационного периода, зимостойкость, засухоустойчивость, содержание белка в зелёной массе и др. Между накоплением масла и белка в семенах существует обратная корреляция. Антоциановая окраска черешков листьев и стебля и наличие воскового налёта, как правило, доминируют. Наследование растрескиваемости стручков и осыпаемости семян, зависящее от ряда факторов, изучено недостаточно.

Наследование содержания эруковой кислоты

Одна из основных целей при создании сортов пищевого направления — увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества, которое прежде всего определяется отсутствием в составе жирных кислот эруковой кислоты, которая не полностью разлагается в организме, что может быть причиной отложения жиров в мышцах и поражения миокарда. Есть данные, что содержание эруковой кислоты контролируется двумя генами, действующими аддитивно. В недавно проведенных исследованиях установлено, что содержание эруковой кислоты контролируется 5 аллелями с аддитивным действием: е, Ef, Eb, Еe, Ed. Обнаружена зависимость содержания эруковой кислоты от её количества в материнском растении. При анализе реципрокных комбинаций более высокое её содержание оказывается в скрещиваниях, где материнское растение высокоэруковое. Во втором поколении наибольшее число безэруковых и низкоэруковых растений выщепляется в комбинациях, в которых материнским растением служил безэруковый сорт. Безэруковые сорта менее продуктивны.

Наследование гликозинолатов

Шрот и жмых, получаемые путём экстрагирования или прессования масла из семян рапса, содержат до 42 % белка, отвечающего нормам ФАО по аминокислотному составу. Однако его ценность ограничивается наличием серосодержащих соединений— гликозинолатов, которые представляют собой гликозиды масла и являются производными аминокислот, под воздействием фермента мирозиназы они расщепляются в организме животных на ядовитые продукты. На их накопление влияют условия выращивания и место прикрепления стручка к стеблю. Впервые гликозинолаты были обнаружены у польского сорта Броновски. Установлено, что особое влияние на характер наследования гликозинолатов оказывает цитоплазма. Уровень гликозинолатов возрастает с увеличением массы 1000 семян. Содержание гликозинолатов и эруковой кислоты наследуется независимо друг от друга.

Наследование устойчивости к поражению болезнями

У рапса наследование этого признака изучено слабо. В большинстве случаев доминирует устойчивость.

Задачи и направления селекции

В настоящее время основные направления в селекции рапса пищевое, техническое и кормовое. Ряд признаков, по которым проводят отбор, общие для всех направлений селекции. Это высокая урожайность высокомасличных и высокобелковых семян, скороспелость, устойчивость к растрескиванию стручков, осыпанию и полеганию, к стрессам, поражению болезнями и вредителями. Сорта должны обладать стабильной урожайностью по годам, а рапс озимый — высокой морозостойкостью.

Селекция рапса пищевого направления

При создании сортов пищевого направления к основным задачам следует отнести увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества. Важное значение в селекции рапса этого направления имеет окраска семян. Предпочтительны желтосемянные сорта, поскольку они отличаются повышенным содержанием масла и белка и низким — клетчатки. Следующая перспективная, но труднореализуемая задача селекции — создание сортов типа 000, то есть безэруковых, низкогликозинолатных и желтосемянных. У желтых семян более тонкая оболочка, чем у темноокрашенных, у них проще определить степень созревания, кроме того, шрот из них обладает более высоким качеством. В последние годы селекция развивается в направлении создания сортов с оптимальным содержанием масла. Основная задача при создании сортов пищевого направления — отсутствие в масле эруковой кислоты, нежелательно и высокое содержание линоленовой, придающий ему прогорклый вкус. Для сортов пищевого направления желательно высокое содержание олеиновой (до 70 %) и линоленовой — заменить на линолевую (до 25 %) кислот. Для рапсового масла, используемого в производстве маргарина, для обеспечения твёрдости жиров необходимо повышенное содержание пальмитиновой и стеариновой кислот, а также жидких жиров олеиновой кислоты. Селекция на оптимальный состав жирных кислот затруднена тем, что их синтез обеспечивает сложная полигенная система с множественными аллелями в локусах. Скармливаемые животным отходы маслобойной промышленности должны не только обладать повышенным содержанием белка, но и не содержать гликозинолатов.

Селекция рапса технического направления

На ранних этапах селекции рапса (60-е годы XX в.) основное внимание уделяли создание сортов технического направления. Для технического использования необходимы сорта, содержащие в своём составе те или иные жирные кислоты. Например, технические масла (гидравлическое и смазочное) и биотопливо должны обладать высоким содержанием эруковой кислоты, а предназначенные для производства синтетических моющих средств и парфюмерной продукции — лауриновой.

Селекция рапса кормового направления

Для кормового направления необходимы сорта с высоким качеством как семян, так и зелёной массы, повышенным содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу, и низким уровнем гликозинолатов. Кроме того, селекцию рапса ведут с учётом решения следующих важных задач.

Селекция на урожайность (семенную продуктивность)

Это направление предусматривает создание форм и сортов с широкой экологической приспособляемостью, увеличение потенциальной продуктивности за счёт улучшения структуры и функционирования фотосинтетического аппарата и распределения ассимилятов. При селекции на зелёный корм обращают внимание на высокий урожай зелёной массы, облиственность, интенсивность роста (особенно в начальный период) и отрастание после скашивания, отзывчивость на удобрения, устойчивость к полеганию, болезням и вредителям, содержание каротина, белка, минеральных веществ и сухого вещества в зелёной массе, отсутствие гликозинолатов.

Селекция на зимостойкость для рапса озимого

Понятие «зимостойкость» очень широкое, оно включает в себя способность растений противостоять комплексу различных неблагоприятных воздействии внешней среды на протяжении осенне-зимнего и ранневесеннего периодов (действие низких отрицательных температур, зимние оттепели и весеннее оттаивание с резким переходом к морозам, вымокание и выпревание, весенняя физиологическая засуха в неоттаявшей или холодной почве). Оценку и отбор на зимостойкость проводят по таким признакам, как высота точки роста, форма и мощность осенней розетки, темпы осеннего и весеннего роста, продуктивность сухого вещества растений перед уходом в зиму. Отбор растений рапса озимого, рано прекращающих осенний прирост, способствует выделению более зимостойких генотипов.

Создание сортов с укороченным вегетационным периодом

Селекция на скороспелость может быть успешно решена, если она основана на привлечении исходного материала мирового и отечественного ассортимента, предварительно изученного на селектируемый признак в тех условиях, для которых создаётся сорт. Более скороспелые сорта имеют ряд преимуществ перед обычными, к которым можно отнести уход от заморозков, засухи, поражения болезнями и насекомыми. У рапса ярового к позднеспелым относят сорта с продолжительностью вегетационного периода более 110 дней, среднеспелым −90…110 дней, раннеспелым — менее 80 дней. Важная задача в селекции как озимого, так и ярового рапса - создание сортов, устойчивых прежде всего к таким болезням как мучнистая роса, серая гниль, альтернариоз и т. д. Гармоничное комбинирование всех этих показателей позволяет создать хороший сорт, при этом основную роль играют качественные показатели.

Исходный материал

Важнейший источник исходного материала для селекции рапса — коллекция ВИР, в которой собрано более 500 образцов рапса и 220 образцов сурепицы.

Большую роль в селекции рапса играет использование других культур семейства крестоцветных: капусты, сурепицы, брюквы, турнепса, горчицы сарептской, редьки масличной, редечно-капустных гибридов. Капуста служит источником таких признаков, как устойчивость к ложной мучнистой росе, пониженное содержание эруковой кислоты. Гибридизация рапса с редькой масличной, иммунной ко многим грибным болезням, позволяет получать устойчивые к ним формы. Редечно-капустные гибриды, особенно созданные с привлечением редьки масличной, не поражаются килой и ложной мучнистой росой. Ценньм исходным материалом, используемым в селекции рапса, являются мутанты, гаплоиды, анеуплоиды и искусственные полиплоиды.

Методы селекции

Отбор из местных и зарубежных образцов и популяций. Как метод широко применялся в нашей^{[какой?]} стране на начальных этапах работы с рапсом. Наиболее простои и доступный вид отбора- массовый отбор растений до цветения по фенотипу и затем совместный посев семян отобранных растений. Метод дает возможность работать с большими популяциями при небольших затратах труда, однако он не позволяет контролировать селектируемые гены.

Пример использования этого метода создание отечественного сорта Золотонивский. Для решения специфических задач, например изменения состава жирных кислот в масле рапса, используется метод рекуррентного отбора, который позволяет постепенно повышать частоту генов, контролирующих селективные признаки. Отбор сочетают с другими методами селекции. Так, сорта Оредеж 2, Радикал были получены методом индивидуально-семейного отбора, сорт СибНИИК 198 тем же методом в сочетании с инбридингом. Внутривидовая гибридизация. Этот метод преобладает в селекции рапса, так как сорта и формы его легко скрещиваются друг с другом. Применяют простую гибридизацию, беккроссирование, переопыление трёх сортов и более, а также ступенчатые скрещивания. Используют также метод однократного насыщения гибридов F1 сортами интенсивного типа. Например, канадский сорт Profit был получен методом педигри по сложной схеме ступенчатых скрещиваний, сорт АНИИЗиС-1 —внутривидовой гибридизацией сортов Line и Наппа с последующим отбором на продуктивность и качество семян.

Отдаленная гибридизация

Этот метод используют в том случае, когда исчерпан резерв изменчивости и нет источников или доноров каких-либо хозяйственно ценных признаков в пределах вида. Межвидовая гибридизация в сочетании с отбором является эффективным методом создания исходного материала для селекции рапса на качество масла и семенную продуктивность. Без дополнительных усилий, в том числе без колхицинирования, можно получить большой резерв изменчивости для селекционной работы. Этот метод широко применяют за рубежом — в Швеции, Канаде, Германии. Рапс скрещивают с капустой, сурепицей, горчицей чёрной и сарептской и другими видами рода Brassica.

Ресинтез и синтез новых форм рапса

В отдаленной гибридизации как обособленное направление выделяют ресинтез видов, то есть искусственное восстановление уже существующих видов на основе комбинации геномов при отдалённой гибридизации. Так, гибридизацией различных видов капусты с сурепицей и последующим удвоением числа хромосом были получены ценные формы и сорта рапса, превосходящие по масличности, устойчивости к болезням и зимостойкости сорта, полученные традиционным способом. Кроме гибридизации при отдалённых скрещиваниях применяют метод слияния протопластов и дальнейшего выращивания гибридов на искусственных средах.

Ресинтез рапса произведён в Японии, Швеции и других странах.

Гаплоидия

У рапса появление гаплоидов — довольно частое явление. Они отличаются мелкими цветками и отсутствием пыльников. Гаплоиды образуются путём апомиксиса. К методам получения гаплоидов относятся культура пыльников, пыльцы и микроспор. Так, во ВНИИМК были получены гаплоидные и гомозиготные растения озимого и ярового рапса. В культуре пыльников спонтанное увеличение числа хромосом происходит лишь в 20 % случаев. В основном этого достигают при помощи колхицина.

В настоящее время гаплоидная биотехнология используется в ИББР для получения перспективных гомозиготных линий ярового рапса.