Ріпак — цінна культура з комплексом господарсько-необхідних властивостей, яких вимагає успішне ведення польового землеробства. Це важливий компонент сівозміни як попередник озимих зернових. Продукт переробки ріпаку озимого є однією з найдешевших рослинних олій, що використовується у багатьох галузях народного господарства і має великий попит на світовому ринку. Все це стимулює збільшення посівних площ під цією сільськогосподарською культурою, а перед виробниками постає проблема сучасних технологій вирощування, які б забезпечували підвищений рівень рентабельності та якості продукції.
У наш час ріпак вирощується більш ніж у 30 країнах. Це одна з найпоширеніших культур у світі, його посіви займають понад 30 млн га (10,5% площ основних олійних культур). За останні 30 років світове виробництво товарного насіння ріпаку зросло більш ніж уп’ятеро і сягнуло 6 млн т. Серед 25 олійних культур лідерство за соєвою олією — 28,4%, на другому місці — олія пальмова — 25,4% і на третьому — олія ріпакова 6,8%.
Історія та походження
Ріпак відомий ще за IV тисячоліття до нашої ери. Ряд дослідників вважають його батьківщиною Європи, зокрема її північно-західні райони (приморські землі Швеції, Нідерландів і Великобританії), інші — Середземномор’я.
Перша згадка про ріпак датується 1578 р. Dodoens у Cruydt Воеск. Наприкінці XVII і на початку XVIII ст. почали розмежовувати городню капусту від суріпиці, ріпи, ріпаку та брукви, а вперше на систематичну віддаленість цих видів звернув увагу Дж. Турнефор, віднісши згадані рослини до трьох родів — Brassica, Rapa і Navet. К. Лінней (1737) в рід Brassica включив три вище названих роду Дж. Турнефора і перший відніс ріпу до двох видів — Brassica rapa L. (великі водянисті ріпи) і Brassica napus L. (дрібні сухі ріпи).
Вирощування ріпаку почалося в Англії та Голландії, звідки він у другій половині XVI ст. фламандськими колоністами був вивезений в область середньої течії Рейну.
В Україні ріпак культивується від початку XVIII ст. У середині XX ст. інтерес до цієї культури зменшився, його посіви скоротилися до кількох тисяч гектарів. Однак в останні роки він знаходить усе ширше застосування. Нинішнього року, за різними даними, площа ріпаку в Україні становить від 860 до 890 тис. га.
У середині XIX ст. культура ріпаку вже отримала досить широке поширення в Європі. У Німеччині ріпак в цей час висівався на площі близько 300 тис. га.
Проте поява на міжнародних ринках великої кількості дешевих нафтопродуктів, у тому числі мінеральних олив для змащування і освітлення, викликала різке падіння обсягів вирощування ріпаку, особливо в Європі, де з 1909-1917 рр. площі під ріпаком скоротилися зі 178 до 92 тис. га. В Азії посіви ріпаку продовжували триматися на більш-менш стабільному рівні, з року в рік займаючи (в основному в Індії, на яку доводилося 3/4 всієї світової площі ріпаку) від 2,5 до 3 млн га. Вдосконалення методів очищення олії стало поштовхом до інтенсивного використовування її як харчового продукту, особливо в Першу світову війну, коли виникла потреба в харчових оліях і жирах у Центральній Європі.
У 40-х роках ХХ ст. в результаті поліпшення якості олії завдяки селекційній роботі ріпак почали вирощувати в значних масштабах в Європі та Канаді. Наразі головні виробники ріпаку — Китай, Європа, Канада, але ця культура успішно вирощується і в Австралії, США і Південній Америці.
Ріпак і суріпиця — олійні культури, що займають у світі друге місце за значимістю. Світова промисловість використовує два види роду Brassica — В. napus L. і В. rapa L. (останнім часом використовують як синонім Brassica campestris), що представлені і ярими (В. napus L. var., B. napus L. var. napus f annua). Насіння цих видів зазвичай 40% і більше олії і від 35 до 40% кормового білка.
Вважають, що B. rара L. має ширше поширення — від Північної Європи до Китаю та Кореї з первинним центром різноманітності в районі Гімалаїв. Нині ярий ріпак досить широко поширений у Канаді, Китаї, Індії, Пакистані, Швеції, де займає більші площі, ніж озимий.
Господарське значення
Ріпак озимий — найбільш поширена олійна культура з родини капустяних, у насінні якої міститься: олії — 38-50%, білка — 16-29%, клітковини — 6-7%, безазотистих екстрактивних речовин — 24-26%. Олія — основний продукт вирощування ріпаку. Ріпакову олію використовують як продукт харчування і для різних галузей промисловості.
З кожним роком у світі зростає використання ріпакової олії на харчові потреби. Значна частина ріпакової олії з середини 80-х років минулого століття використовується для харчової промисловості, тоді як до 1974 року вона застосовувалася переважно на технічні цілі. Її споживають у натуральному вигляді до салатів і в кулінарії, є найкращою сировиною для виробництва бутербродного масла, маргаринів, майонезів, приправ, кондитерських жирів. Ріпакова олія надзвичайно корисна для здоров’я людини. Вона зменшує вміст холестерину в крові і цим самим запобігає ризику виникнення серцево-судинних захворювань.
В оліях насіння ріпаку також можуть міститися шкідливі речовини, зокрема, ерукова кислота та глюкозинолати, що ускладнюють можливість його використання на харчові і кормові цілі. Олія з насіння старих сортів мала високий вміст ерукової кислоти (до 50%) і глюкозинолатів (5-7%). Вона негативно впливала на живий організм. У 1974 році у Німеччині було виведено перший сорт з низьким вмістом ерукової кислоти. З 1979 року харчову олію виробляють лише з тих сортів ріпаку, що містять не більше 5% ерукової кислоти від загальної кількості жирних кислот. У європейських країнах цей показник знижений до 2%. Сорти з мінімальним вмістом ерукової кислоти отримали позначення однонульових «0». Олія цих сортів належить до кращих харчових рослинних жирів за жирнокислотним складом.
На відміну від харчової галузі, для промислової переробки олії (лаки, фарби, пальне, пластмаси,) більш цінними є сорти з високим вмістом ерукової кислоти. В останні роки розробляються ефективні технології виробництва з ріпаку пального для двигунів. Біодизель з рослинної олії, в тому числі ріпакової, є екологічно чистим паливом: він згоряє повністю без утворення шкідливих сполук. Лише у Німеччині потужності з переробки ріпаку на біодизель зросли з 533 тис. т у 2001 р. до 923 тис. т. у 2003 p. та до понад 1,2 млн т у 2012 р., що пояснюється збільшенням попиту на біодизель.
У Європейському Союзі до 2016 року використання біодизельного палива планується довести до 7-8% від загального обсягу палива. При виробництві біодизелю з ріпакової олії утворюється також цінний побічний продукт — гліцерин.
Жирні кислоти ріпакової олії застосовують у виробництві мила, гуми, свічок, лаків, пластмас, що легко розкладаються у природному середовищі. Виробники синтетичних миючих засобів також переорієнтовуються на застосування ріпакової олії, зокрема в пральних порошках, розчинниках.
У середині 80-х років ХХ ст. було створено двонульові «00» сорти ріпаку, що характеризувалися низьким вмістом шкідливих жирних кислот, ерукової киcлоти і глюкозинолатів.
Ріпакова олія двонульових «00» сортів за вмістом жирних кислот і підвищеними смаковими якостями близька до оливкової. Завдяки створенню таких сортів та за рахунок впровадження їх посівні площі в останні десятиліття значно зросли.
Сорти з низьким вмістом ерукової кислоти, глюкозинолатів і клітковини та світлою (жовтою) оболонкою насіння, отримали позначення тринульових «000».
Ріпак — цінна кормова культура. При його переробці зі 100 кг насіння виробляють 38-42 кг олії, 55-58 кг макухи, що містить 32-34% добре збалансованого за амінокислотним складом білка та не менше 10% жиру. До складу білка входять незамінні і життєво необхідні для тварин амінокислоти — лізин, метіонін, циотін, трептофан, треопін. У 100 кг макухи міститься 90 к.о. Тонна шроту або макухи дозволяє збалансувати за білком 8-10 т зернофуражу, підвищуючи при цьому вміст перетравного протеїну в 1 к.о. з 80 до 110 г.
З 1 га посівів ріпаку одержують до 1,0 т олії, 0,5-0,6 т білкового корму і 0,1 т меду. Для порівняння: з 1 га посівів такої цінної культури, як соя одержують лише 0,2 т олії і 0,7 т білкового корму.
Ріпак є важливою кормовою культурою зеленого конвеєра. Урожай зеленої маси в озимих проміжних посівах сягає 34-36 т/га.
З соломи ріпаку (від 2 до 6 т/га) можна виготовляти папір, целюлозу, картон тощо. З 1 га ріпакового поля можна виробляти до 2 т паперу. Такі технології успішно застосовуються у Великобританії, Угорщині, Іспанії, Португалії. Із недеревної сировини у світі виробляють близько 10% целюлози.
У землеробстві ріпак є цінним попередником для зернових культур. Його вегетація триває 10 місяців, і впродовж цього часу рослини ріпаку захищають ґрунт від негативної дії сильних дощів і перегріву сонячними променями, а також від непродуктивного випаровування води з ґрунту. Заорювання пожнивних решток ріпаку рівноцінне внесенню 15-20 т/га органічних добрив і може збільшувати урожайність зернових на 0,5-1,0 т/га. Добре розвинена стрижнева коренева система проникає глибоко в ґрунт, покращує його структуру, розпушує, що особливо важливо при використанні важких тракторів. Коренева система спроможна засвоювати елементи живлення з глибших шарів ґрунту, звідки вони для більшості рослин є недоступними. Приорювання кореневої системи, стерні і подрібненої соломи дозволяє частково повертати органіку в ґрунт. Після її мінералізації у ґрунт надходить 60-65 кг/га азоту, 32-36 кг/га фосфору і 55-60 кг/га калію. Ріпак використовують на сидерати. Приорювання навесні зеленої маси (22-24 т/га) рівноцінне внесенню 18-20 т/га гною.
Напрями та методи селекції
Збільшення виробництва насіння ріпаку можливе не лише від зростання площ під культурою, а й від виходу на ринок нових високоврожайних сортів із підвищеною якістю олії у насінні та адаптованих до конкретних умов вирощування сортів. Селекцію ріпаку сьогодні ведуть по трьох основних напрямах: створення високоолійних сортів харчового та технічного використання і на зелений корм. Ряд ознак, за якими проводять добір, є загальними для всіх напрямів: високий урожай високоолійного і високобілкового насіння, скоростиглість, стійкість до розтріскування стручків, осипання і вилягання, несприятливих умов середовища, пошкодження хворобами і шкідниками. Сорти повинні мати високий стабільний урожай за роками, а озимий ріпак — характеризуватися високою морозозимостійкістю.
Селекція ріпаку розвивається у напрямі виведення сортів з оптимальним вмістом харчової олії. Для вживання в їжу ріпакова олія з великою кількістю ерукової кислоти непридатна, її піддають складному рафінуванню. Сорти харчового напряму повинні мати високий вміст олеїнової (до 70%) і лінолевої (до 25%) кислот. Відсутність ерукової, а також ліноленової кислоти, яка за тривалого зберігання надає гіркого смаку олії. Для безпечного згодовування тваринам відходи олійної промисловості обох напрямів не повинні містити глюкозинолатів і містити підвищений вміст білка (до 37%).
Велику увагу в селекції сортів харчового напряму звертають на забарвлення насіння. Переважають жовтонасінні сорти, оскільки вони мають підвищений вміст білка й олії, низький вміст клітковини. Одним з основних завдань селекціонера є створення сортів типу 000, тобто сорти, що поєднують безеруковість, низькоглюкозинолатність і жовтонасінність.
В умовах Центральної Європи розроблений ідіотип ріпаку озимого, який підходить для вирощування цієї культури в нашій країні: висота — 130 см, кількість гілок першого порядку — 6, кількість стручків на рослині — не менше 80, кількість стручків на 1 кв. м — не менше 2400, маса 1000 насінин — 6 г, урожай насіння — 3,5-3,8 т/га, олійність — 48-50%. Сорти повинні бути без ерукової кислоти, мати низький вміст глікозинолатів у насінні і зеленій масі, характеризуватися стійкістю до основних хвороб і бути пристосованими до ґрунтово-кліматичних умов зони вирощування.
В останнє десятиріччя фактично в усьому світі широке розповсюдження отримав напрям створення сортів ріпаку на генетично модифікованій основі, стійких до гербіцидів (Раундап та ін.), з модифікованим складом жирних кислот та контролем запилення.
Добір
Цей метод для селекції ріпаку був переважаючим в Україні до 1975 р. Найбільш часто застосовують індивідуально-сімейний або обмежено-масовий добір. За допомогою цього методу були створені зимостійкі, врожайні, але високоерукові з високим вмістом глікозинолатів сорти озимого ріпаку — Вінницький 15/59, Дублінський, Івано-Франківський, Київський 18, Немерчанський 2268 та інші, сорт ярого ріпаку Львівський.
Використання у селекції індивідуального або масового добору з місцевих зразків не дало змоги вирішити проблеми створення харчових сортів ріпаку. Проводять добір із сортів закордонної селекції, особливо низькоерукових і низькоглюкозинолатних. Були одержані сорти озимого ріпаку — ВЕМ, Промінь, Ювілейний.
Внутрішньовидова гібридизація
Цей метод створення вихідного матеріалу переважає у селекції ріпаку. Сорти і форми його легко схрещуються між собою. Застосовують просту гібридизацію, перезапилення трьох і більше сортів, а також ступінчасті і конвергентні схрещування. При перезапиленні двох або декількох сортів із наступним індивідуальним чи масовим добором створені сорти ріпаку ярого Васильківський і Ковалівський, озимого — Митницький 2. Створенням вихідного матеріалу шляхом використання ступінчастих схрещувань одержані сорти: ріпаку озимого Снітинський і ярого — Янтар.
Віддалена гібридизація
Цей метод створення нового вихідного матеріалу широко використовують селекціонери Швеції, Канади, Японії, ФРН, Польщі тощо. Ріпак схрещують із капустою, суріпицею, гірчицею чорною і сарептською та іншими видами роду Brassica. Перспективна гібридизація з редькою олійною. При цьому одержують нові сорти ріпаку і нові види сімейства капустяних, що вирощуються на корм. У Німеччині створена нова культура — гібрид ріпаку і кормової капусти — Малі. Широко вирощується гібрид суріпиці і капусти китайської — Перко PVH. У Всеросійському НДІ олійних культур гібридизацією гірчиці сарептської (сорт Ювілейна) і канадського безерукового сорту Оро створений сорт ярого ріпаку Кубанський.
Ресинтез і синтез нових форм ріпаку
При гібридизації різних видів капусти (кормової, качанної, кольрабі, броколі тощо) з суріпицею і наступному подвоєнні з використанням колхіцину чисельності хромосом у Швеції, Японії, ФРН одержані цінні сорти і форми ріпаку, які перевищують по олійності, стійкості до хвороб, зимостійкості, якісному складу олії сорти, створені традиційними методами (наприклад, у Швеції сорт Сілона). В Японії при схрещуванні капусти пекінської (2n=20) з качанною (2n=18) одержаний ріпак ріпчастий, а при схрещуванні качанної капусти з суріпицею — ріпак головчастий.
Гетерозисна селекція та біотехнологія
Важливим напрямом у сучасній гетерозисній селекції ріпаку є створення поліпшених і нових генотипів, що володіють одиничною, груповою або комплексною стійкістю до біотичних і абіотичних стресових факторів середовища при збереженні і підвищенні їх продуктивності і якості. Раціональне поєднання методів класичної селекції з біотехнологічними дозволяє вирішувати поставлені завдання у коротший термін.
Ріпак — факультативний самозапилювач, ступінь перехресного запилення якого залежно від умов навколишнього середовища і становить від 15 до 45%. Тому для забезпечення 100% гібридності насіння важливо мати ефективний спосіб запобігання самозапиленню. До відкриття явища чоловічої стерильності цієї мети досягали ручною кастрацією квіток рослин материнської форми на придатних для цього культурах, зокрема кукурудзі. Однак це значно підвищувало собівартість насіння, навіть кукурудзи. Щодо ріпаку, то через особливості цвітіння і будови квіток ручна кастрація може бути використана у цієї рослини тільки з селекційною метою. Відкриття цитоплазматичної чоловічої стерильності значно здешевило процес виробництва насіння, оскільки у гібридизації брав участь стерильний материнський компонент, що виключало необхідність кастрації.
Використання у сільськогосподарському виробництві гібридів F1 дає змогу значно підвищувати врожайність ріпаку за рахунок явища гетерозису. Однак селекція ріпаку озимого на гетерозис в Україні лише починається.
Стерильні аналоги материнських ліній гетерозисних гібридів створюють багаторазовим бекросуванням материнської лінії зі стерильною формою, а батьківські форми (відновлювачі фертильності) — багаторазовим бекросуванням форми-відновлювача фертильності з батьківською формою.
Селекційні програми зі створення гібридів ріпаку озимого базуються на таких основних типах ЦЧС: CMS ogura (Франція), CMS polima (Китай) і MSL-CMS (патент NPZ Lembke, Німеччина), а також CMS napus, і CMS junsea. Українська програма в Інституті олійних культур НААН має в своїй основі ЦЧС-джерела, отримані з Інституту овочевих і польових культур м. Нові Сади (Сербія), які представляли собою гетерогенні селекційні сім’ї без точної ідентифікації типу плазми. Тому реалізація власної української селекційної програми з виведення гетерозисних гібридів озимого ріпаку потребує проведення роботи за цитолого-ембріологічного і генетичному аналізу відновлення фертильності наявної системи ЦЧС-Rf.
Використання гаплоїдів у селекції на гетерозис значно скорочує строки отримання нових компонентів для схрещування.
Роль гаплоїдних рослин у селекції дуже велика. Застосування їх дозволяє швидше знайти потрібну комбінацію, скорочує час для створення сорту, гібриду. Гаплоїди використовуються для одержання стабільних гомозиготних ліній. Для мутагенезу також зручніше застосовувати гаплоїди, оскільки на гаплоїдному рівні полегшується відбір рецесивних мутацій.
У диплоїдних рослинах мутації рідко зачіпають обидва алельних генів у гомологічних хромосомах. Особина зазвичай гетерозиготна (два гени відрізняються), при цьому проявляється дія тільки домінантного (але не рецесивного) гена. Оскільки мутації частіше рецесивні, ніж домінантні, їх досить складно виявити. У гаплоїдних же рослинах, які містять тільки одну з кожної пари гомологічних хромосом, мутації виявляються негайно. Селекція на гаплоїдному рівні дозволяє вести прямий відбір не тільки домінантних, але і рецесивних ознак.
Метод культури ізольованих пиляків і мікроспор (андрогенез) — один з перспективних способів отримання гаплоїдних рослин. Підбір оптимальних умов культивування, які забезпечують диференціацію ембріоїдів з репродуктивних органів (мікроспори і сім’ябруньки), і порівняння цього процесу з процесом формування соматичних і зиготних зародків є предметом біохімічних і морфологічних досліджень, і метою дослідів із вивчення молекулярних механізмів, специфічних для ембріогенезу.
Андрогенез залежить від ряду взаємопов’язаних факторів (генетичних, фізіологічних, факторів зовнішнього середовища (мінерального та гормонального складу живильного середовища), умов культивування), кожен з яких робить свій вплив на морфогенетичні процеси при культивуванні ізольованих пиляків і мікроспор in vitro.
Результати досліджень окремих авторів показали, що досі ембріогенез у культурі пиляків in vitro різних видів Brassica відбувається спонтанно і має низьку частоту виходу гаплоїдних рослин (1-4%), більше того, пропоновані технології важко відтворювані і недостатньо вивчені на кожному етапі андрогенеза. Крім цього, технологія отримання рослин-регенерантів різних видів Brassica з ізольованих сім’ябруньок (процес гіногенеза), не відпрацьована. Тому цей напрям досліджень є актуальним.
Поєднання гібридизації і біотехнологічних методів з метою отримання нових компонентів схрещування для гетерозисної селекції є важливим кроком у створенні вітчизняних гібридів ріпаку з комплексом господарсько-цінних ознак.
Генна інженерія
Масове використання ГМ культур у сільському господарстві почалося в 1994 році, коли була створена перша харчова трансгенна ГМ-культура — томат Flavr Savr.
За даними, доступними для громадськості, у 2005 році у світі існували такі сільськогосподарські ГМ-культури: 11 ліній сої, 24 картоплі, 32 кукурудзи, 3 цукрових буряків, 5 рису, 8 томатів, 32 ріпаку, 3 пшениці, 2 дині, 1 лінія цикорію, 2 папайї, 2 кабачків, 1 лінія льону, 9 ліній бавовни. З них масово вирощувалися соя, кукурудза, ріпак і бавовна.
Всі ГМ культури, що вийшли на ринок, були запатентовані, їх використання платне. Патенти на понад 90% всього ГМ-насіння належать 3 компаніям-гігантам: «Сингента» (Швейцарія) і її підрозділу «Сингента Сідс» (Франція), «Монсанто» (США) і «Байєр» та її підрозділу «Байєр Кроп Сайєнс» ( Німеччина).
Цікаві факти про ГМО
- ГМ мікроорганізми давно й активно використовують для виробництва антибіотиків, амінокислот, ферментів, вітамінів, вакцин та ін. Прикладами ліків є рекомбінантний інтерферон, генно-інженерний інсулін.
- Культури зі значно більшим потенціалом урожайності і стійкості до ряду біотичних та абіотичних факторів.
- 90% всіх існуючих у світі ГМ культур — це рослини, стійкі до певних хімікатів, перше місце серед яких займає гербіцид Раундап, вироблений компанією «Монсанто». Покупець, який отримує насіння, стійке до гербіциду ГМ-рослин, зобов’язаний придбати у тієї самої компанії і хімікат.
- Протягом двадцяти років, з 1996 по 2015 р., стійкість до гербіцидів незмінно залишалася провідною властивістю ГМ-культур, на другому місці була стійкість до комах-шкідників.
- Ще 10 років тому культури, стійкі до гербіцидів — ГМ-соя, ГМ-кукурудза, олійний ГМ-ріпак і ГМ-бавовник — займали 72%, або 58,6 млн га із загальносвітової площі у 81 млн га, зайнятої ГМ-культурами, а Вt-культури, що виробляють у собі токсин, який відлякує шкідників, вирощувалися на території 15,6 млн га (19%).
- Площі ГМ-бавовни та ГМ-кукурудзи з комбінованими генами стійкості до гербіцидів і шкідників займали всього 9%, або 6,8 млн га.
Переваги ГМ ріпаку
- безпечно вживати в їжу;
- безпечніший для навколишнього середовища, тому що гліфосат менш токсичний, ніж інші гербіциди, і не змивається у водні шляхи;
- допомагає звести до мінімуму витрати поживних речовин з ґрунту і деградацію ґрунтів;
- дозволяє фермерам вибрати стратегію контролю бур’янів;
- зберігає фермерам час і витрати на запилення;
- підвищує прибуток, тому що фермери отримують кращі врожаї — ГМ ріпак не конкурує з бур’янами;
- вигідніший для акціонерів компанії, оскільки прибутки компаній збільшуються;
- вигідніший для торговців насінням, оскільки вони можуть продати насіння вищої якості за вищою ціною.
Недоліки ГМ ріпаку
- може спровокувати утворення речовин у рослині, які шкідливі для людей і сільськогосподарських тварин;
- здатен призвести до виробництва у рослині менш поживної олії, ніж незмінений ріпак;
- може схрещуватися з іншими рослинами, в тому числі бур’янами і зробити їх стійкими до гербіцидів;
- не може бути хорошим для фермерів, оскільки насіння має тенденцію бути дорожчим, ніж традиційно використовуване;
- може спонукати фермерів використовувати більше гліфосату, роблячи бур’яни більш схильними до розвитку стійкості до гербіциду.
Потрібно детально вивчити кожен аспект цього питання, провести дослідження ГМ ріпаку, щоб точно сказати, варто його вирощувати чи ні.
