Жасыл майлы өсімдік - Camelina sativa — Мақалалармен ағылшынша

Кіріспе

Гүлді өсімдік түрі

Камелина сатива – Brassicaceae тұқымдасының гүлді өсімдігі, көбінесе камелина, қуаныш алтыны немесе жалған зығыр деп аталады, сондай-ақ кейде жабайы зығыр, зығырдың қоректісі, неміс тырысы немесе Сібір майлы тұқымдасы деп те аталады. Ол Еуропа мен Орталық Азияның аймақтарына тән, бірақ негізінен Еуропа мен Солтүстік Америкада майлы дақыл ретінде өсіріледі. Ол Linaceae тұқымдасына жататын нағыз зығырмен туыс емес.

Сипаттама

Жазғы немесе қысқы бір жылдық өсімдік ретінде камелинаның биіктігі 15 см-ге жетеді, сабақтары жетілгенде қатайып, ағаш тәрізді болады. Жапырақтары сабақта кезектесіп орналасқан, ланцет пішіндес, ұзындығы 5-10 см, ені 1-2 см шамасында. Жапырақтары мен сабақтары ішінара түкті болуы мүмкін. Ұлыбританияда маусым және шілде айларында гүлдейді. Оның көптеген, төрт қанаты бар гүлдері ақшыл сары түсті және крест пішіндес. Кейіннен, камелина алмұрт пішіндес, қысқа мүңкілі бар жеміс береді. Тұқымдары қоңыр немесе қызғылт сары түсті, ұзындығы 2-3 мм. 1000 тұқымның салмағы 3-5 грамм аралығында болады.

Тарату

Бүгінде түйеқұйрық Еуропа, Азия және Солтүстік Американың дерлік барлық аймақтарында, сондай-ақ Оңтүстік Америкада, Австралияда және Жаңа Зеландияда өседі, жабайы немесе егілген күйінде кездеседі.

Тарих

C. sativa дәстүрлі түрде өсімдік майы және мал азығын өндіру үшін майлы дақыл ретінде өсірілген. Археологиялық дәлелдерге сәйкес, ол кем дегенде 3000 жылдан бері Еуропада өсіріліп келеді. Ең ерте кезде табылган орындарға Швейцарияның Аувернье қаласындағы неолиттік қабаттары (б.з.д. екінші мыңжылдыққа дейін), Грекиядағы Пефкакиядағы халколиттік қабат (б.з.д. үшінші мыңжылдыққа дейін) және Румынияның Суцидава Селеи (шамамен б.з.д. 2200 жыл) жатады. Қола дәуірі мен темір дәуірінде ол қазіргі зәйтүн өсетін аймақтан тыс, Грекияның солтүстігінде маңызды ауыл шаруашылығы дақылы болды. Рим империясы кезінде де өсірілгені белгілі, бірақ оның грек және латын тіліндегі атаулары белгісіз. Б.з.д. 600 жылға дейін Рейн өзені аңғарында монокультура ретінде егілген, және зығыр монокультураларымен бірге өсетін арамшөп ретінде таралғаны айтылады. 1940 жылдарға дейін камелина Шығыс және Орталық Еуропада маңызды майлы дақыл болды, қазіргі уақытта оның тұқым майы үшін Еуропаның кейбір аймақтарында өсіріледі. Камелина майы май шамдарында (табиғи газ, пропан және электр энергиясын қолдануға дейін) және тағамдық май ретінде (камелина майы, сондай-ақ жабайы зығыр немесе жалған зығыр майы деп те аталады) пайдаланылған.

Биодизель және реактивті отын

АҚШ-тың Монтана штаты жақында биоотын және биомай ретінде пайдалану үшін көбірек камелина өсіруде. Айдахо университеті, Вашингтон штаты университеті және басқа да институттардағы өсімдік ғалымдары да осы жаңа биодизельді зерттеп жатыр. Зерттеулер көрсеткендей, камелинаға негізделген авиациялық отын көміртегі шығарындыларын шамамен 80%-ға азайтады. АҚШ Әскери-теңіз күштері оны авиациялық биоотынның алғашқы сынағы үшін шикізат ретінде таңдады және 2009 жылдың қазан айында Мэриленд штатындағы Патуксент өзені әскери-әуе базасында F/A 18 Hornet және F/A 18E/F Super Hornet ұшақтарында қолданылатын статикалық F414 қозғалтқышын сәтті іске қосты. АҚШ Әуе күштері 2010 жылдың наурыз айында ұшақтарында отынды сынауды бастады. 2010 жылдың 22 сәуірінде АҚШ Әскери-теңіз күштері Жер күнін атап өтіп, 45 минутқа созылған ұшу сынағын өткізді. Бұл ұшу F/A 18 Super Hornet ұшағымен жүзеге асырылды, ол "Жасыл құйрық" деген лақап атын алды. 2011 жылдың наурыз айында АҚШ Әуе күштері F-22 Raptor ұшағында реактивтік отынның 8 (JP 8) және камелинадан алынған биоотынның 50/50 қоспасын сәтті сынап көрді, 2011 жылдың 18 наурызында Мах 1.5 жылдамдығына қол жеткізді. 2011 жылдың 4 қыркүйегінде АҚШ Әскери-теңіз күштерінің Blue Angels ұшу демонстрациялық эскадрильясы Патуксент өзені әскери-әуе базасындағы авиациялық көрмеде 50/50 аралас камелина биоотыны мен реактивтік отынды пайдаланды – бұл әскери авиация бөлімшесінің биоотын қоспасымен алғашқы ұшуы болды. 2011 жылы АҚШ Әскери-теңіз күштері 2016 жылға қарай "Ұлы жасыл флотты" – толықтай табиғи отынмен жұмыс істейтін ұшақ-әуе кемелері тобын құруды жоспарлап отырғанын мәлімдеді. 2016 жылға қарай АҚШ Әуе күштері тұтынатын отынның 50% биоотыннан болуын қалайды. Continental Airlines Солтүстік Америкада коммерциялық ұшақты қуаттандыру үшін тұрақты биоотынды қолданудың алғашқы демонстрациясында биологиялық алынған "жасыл ұшақ" отыны мен дәстүрлі реактивтік отынның 50:50 қоспасын сынаған алғашқы коммерциялық авиакомпания болды (қаңтар 2009 жыл). Boeing, GE Aviation/CFM International және Honeywell UOP серіктестігімен бірлесіп жүргізілген демонстрациялық ұшу екі қозғалтқышпен жабдықталған коммерциялық тасымалдаушының тұңғыш тұрақты биоотын демонстрациялық ұшуын белгіледі: CFM International CFM56 7B қозғалтқыштарымен жабдықталған Boeing 737-800 ұшағы. Continental Airlines No. 2 қозғалтқышта қоспаны сынады. Екі сағаттық сынақ ұшуы кезінде Continental ұшқыштары ұшақты бірнеше қалыпты және қалыпты емес ұшу маневрлеріне, мысалы, ұшудың ортасында қозғалтқышты сөндіру және қайта іске қосу, сондай-ақ қуатты жылдамдатулар мен баяулауларға ұшыратты. Continental инженері ұшу деректерін ұшақта тіркеді. KLM, Royal Dutch Airlines биоотынмен жолаушылар тасымалын жүзеге асырған алғашқы әуе компаниясы болды. 2009 жылдың 23 қарашасында Boeing 747 ұшағы шектеулі жолаушыларды алып ұшты, оның төрт қозғалтқышының бірі биоотын мен керосиннің 50/50 қоспасымен жұмыс істеді. 2011 жылдың маусым айында Gulfstream G450 ұшағы Honeywell компаниясы әзірлеген 50/50 биоотын қоспасын пайдаланып, камелина мен мұнайға негізделген реактивтік отыннан жасалған, Атлант мұхитын кесіп өткен алғашқы бизнес-ұшақ болды. Голландиялық биоөнеркәсіптік компания Waterland International және жапондық фермерлер федерациясы 2012 жылдың наурыз айында Фукусима префектурасында 2000-3000 гектар жерге камелина отырғызу және өсіру туралы келісімге келді. Тұқымдар биоотын өндіруге пайдаланылатын, оны электр энергиясын өндіруге қолдануға болатын. Директор Уильям Нолтеннің айтуынша, аймақта таза энергия өндіруге зор әлеует бар. Аймақтың 800 000 гектары азық-түлік өндіруге жарамсыз болды, ал ядролық апаттан кейін, ластанудан қорқып, жапондықтар аймақта өндірілген азық-түлікті сатып алудан бас тартты. Камелина топырақтан радиоактивті цезийді шығара алатынын анықтау үшін тәжірибелер жүргізілетін болады. Күнбағыспен жасалған тәжірибе сәтті болмады. Chevron және Bunge компанияларының серіктестігі 2023 жылдың шілдесінде биодизель өндірісіне үлес қосу үшін Аргентинаның камелина сатива тұқымын өндіруші Chacraservicios компаниясын сатып алды.

The US state of Montana has recently been growing more camelina for its potential as a biofuel and biolubricant. Plant scientists at the University of Idaho, Washington State University, and other institutions also are studying this emerging biodiesel. Studies have shown camelina based jet fuel reduces net carbon emissions by about 80%. The United States Navy chose it as the feedstock for their first test of aviation biofuel, and successfully operated a static F414 engine (used in the F/A 18 Hornet and F/A 18E/F Super Hornet) in October 2009 at Naval Air Station Patuxent River, Maryland. The United States Air Force also began testing the fuel in its aircraft in March 2010. On 22 April 2010, the U. S. Navy observed Earth Day by conducting a flight test lasting about 45 minutes at Naval Air Station Patuxent River of an F/A 18 Super Hornet – nicknamed the "Green Hornet" – powered by a 50/50 blend of conventional jet fuel and a biofuel made from camelina; the flight was the first of a planned 15 test flights totaling about 23 flight hours, scheduled for completion by mid June 2010. In March 2011, the U. S. Air Force successfully tested a 50/50 mix of jet propellant 8 (JP 8) and camelina derived biofuel in an F 22 Raptor, achieving a speed of Mach 1.5 on 18 March 2011. On 4 September 2011, the U. S. Navy's Blue Angels flight demonstration squadron used a 50/50 blend of camelina biofuel and jet fuel at the Naval Air Station Patuxent River Air Expo, the first time an entire military aviation unit flew on a biofuel mix. In 2011, the U. S. Navy announced plans to deploy a "Great Green Fleet," a carrier battle group powered entirely by nonfossil fuels, by 2016. By 2016, the U. S. Air Force wants 50% of the fuel it consumes to be from biofuels. Continental Airlines, was the first commercial airline to test a 50:50 blend of bio derived "green jet" fuel and traditional jet fuel in the first demonstration of the use of sustainable biofuel to power a commercial aircraft in North America. ( January 2009). The demonstration flight, conducted in partnership with Boeing, GE Aviation/CFM International, and Honeywell's UOP, marked the first sustainable biofuel demonstration flight by a commercial carrier using a two engine aircraft: a Boeing 737 800 equipped with CFM International CFM56 7B engines. Continental ran the blend in Engine No. 2. During the two hour test flight, Continental pilots engaged the aircraft in a number of normal and non normal flight maneuvers, such as mid flight engine shutdown and restart, and power accelerations and decelerations. A Continental engineer recorded flight data on board. KLM, the Royal Dutch Airline, was the first airline to operate a passenger carrying flight using biofuel. On 23 November 2009, a Boeing 747 flew, carrying a limited number of passengers, with one of its four engines running on a 50/50 mix of biofuel and kerosene. In June 2011, a Gulfstream G450 became the first business jet to cross the Atlantic Ocean using a blend of 50/50 biofuel developed by Honeywell derived from camelina and petroleum based jet fuel. The Dutch biofarming company Waterland International and a Japanese federation of farmers made an agreement in March 2012 to plant and grow camelina on 2000 to 3000 ha in Fukushima Prefecture. The seeds were to be used to produce biofuel, that could be used to produce electricity. According to director William Nolten, the region had a big potential for the production of clean energy. Some 800.000 ha in the region could not be used to produce food anymore, and after the nuclear disaster because of fears for contamination, the Japanese people refused to buy food produced in the region, anyway. Experiments would be done to find out whether camelina was capable of extracting radioactive caesium from the soil. An experiment with sunflowers had no success. A partnership of Chevron and Bunge companies purchased an Argentina camelina sativa seed producer, Chacraservicios, in July 2023 to contribute to their bio diesel production.

Мал азығы

Камелина АҚШ-та ірі қара малға қосымша азық ретінде, сондай-ақ бройлер тауықтары мен жұмыртқа салатын тауықтардың азығының құрамында (рационның 10% дейін) қолдануға бекітілген. Камелина ұны – майы алынғаннан кейін қалған камелинаның қосалқы өнімі, оның құрамында шикі ақуыздың мазмұны жоғары. "Камелина ұнымен қоректендіру нәтижесінде, бақылау тобымен салыстырғанда, [көлбеулердің] кеуде және жамбас етіндегі омега-3 [май қышқылы] концентрациясы едәуір артты (p < 0,01)". Медициналық зерттеулер омега-3 май қышқылдарына бай диетаның адам денсаулығына пайдалы екенін көрсетеді. Камелина майы Атлантикалық лосось, көкбалық және Атлантикалық тресканың диетасындағы балық майын толықтай алмастыруға болатын тұрақты липид көзі ретінде де зерттелді. Дегенмен, камелина майының ұнында әртүрлі антинутрициялық факторлар бар, ол мал азығы ретінде оны қолдануға әсер етуі мүмкін. Камелина ұнын мал азығы ретінде қолдану тек глюкозинолаттардың болуымен шектеледі. Канадалық азық-түлік инспекциясы агенттігі 12% дейін қосылған мөлшерде бройлер тауықтарын еріткіш қолданбастан суық престелген камелина ұнымен қоректендіруге рұқсат берді.

Канадада қолдану

Қазіргі уақытта Канадада шамамен 50 000 акр жер өңделеді. Канаданың Камелина қауымдастығы болжамынша, болашақта 1-ден 3 миллион акрға дейін егіс салынуы мүмкін. Канадада камелина өсірудің кеңеюіне бірнеше фактор кедергі келтіреді: оның мемлекеттік егіс тізімі жоқ, және камелина шроты мал азығы ретінде мақұлданбаған. 2010 жылдың басында Health Canada камелина майын Канадада тағамдық өнім ретінде бекітті. 2014 жылы камелина алғаш рет Канаданың аванстық төлемдер бағдарламасына (АПП), көбінесе қолма-қол ақшалай көмек бағдарламасы деп аталатынына енгізілді.

Генетика

Камелина сативаның алғашқы толық геномдық тізбесі 2013 жылдың 1 тамызында канадалық зерттеу тобымен жарияланды. Геномдық тізбек және оның түсіндірмесі геномдық көру форматында қолжетімді, сондай-ақ тізбектерді іздеуге және салыстыруға мүмкіндік береді. Камелинаның геномдық тізбегіне қатысты техникалық егжей-тегжейлер 2014 жылдың 23 сәуірінде «Nature Communications» атты академиялық журналында жарияланды. 2013 жылы Ұлыбританиядағы Rothamsted Research институты балық майымен тең деңгейде Эйкозапентаено қышқылы (EPA) және Докозагексаено қышқылы (DHA) өндіретін генетикалық түрлендірілген Камелина сативаның түрін жасағанын хабарлады. EPA және DHA – жүрек-қан тамырларының денсаулығына пайдалы ұзын тізбекті омега-3 май қышқылдары. Осы омега-3 май қышқылдарының негізгі көзі – балық, бірақ оның қоры шектеулі және тұрақты емес. 2023 жылдың қазанында Yield10 Bioscience Rothamsted институтының EPA/DHA Camelina үшін эксклюзивті коммерциялық лицензияны сатып алды. 2024 жылдың қаңтарында Yield10 модификацияланған Камелинаға қатысты нормативтік мәртебесін тексеруді USDA APHIS-тен сұрады.

Өсіру

Камелина – қысқа вегетациялық кезеңге ие дақыл (85–100 күн) және жеңіл немесе орташа топырақтағы қоңыржай климат аймағында жақсы өседі. Камелинаны көбінесе наурыздан мамырға дейін көктемде себуге болады, бірақ жылы климатта күзде де себуге болады. 3–4 кг/га себу нормасы ұсынылады, қатар арасы 12–20 см болуы тиіс. Егіс тереңдігі 1 см-ден аспауы керек. Жоғары себу нормасында, бұл өзіндік бәсекелестікке қабілетсіз көшеттер тығыздығының арқасында арамшөптерге қарсы бәсекелестікке түседі. Көшеттер ерте шығып, көктемде жеңіл аязға төзімді. Камелинаны өсіру үшін тұқымдық төсекті минималды түрде дайындау жеткілікті. Камелинада аллелопатиялық қасиеттер де болуы мүмкін, сондықтан оны дәнді және бұршақ дақылдарымен аралас егіс ретінде өсіруге болады. Камелина дәстүрлі шаруашылық техникасымен жиналады және себіледі, бұл оны бұрын өсірмеген фермерлер үшін егіс айналымына енгізуді жеңілдетеді. Тұқымның өнімділігі жағдайларға байланысты өзгереді және 2700 кг/га (2400 фунт/акр) дейін жете алады.

Арамшөптің әлеуеттілігі

C. sativa subsp. linicola зығыр егістіктерінде арамшөп саналады. Шындығында, оның тұқымын зығыр тұқымынан жылдар бойы желмен сараңдау арқылы бөліп алуға жасалған тырыстықтар зығыр тұқымымен шамалас өлшемдегі тұқымдардың іріктелуіне әкелді, бұл Вавиловтың мимикасының мысалы.