Кіріспе
Гүлді өсімдіктер түрі Humulus lupulus, жалпы хмель деп аталатын гүлді өсімдік, қанаптар тұқымдасына жатады және Батыс Азия, Еуропа мен Солтүстік Америкада табиғи түрде өседі. Бұл көктемде жаңа өркендер шығаратын, ал күзде суыққа төзімді тамырсабаққа дейін қысқаратын көп жылдық, шөптесін, бау-бақша өсімдігі. Ол екі жынысты (еркек және әйел өсімдіктері бөлек). Әйел гүлдері конус тәрізді (хмель) сыраны сақтау және оған дәм беру үшін қолданылатындықтан, бұл түр сыра қайнату өнеркәсібі үшін кеңінен өсіріледі. Оның жапырақтары қарапайым, 3-5 терең тіліктері бар, олар кезектесіп немесе қарама-қарсы орналасқан болуы мүмкін. Жазғы күндердің ұзаруы оның гүлдеуіне ықпал етеді, әдетте Солтүстік жартышарда шілде немесе тамыз айларында гүлдейді. Өсімдік екі жынысты, аталық және аналық гүлдері бөлек өсімдіктерде орналасқан. Иісті гүлдері желмен тозаңданады. Аталық гүлдерде жапырақшалар болмайды, ал аналық гүлдерде жемісті жапырақшалармен қоршалған. Хмельдің гүл шоқтары (немесе стробили) хмель деп аталады. Оның жүзімдік емес, бине екендігі айтылады, себебі оның төмен қарай бағытталған, қатты түктері бар, олар тұрақтылықты қамтамасыз етеді және өсімдіктің жоғары қарай өсуіне көмектеседі. Хмельдің ащы дәмі пренилденген поликетидтерден (екіншілік метаболиттер тобы) тұратын қышқылдармен байланысты, олар хмель өнімдерінің дәміне үлкен әсер етеді. Дәмдік қасиеттердің проявлениесіне жауапты бірнеше гендер анықталды, соның ішінде O-метилтрансфераза 1, геранилдифосфатсинтаза және халконсинтаза. Геномдық талдаулар, адамның мыңдаған жылдар бойы хмельді өсіру процесіне араласуы оның хош иісі мен ащылығын жақсартқанын, сондай-ақ жоғары өнімді сорттарды іріктеуге көмектескенін көрсетті.
Humulus lupulus, the common hop or hops, is a species of flowering plant in the hemp family Cannabaceae, native to West Asia, Europe and North America. It is a perennial, herbaceous climbing plant which sends up new shoots in early spring and dies back to a cold hardy rhizome in autumn. It is dioecious (having separate male and female plants). As the female cone shaped flowers (hops) are used to preserve and flavor beer, the species is widely cultivated for the brewing industry. It has simple leaves with 3–5 deep lobes that can be opposite or alternate. The species is triggered by the longer summer days to flower, usually around July or August in the Northern Hemisphere. The plant is dioecious, with male and female flowers on separate plants. The fragrant flowers are wind pollinated. The staminate (male) flowers do not have petals, while the pistillate (female) flowers have petals enveloping the fruit. The female flower cones (or strobili) are known as hops. The species is sometimes described as a bine rather than a vine because it has stiff downward facing hairs that provide stability and allow it to climb. The bitter flavors in hops can be accounted for by acids composed of prenylated polyketides (a group of secondary metabolites), which highly impact the taste of hop based products. Multiple genes have been identified as factors in the expression of taste including O methyltransferase 1, geranyl diphosphate synthase, and chalcone synthase. Genomic analyses have shown evidence that the intervention of humans in the selection process of the hop over the thousands of years it has been cultivated have provided noticeable enhancements in aroma and bitterness as well as selection of varieties with high yield rates.
Гүлдеу, өсу және стресске қарсы реакция
Гомологты бастапқы контигтердегі болжамды гендер өсімдіктің өсуі, гүлденуі және стресске жауап берудегі әртүрлі белгілерді анықтауға мүмкіндік береді, олар өсімдіктегі өзгерістер арқылы көрінеді. Бұл гомологты бастапқы контигтер үлкен мөлшерде тізбектердегі өзгерістері бар аймақтарға сәйкес келеді. Ортақ ата-тектен мұрагерлік алған ДНК тізбектерінде (гомологты бастапқы контигтерде) тізбектердегі айырмашылықтың жоғары деңгейін қамтитын хоп гендері өсімдікте гүлдену, өсу және (абиотикалық және биотикалық) стресске жауап берудің экспрессиясына байланыстырылады. Стресске жауап беру, географиялық тұрғыдан танымал хоп сорттарын өсірудегі айқын ерекшеліктер мен қиындықтармен көрінеді. Сыртқы орта стресі, мысалы, температура мен судың қолжетімділігінің өзгеруі транскриптомды айтарлықтай өзгертетіні және екіншілік метаболиттердің (соның ішінде ащы қышқылдар) синтезіне қатысатын гендердің төмендеуіне әкелуі дәлелденді. Бұл қосылыстар хоптың дамуына немесе көбеюіне әсер етпейді. Орта стресі валерофенон синтезасы генінің экспрессиясын да төмендетіп, ол ащы қышқылдардың өндірісін реттейтін маңызды генетикалық компонент болып табылады. Бұл сыртқы стрестің *H. lupulus*-қа тигізетін әсері, өсімдіктің танымалдылығының маңызды бөлігі болып табылатын ащы дәмнің экспрессиясына тікелей әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді, сондай-ақ ГАМБАА рецепторларының белсенділігіне ықпал етеді. *Humulus lupulus* экстрактының микробқа қарсы белсенділігі бар, бұл қасиет табиғи дезодоранттарды жасауда қолданылады. Сонымен қатар, *H. lupulus* экстрактының антимикробтық және биофильмге қарсы белсенділігі бар екені анықталды, бұл сыра өндірісінің қалдық өнімдерін медициналық қолдану үшін дамыту мүмкіндігін ұсынады. *H. lupulus*-тағы ащы альфа қышқылдарының экстракттары белгілі бір концентрацияларда түнгі белсенділікті азайтып, ұйқыға көмектеседі. Геномдық құрылымдардың қаннабидиол қышқылы синтезасымен (қаннабидиолдың алғы құрылымы) үйлесуі туралы түсінік артып келе жатқандықтан, хоптағы әлеуетті белгісіз қосылыстар мен пайдалар туралы жалпы түсінік жетіспейді. Қаннабидиолдың денсаулыққа тигізетін пайдасы туралы білім артып келе жатқандықтан, қаннабидиол қышқылы синтезасы мен *H. lupulus* арасындағы байланысты одан әрі зерттеу қажеттілігі күшейеді.
Humulus lupulus extract is antimicrobial, an activity which has been exploited in the manufacture of natural deodorant. Spent H. lupulus extract has also been shown to have antimicrobial and anti biofilm activities, raising the possibility this waste product of the brewing industry could be developed for medical applications. Extracts of the bitter alpha acids present in H. lupulus have been shown to decrease nocturnal activity, acting as a sleep aide, in certain concentrations. Because of the growing understanding regarding the hop's overlap in gene structures with cannabidiolic acid synthase, the precursor structure to cannabidiol, there is a gap in general understanding about potential unknown compounds and benefits in hops. As the understanding of the health benefits available in cannabidiol increases, there is a growing demand to further investigate the overlap between cannabidiolic acid synthase and H. lupulus.
Шектеулер
H. lupulus геномы салыстырмалы түрде үлкен және адам геномымен шамалас көлемде болып табылады. Хмелдің геномдық күрделілігі белгісіз генетикалық қасиеттерді түсіну мен анықтауды қиындатты, бірақ қолжетімді секвенирлеудің артуымен өсімдікті тереңірек зерттеуге мүмкіндік туып отыр. Хмел мен C. sativa геномдық құрамының шамамен 73% жуықтап келеді. Ферменттердің арасындағы ұқсастықтарға поликетид синтезалары және пренилтрансферазалар жатады. Хмел мен C. sativa екі өсімдіктің де жапырақ тіндерінде экспрессияланатын каннабидиоль қышқылы синтезасы генінде де маңызды үлесті бөліседі. H. l. var. pubescens – Солтүстік Американың орталық және шығыс бөліктері.
Хмел сорттарының тізімінде көптеген культиваторлар кездеседі. Сары жапырақты сәндік культиватор, Humulus lupulus 'Aureus', бақшаларда өсіріледі. Ол «алтын хмел» деп те аталады және Корольдік бау-бақша қоғамының Бау-бақшалық еңбектері үшін марапаттамасын (AGM) иеленеді.
Этимология
Гумюлус туысы – орта ғасырлық атау, ол h•m•l дауыссыздығын көрсететін герман тілінен алынып, кейін латын тіліне аударылған. Кеңес Ирантанушысы В. Абаевтың пікірінше, бұл қазіргі осетин тілінде кездесетін сарматтық текті сөз болуы мүмкін және протоирандық "хаума арайка" мен арийлік "хаумадан" шыққан. Сармат диалектілері арқылы бұл сөз Еуразияға таралып, түрік, фин-угор, славян және герман тілдеріндегі туысқан сөздер тобын құрады (мысалы, хмель, чуваш хăмла, фин humala, венгр komló, мордва komla, авар хомеллег). "Lupulus" сөзі латын тілінде "кішкентай қасқыр" деген мағынаны білдіреді. Бұл атау өсімдіктің басқа өсімдіктерді, әсіресе, жалбыз (Salix viminalis) сияқты, қасқыр қойды қысып өлтіргендей, жарып тастауға бейімділігін көрсетеді.
Таралуы және мекендейтін ортасы
Бұл өсімдік Еуропа, Батыс Азия және Солтүстік Америкаға тән. H. lupulus-та табылған химиялық қосылыстар сыраға дәм мен ащылық берудің негізгі компоненттері болып табылады. Иісті гүл шоқтары, хоптар деп белгілі, ащы дәм береді және сонымен қатар хош иісті және сақтау қасиеттеріне ие. Кейбір басқа қосылыстар сырада көбік пайда болуына көмектеседі. Линалоол және альдегидтер сияқты химиялық заттар сыраның дәміне үлес қосады. Сыраның ащылығының негізгі компоненттері – изо-альфа қышқылдары, ал көптеген басқа қосылыстар сыраның жалпы ащылығына әсер етеді. Орта ғасырға дейін сыраның дәмін беру үшін көптеген түрлі өсімдіктер қолданылған, олардың ішінде ең көп қолданылғаны – Myrica gale.