Кіріспе

Гүлді өсімдіктер тұқымдасы Brassicaceae (/b/r/æ/s/ˈɪ/k/eɪ/s/iː/, /s/ɪ/ˈaɪ/) немесе (ескіше) Cruciferae (/k/r/uːˈs/ɪ/f/ər/iː/) – орташа мөлшерлі және экономикалық жағынан маңызды гүлді өсімдіктер тұқымдасы, көбінесе қыша, крестгүлділер немесе капуста тұқымдасы деп аталады. Көпшілігі шөптесін өсімдіктер, ал кейбіреулері бұталар. Жапырақтары қарапайым (бірақ кейде терең тілімделген), жапырақ сағақтары жоқ және сабақтарда немесе розеткаларда кезектесіп орналасқан. Гүлшоғырлары сабақтың ұшында орналасқан және жапырақшалары жоқ. Гүлдері төрт бос күлтесінен, төрт бос, бірін бірімен кезектесетін гүл жапырақшасынан, екі қысқа бос тоқпан және төрт ұзын бос тоқпаннан тұрады. Жемісінде тұқымдар қатарлап орналасқан, жұқа қабырғамен (немесе септуммен) бөлінген. Тұқымдасқа 372 туыс және 4060 қабылданған түр жатады. Ең ірі туыстар: Draba (440 түр), Erysimum (261 түр), Lepidium (234 түр), Cardamine (233 түр) және Alyssum (207 түр). Тұқымдасқа крестгүлді көкөністер кіреді, оның ішінде Brassica oleracea (капуста, гауһар, гүлді капуста, брокколи және жапырақты капуста ретінде өсіріледі), Brassica rapa (шалқан, қытай капустасы және т.б.), Brassica napus (рапс және т.б.), Raphanus sativus (жалпы редис), Armoracia rusticana (атқонақ), сондай-ақ кесілген гүл Matthiola (стокс) және модельдік организм Arabidopsis thaliana (таль кресі). Pieris rapae және Pieridae тұқымдасына жататын басқа да көбелектер – коммерциялық дақылдар ретінде егілген Brassicaceae түрлерінің ең белгілі зиянкестерінің бірі. Trichoplusia ni (капуста бұрандасы) да зиянкестерге қарсы қолданылатын әдістерге төзімділігінің арқасында крестгүлділер үшін күрделі мәселеге айналуда. Кейбір сирек кездесетін Pieris көбелектері, мысалы P. virginiensis, өздерінің табиғи ортасында тіршілік ету үшін жергілікті қышаға тәуелді. Кейбір жергілікті емес қышалар, мысалы Alliaria petiolata (сарымсақ қышасы), АҚШ-тағы өте инвазивті түр, олардың дернәсілдері үшін улы болуы мүмкін.

Сипаттама

Brassicaceae тұқымдасына жататын түрлер көбінесе бір жылдық, екі жылдық немесе көп жылдық шөптесін өсімдіктер, ал кейбіреулері жантайып өсетін бұталар немесе бұталар, өте сирек – жүзімді өсімдіктер. Көбінесе құрлықта өсетін болса да, сулы авоворт сияқты бірнеше түрі тұщы суда суға батып өседі. Олардың түйірқауызы немесе кейде ағаш тәрізді қауырсыны болуы мүмкін, оның көп немесе аз тармақтары болуы мүмкін, ал кейбіреулерінде жұқа немесе түйіршікті тамырсабақтары болады немесе сирек тамырлар пайда болады. Аз ғана түрлерде көп жасушалы бездер кездеседі. Түктері бір жасушадан тұрады және әртүрлі пішінде болады: қарапайымнан бастап тармақталған, жұлдыз тәрізді, ағаш тәрізді немесе Т пішіндес, сирек қалқан немесе қабықша тәрізді болады. Олардың үстінде ешқашан без болмайды. Сабақтары тік, ұшына қарай көтерілетін немесе жатқан болуы мүмкін, көбінесе шөптесін, бірақ кейде ағаш тәрізді. Сабақта жапырақтар орналасуы мүмкін немесе сабақ жапырақсыз болуы мүмкін (Caulanthus), ал кейбір түрлерде сабақ мүлдем болмайды. Жапырақтарында қосымша жапырақшалар (stipules) жоқ, бірақ жапырақ және гүл сабақтарының түбінде бір жұп бездер болуы мүмкін. Жапырақтар тікелей сабаққа бекітілген немесе жапырақ сабағымен жабдықталған болуы мүмкін. Жапырақ жапырағы әдетте қарапайым, тұтас немесе тілімделген, сирек үш жапырақтан тұратын немесе қауырсын тәрізді болады. Түбінде жапырақ шоғыры болуы немесе болмауы мүмкін. Сабақтағы жапырақтар көбінесе кезектесіп орналасқан, сирек көзге қарама-қарсы болып көрінеді. Жалғақ тесіктері (stomata) анизоциттік типке жатады. Brassicaceae тұқымдасының геномдық өлшемі басқа гүлді өсімдіктерге қарағанда өте кішкентай (бір жасушаға 3,425 миллионнан кем) болады, мысалы, Arabidopsis thaliana және Sphaerocardamum spp.-да 150 Мбп-ден 2375 Мбп-ге дейін. Гомологты хромосома жиынтықтарының саны кейбір Physaria және Stenopetalum түрлерінде төрт (n=4), басқа Physaria және Stenopetalum түрлерінде бес (n=5), Arabidopsis thaliana және Mathiola түрлерінде он жетіге (n=17) дейін жетеді. Хромосомалары саналған түрлердің шамамен 35%-ында сегіз жиынтық (n=8) болады. Полиплоидияға байланысты кейбір түрлерде 256 жеке хромосомаға дейін болуы мүмкін, мысалы, Солтүстік Америкадағы Cardamine түрлерінде өте жоғары сандар кездеседі. Brassicaceae, әсіресе Arabis, Rorippa, Cardamine және Boechera түрлерінде будандастыру жиі кездеседі. Африка мен Калифорниядан шыққан түрлер арасындағы будандастыру және одан кейінгі полиплоидизация Австралия мен Жаңа Зеландияда өсетін Lepidium түрлеріне қатысты деп есептеледі.

Жұмыртқалық, жеміс және тұқым

Жоғары жағында екі карпельден тұратын бір пистиль бар, олар тораптардың түбінен тікелей жоғары немесе сабақшада орналасуы мүмкін. Бастапқыда ол тек бір қуыстан тұрады, бірақ одан әрі даму барысында қуысты екіге бөлетін, екі плацентаны және екі жапырақшаны ажырататын жұқа қабырға өседі (бұл жалған септум деп аталады). Сирек жағдайларда септумсыз тек бір қуыс кездеседі. 2–600 жұмыртқашалар әдетте карпельдердің бүйір жиегінде немесе сирек жоғары жағында орналасады. Жемістері – екі жапырақшамен ашылатын капсулалар, көбінесе жоғары қарай ашылады. Егер ұзындығы енінен кем дегенде үш есе артық болса, олар силик деп аталады, ал ұзындығы енінен үш есе кем болса – силикл деп аталады. Жемістің басқа да белгілері өте әртүрлі. Жұмыртқалық безді шар немесе конус тәрізді стигмамен байланыстыратын бір тұрақты стиль болуы мүмкін, ол бөлінбеген немесе екі жайылып немесе біріккен жақтары бар. Әр түрлі пішіндегі тұқымдар көбінесе сары немесе қоңыр түсті болады және әрбір қуыста бір немесе екі қатарға орналасады. Тұқымдық жапырақтары бүтін немесе ұшында ойық болуы мүмкін. Тұқымда эндосперм жоқ. Brassicaceae тұқымдасы ондаған глюкозинолаттардан тұратын әртүрлі қоспаларды қамтиды. Сондай-ақ, олардың құрамында мирозиназалар деп аталатын ферменттер бар, олар глюкозинолаттарды көптеген организмдер үшін уытты изотиоцианаттарға, тиоцианаттарға және нитрилдерге айналдырады, осылайша өсімдіктерді жеуден қорғайды. Cleomaceae және Brassicaceae шамамен 41 миллион жыл бұрын бөлініп кетті. Барлық үш отбасы да тұрақты түрде бір ретке (әртүрлі жағдайларда Capparales немесе Brassicales деп аталады) жатқызылған.

Отбасыдағы қарым-қатынастар

Ертедегі жіктемелер тек морфологиялық салыстыруға негізделген, бірақ кең ауқымды конвергентті эволюцияның салдарынан, олар сенімді филогенезді қамтамасыз етпейді. Молекулалық филогенетикалық зерттеулерге көп күш жұмсалғанмен, Brassicaceae отбасы ішіндегі туыстық байланыстар әлі толық анықталған жоқ. Aethionema отбасының қалған бөлігімен туыс екені бұрыннан мәлім. 2014 жылғы бір талдау 39 тайпаның арасындағы қарым-қатынасты келесі ағаш түрінде көрсетті.

Жалпы

2023 жылдың қазанына қарай, «Әлем өсімдіктері» онлайн базасы 346 туысты қабылдайды.

Этимология

Brassicaceae атауы халықаралық ғылыми сөздікке неолатын тілінен келген, Brassica – типтік туысынан және заманауи таксономиядағы өсімдіктер тұқымдасы атаулары үшін қолданылатын стандартталған -aceae жұрнағынан тұрады. Туыс атауы классикалық латын тіліндегі brassica сөзінен шыққан, ол көкбас және басқа да крестгүлді көкөністерді білдіреді. Ескіше қолданылатын Cruciferae атауы, "крест ұстаушы" деген мағынаны білдіреді, ол горчица гүлдерінің төрт құлпынасының крест тәрізді болуынан туындаған. Cruciferae – туыс атауынан алынбаған және -aceae жұрнағы жоқ, ресми түрде қолданылатын өсімдіктер тұқымдасының сегіз атауының бірі.

Тарату

Brassicaceae планетаның көбісінде кездеседі, бірақ Антарктидада және тропиктік аймақтардың кейбір бөліктерінде, атап айтқанда Бразилияның солтүстік-шығысында, Конго алқабында, теңіз жағалауындағы Оңтүстік-Шығыс Азияда және тропикалық Австралияда табылмайды. Тұқымның шығу тегі, мүмкін, Иран-Тұран аймағы, онда 150 әртүрлі туысқа жататын шамамен 900 түр кездеседі. Олардың шамамен 530-ы эндемиктер. Екінші орында Жерорта теңізі аймағы тұр, онда 113 туысқа жататын 630-ға жуық түр бар, олардың 290-ы эндемиктер. Тұқым Сахаро-Арабия аймағында аз таралған – 65 туыс, олардың 180 түрі бар, оның 62-сі эндемик, және Солтүстік Америкада (Солтүстік Америкалық Атлант аймағы мен Рокки тауларының флоралық аймағын қамтиды) – 99 туыс, 780 түрі бар, оның 600-ы эндемик. Оңтүстік Америкада 340 жергілікті түрді қамтитын 40 туысы, Оңтүстік Африкада 100-ден астам түрі бар 15 туысы, ал Австралия мен Жаңа Зеландияда барлығы 114 түрі бар 19 туысы кездеседі. Бірнеше Alyssum түрі құрғақ салмағының 0,3%-ға дейін никель жинақтауы мүмкін және топырақты қалпына келтіруде немесе тіпті биокендеуде пайдалы болуы мүмкін. Brassicaceae жасушаларында глюкозинолаттар мен мирозиназалар бар. Жасуша зақымданғанда мирозиназалар глюкозинолаттарды гидролиздеп, көптеген жануарлар, саңырауқұлақтар мен бактериялар үшін улы қосылыстар болып табылатын изотиоцианаттардың түзілуіне әкеледі. Кейбір өсімдікпен қоректенетін жәндіктерде глюкозиноттарды тез сіңіру, уытсыз қосылыстарға тез ыдырату және жасушаларға зиян келтіруден аулақ болу сияқты қарсы бейімделулер пайда болған. Ақ көбелектер (Pieridae) тұқымдасында бір қарсы механизм глюкозинолат сульфатазаға қатысады, ол глюкозинолатты өзгертеді, сондықтан оны изотиоцианатқа айналдыру мүмкін болмайды. Екіншісі – глюкозинаттар тез ыдырап, нитрилдерді түзеді. Түрлер арасында және тіпті түрлер ішінде глюкозинолаттардың қоспаларында үлкен айырмашылықтар бар, ал жекелеген өсімдіктер елуден астам жеке заттарды өндіре алады. Осы глюкозинолаттарды синтездеуге жұмсалатын энергия жапырақ өндіруге қажетті жалпы энергияның 15%-ына дейін жете алады. Барбарея вульгарис (ащы шаян) тритерпеноидты сапониндерді де өндіреді. Бұл бейімделулер мен қарсы бейімделулер Brassicaceae және оның негізгі зиянкестерінің бірі – Pieridae көпшілігінің кең ауқымды әртараптануына әкелген болуы мүмкін. Көптеген түрлерде ұшпалы глюкозинаттардың белгілі бір жиынтығы жұмыртқа салуды тудырады. Осылайша, белгілі бір егісті кейде ащы саңырауқұлақтарды өлімге әкелетін жем ретінде отырғызу арқылы қорғауға болады, өйткені сапониндер сіркеқұйрықтарды өлтіреді, бірақ көбелек әлі де ащы саңырауқұлақтың жапырақтарына жұмыртқа салуға тартылады. Алмаз арқалы шыбын (Plutella xylostella) – бұл Brassicaceae өсімдіктерімен қоректенетін шыбынның көп түрлі түрі. Pieridae сияқты, ол изотиоцианаттарды аз зиянды нитрилдерге айналдыра алады. Бұл зиянкесті егістікте басқару Bacillus thuringiensis өндіретін токсинге қарсы төзімділік пайда болғаннан кейін күрделіленді, ол кеміргіштерге қарсы кең спектрлі биологиялық өсімдіктерді қорғау ретінде қолданылады. Мұндай өсімдікті жейтін жәндіктерді жейтін паразиттік құрттар өсімдіктер шығаратын химиялық қосылыстарға тартылады, сондықтан олжаларын таба алады. Кабақ құрттары (Brevicoryne brassicae) глюкозинолаттарды сақтайды және өздерінің мирозиназаларын синтездейді, бұл олардың ықтимал жыртқыштарын қорғайды. Жақсы бақылауға екі еуропалық кеміргішті, оның ішінде бір кеміргішті енгізу арқылы қол жеткізуге болады деп есептеледі. USDA-ның TAG тобы 2004 жылдан бері бұл енгізілгендерді тоқтатты. Инвазивті болудан басқа, сарымсақ қышасы Солтүстік Америкада таралған P. oleracea сияқты Pieris көбелектеріне де қауіп төндіреді, өйткені олар оны артықшылықпен жұмыртқалайды, бірақ олардың личинкаларына улы. Инвазивті агрессивті қыша түрлері өздігінен құнарлы болып, ұзақ өмір сүретін ұсақ тұқымдармен өте көп себуімен және өмір сүру және өсіп-өну деңгейінің өте жоғары болуымен және олар жергілікті емес жерлерде өсімдіктер мен жәндіктерге мүлдем қолайсыз екендігімен танымал. Сарымсақ қышасы Солтүстік Американың сирек кездесетін бірнеше Pieris түрлеріне улы.

Қолданылуы

Бұл тұқымда маңызды ауыл шаруашылығы дақылдары бар, олардың ішінде көптеген көкөністер: капуста, брокколи, гүлді капуста, кале, брюссель капустасы, жасыл жапырақты капуста, савой капустасы, кохлаби және гай лан (Brassica oleracea), репа, напа капустасы, мизуна, бок чой және рапини (Brassica rapa), руккола/ракета салаты (Eruca sativa), бақша крессі (Lepidium sativum), су крессі (Nasturtium officinale) және редис (Raphanus), сондай-ақ бірнеше дәмдеуіштер: қызанақ (Armoracia rusticana), васаби (Eutrema japonicum), ақ, үнді және қара қыша (Sinapis alba, Brassica juncea және B. nigra сәйкесінше). Өсімдік майы бірнеше түрлердің тұқымдарынан өндіріледі, мысалы Brassica napus (рапс майы), бұл, мүмкін, кез келген түрдің өсімдік майының ең көп көлемін қамтамасыз етеді. Woad (Isatis tinctoria) бұрын көк түсті мата бояуы (индиго) өндіру үшін қолданылған, бірақ оны Indigofera tinctoria сияқты туыс емес тропикалық түрлерден алынған сол затпен алмастырды. Pringlea antiscorbutica, әдетте Кергелен капустасы деп аталады, жеуге жарамды және калийге бай. Оның жапырақтарында С витаминіне толы май бар, бұл факті теңіз саяхаты кезінде скорбуттан зардап шеккен теңізшілер үшін оны өте тартымды етті, сондықтан түрдің атауы antiscorbutica, төменгі латын тілінде «скорбуткаға қарсы» дегенді білдіреді. Ол Кергелендегі кит аулаушылардың рационында шошқа, сиыр немесе ителгі еті бітіп қалғанда маңызды рөл атқарды. Brassicaceae тұқымдастығына сондай-ақ Aethionema, Alyssum, Arabis, Aubrieta, Aurinia, Cheiranthus, Erysimum, Hesperis, Iberis, Lobularia, Lunaria, Malcolmia және Matthiola сияқты сәндік өсімдіктер де жатады. Бұл түрлер туған жері емес аймақтарда зиянкес болуы мүмкін. Шағын еуразиялық арамшөп Arabidopsis thaliana гүлді өсімдіктердің (Angiospermae) молекулалық биологиясын зерттеуде кеңінен қолданылатын үлгілік организм болып табылады. Кейбір түрлер Lepidoptera үшін тамақ ретінде пайдалы, мысалы, Turritis glabra және Boechera laevigata сияқты кейбір жабайы қыша және кресс түрлері, оларды Солтүстік Американың бірнеше түрлі көпекейлі жәндіктері пайдаланады.