Введение

Киноа (Chenopodium quinoa; /k//iː//n//.//w//ɑː//, //k//i/'/n//oʊ//.//ə/, от кечуа кинва или кинуа) – цветущее растение семейства амарантовых. Это травянистое однолетнее растение, выращиваемое как сельскохозяйственная культура преимущественно ради его съедобных семян; семена богаты белком, пищевыми волокнами, витаминами группы B и минеральными веществами в большем количестве, чем во многих злаках. Киноа – это не злак, а псевдозлак, ботанически родственный шпинату и амаранту (Amaranthus spp.), и происходит из Андского региона северо-западной Южной Америки. Впервые его использовали для кормления скота 5 200 000 лет назад, а для употребления в пищу человеком – 3 000–4 000 лет назад в бассейне озера Титикака в Перу и Боливии. Растение хорошо растет в высокогорных районах и производит семена, богатые белком. Почти все производство в Андах осуществляется мелкими фермерскими хозяйствами и ассоциациями. Его выращивание распространилось более чем на 70 стран, включая Кению, Индию, Соединенные Штаты и страны Европы. В результате возросшей популярности и потребления в Северной Америке, Европе и Австралазии цены на урожай киноа утроились в период с 2006 по 2014 год.

Этимология и номенклатура

Вид Chenopodium quinoa был впервые описан Карлом Людвигом Вильденоу (1765–1812), немецким ботаником, изучавшим растения из Южной Америки, привезенные исследователями Александром фон Гумбольдтом и Айме Бонпланом. Название рода Chenopodium состоит из двух слов, происходящих от греческих χήν, νός – "гусь" и πόδῖον, podion – "маленькая ножка" или "гусиная лапка", из-за сходства листьев с отпечатком гусиной лапы. Видовое название киноа заимствовано из испанского quinua или quinoa, которое, в свою очередь, происходит от кечуа kinwa. Инки прозвали киноа chisiya mama, что на языке кечуа означает "мать всех зерен".

Описание

Chenopodium quinoa – двудольное однолетнее растение, обычно достигающее в высоту около [укажите высоту]. У него широкие, как правило порошкообразные, опушенные, лопастные листья, обычно расположенные поочередно. Древовидный центральный стебель может быть ветвистым или неветвистым в зависимости от сорта и окрашен в зеленый, красный или пурпурный цвет. Цветущие метелки развиваются из верхушки растения или из пазух листьев вдоль стебля. Каждая метелка имеет центральную ось, от которой отходит вторичная ось либо с цветками (амарантовидная), либо несущая третичную ось с цветками (клубовидная). Зеленые гипогинные цветки имеют простое околоцветное и обычно самоопыляются, хотя возможно и перекрестное опыление. В естественной среде беталаины привлекают животных, увеличивая тем самым частоту опыления и обеспечивая или улучшая распространение семян. Плоды (семена) имеют диаметр около [укажите диаметр] и бывают различных цветов – от белого до красного или черного, в зависимости от сорта. Относительно "недавно" развитой солеустойчивости C. quinoa, некоторые исследования показали, что накопление органических осмолитов играет двойную роль для этого вида. Они обеспечивают осмотическую регуляцию, а также защиту от окислительного стресса фотосинтетических структур в развивающихся листьях. Исследования также предполагают, что снижение плотности устьиц в ответ на уровень засоленности является важным защитным механизмом для оптимизации эффективности использования воды в данных условиях.

Естественное распространение

Chenopodium quinoa, как считается, была одомашнена в перуанских Андах из дикорастущих или сорных популяций того же вида. В районе, где киноа культивируется, встречаются дикие формы киноа (Chenopodium quinoa var. melanospermum); они могут быть родственными диким предкам, либо являться потомками культивируемых растений.

Питание

Сырая, неваренная киноа состоит из 13% воды, 64% углеводов, 14% белка и 6% жира. По оценкам питательной ценности, порция сырых семян киноа содержит определенное количество энергии и является богатым источником (20% или более от суточной нормы) белка, пищевых волокон, нескольких витаминов группы B, включая 46% от суточной нормы фолиевой кислоты, а также минеральных веществ, таких как магний (55% от суточной нормы), марганец (95% от суточной нормы), фосфор (65% от суточной нормы) и цинк (33% от суточной нормы) (таблица). После варки, которая является типичным способом приготовления киноа, многие показатели питательной ценности изменяются. Хотя содержание воды в порции вареной киноа увеличивается до 72%, большинство показателей питательной ценности снижаются, например, до 21% углеводов, 4% белка и 2% жира, а энергетическая ценность вареной киноа уменьшается. Несмотря на подобное снижение, вареная киноа остается богатым источником минеральных веществ марганца (30% от суточной нормы) и фосфора (22% от суточной нормы). Однако вареная киноа становится лишь умеренным источником (10–19% от суточной нормы) пищевых волокон и фолиевой кислоты (11%), а также минеральных веществ железа (11%), магния (18%) и цинка (11%) (таблица). Киноа не содержит глютена. Она была выбрана в качестве экспериментальной культуры в системе жизнеобеспечения с контролируемой экологией НАСА для длительных пилотируемых космических полетов. Помимо пищевых свойств, киноа обладает рядом медицинских применений, среди которых многообещающими являются противомикробные и противораковые свойства.

Сапонины и оксаловая кислота

В естественном состоянии семена покрыты оболочкой, содержащей горькие сапонины, что делает их невкусными. Большая часть зерна, продаваемого в коммерческой продаже, подвергается обработке для удаления этой оболочки. Эта горечь оказывает благотворное влияние в процессе выращивания, поскольку отпугивает птиц, и, следовательно, растение требует минимальной защиты. Генетический контроль горечи обусловлен количественным наследованием. Это одна из основных целей программ селекции киноа, которые могут включать генетическую инженерию. В Южной Америке эти сапонины используются в различных целях, включая использование в качестве моющего средства для одежды и стирки, а также в качестве антисептика для лечения повреждений кожи в народной медицине.

Климатические требования

Рост растения сильно варьируется из-за количества различных подвидов, сортов и местных форм (одомашненных растений или животных, адаптированных к среде, в которой они возникли). Однако, как правило, оно нетребовательно и выносливо к высоте; оно выращивается от прибрежных районов до более чем в Андах вблизи экватора, при этом большинство культиваров выращиваются между и . В зависимости от сорта, оптимальные условия для роста – прохладный климат с температурой от ночью до около днем. Некоторые культивары могут выдерживать более низкие температуры без повреждений. Легкие заморозки обычно не влияют на растения на любой стадии развития, за исключением периода цветения. В середине лета, во время цветения, в Андах часто случаются заморозки, приводящие к стерилизации пыльцы. Потребность в осадках сильно варьируется между различными культиварами, от во время вегетационного периода. Рост оптимален при равномерно распределенных осадках в начале роста и отсутствии осадков во время созревания семян и сбора урожая. В этой высокогорной пустынной долине максимальные летние температуры редко превышают, а ночные температуры около . В 2010-х годах была предпринята попытка экспериментального производства в регионе Палуз в Восточном Вашингтоне, и фермеры в Западном Вашингтоне начали выращивать эту культуру. Исследовательское учреждение Вашингтонского университета в долине реки Скайгит, расположенное недалеко от Маунт-Вернон, вырастило тысячи собственных экспериментальных сортов. Климат региона Пьюджет-Саунд схож с климатом прибрежной Чили, где эта культура выращивается на протяжении веков. Из-за короткого вегетационного периода североамериканское выращивание требует сортов с коротким периодом созревания, как правило, боливийского происхождения. Квиноа выращивается в Айдахо, где сорт, разработанный и выведенный специально для высокогорной равнины реки Снейк, является самым распространенным в Северной Америке.

Европа

Несколько европейских стран успешно выращивают киноа в промышленных масштабах.

Сев

Куиноа лучше всего растет в песчаных, хорошо дренированных почвах с низким содержанием питательных веществ, умеренной соленостью и pH почвы от 6 до 8,5. Почву под посев необходимо тщательно подготовить и обеспечить дренаж, чтобы избежать переувлажнения. Урожайность максимальна при обеспечении доступности азота. Внесение фосфора не повышает урожайность.

Вредители

В восточной части Северной Америки он подвержен поражению листовой минирующей молью, которая может снизить успех выращивания. (Эта моль также поражает распространенный сорняк и близкого родственника Chenopodium album, но C. album гораздо более устойчив к ней.) В его андском регионе происхождения используется севооборот. Севооборот обычно практикуют с картофелем, зерновыми и бобовыми культурами, включая Lupinus mutabilis.

Генетика

Геном киноа был секвенирован в 2017 году. С помощью традиционной селекции и, потенциально, генетической инженерии, растение подвергается модификации для повышения урожайности, улучшения устойчивости к жаре и биотическому стрессу, а также увеличения сладости за счет подавления сапонинов. Урожайность в Андах (обычно от 3 до 5 т/га) сопоставима с урожайностью пшеницы. В Соединенных Штатах были выведены сорта с однородным сроком созревания, которые собирают механизированным способом с использованием стандартных зерноуборочных комбайнов для мелких зерновых культур.

Обработка

Растения оставляют стоять до тех пор, пока стебли и семена полностью не высохнут, а влажность зерна не опустится ниже 10%. Обработка включает в себя обмолот колосьев для отделения зерна от плевел и последующую очистку зерна от оболочек. Перед хранением семена необходимо просушить, чтобы предотвратить прорастание. Семена необходимо повторно просушить перед хранением и продажей в магазинах.

История

Квиноа – это аллотетраплоидное растение, содержащее два полных набора хромосом от двух разных видов, которые в прошлом гибридизировались между собой. Согласно исследованию 1979 года, её предполагаемыми предками являются либо Chenopodium berlandieri из Северной Америки, либо андский вид Ch. hircinum, хотя более поздние исследования 2011 года даже указывают на наличие родственников из Старого Света. С другой стороны, морфологические признаки связывают Ch. quinoa из Анд и Ch. nuttalliae из Мексики. Некоторые исследования предполагают, что оба вида могли произойти от одного и того же дикого предка. Сорняк, Ch. quinoa var. melanospermum, известен из Южной Америки, однако эквивалента, близкого к Ch. nuttalliae, пока не обнаружено в Мексике. Второе сужение генетического разнообразия могло произойти при одомашнивании киноа из её неизвестной, но возможной дикой тетраплоидной формы. Возможно, одомашнивание происходило дважды: один раз в высокогорьях Анд, а второй – в низменностях Чили и Аргентины. Третье сужение можно назвать «политическим», и оно длится более 400 лет – со времен испанского завоевания нового континента и до настоящего времени. В этот период киноа была вытеснена кукурузой и оттеснена от производственных процессов, возможно, из-за её важной медицинской, социальной и религиозной роли для коренных народов Южной Америки, а также из-за сложности её обработки (очистки от оболочки) по сравнению с кукурузой. В XXI веке может произойти четвёртое событие, связанное с сужением генетического разнообразия, поскольку традиционные фермеры мигрируют из сельской местности в города, что подвергает киноа риску дальнейной генетической эрозии. Улучшение селекции также может привести к потере генетического разнообразия, поскольку селекционеры, вероятно, будут стремиться к уменьшению нежелательных аллелей для получения однородных сортов, однако скрещивание между местными ландрасами как в прошлом, так и в будущем, вероятно, будет создавать сорта с высоким генетическим разнообразием. Зерно киноа, однако, получило гораздо меньше внимания, чем такие культуры, как кукуруза или пшеница. Особенно благодаря большому разнообразию чилийских ландрасов и способности растения адаптироваться к различным широтам, эта культура теперь потенциально может выращиваться практически в любой точке мира.