Гидропонное выращивание кок-сагыза и крым-сагыза на торфяном субстрате для получения натурального каучука

В настоящее время основным источником натурального каучука является гевея бразильская (Hevea brasiliensis). Актуальность поиска альтернативных источников натурального каучука связана с зависимостью его производства лишь от одного вида растения, изменениями климата и распространением грибковых заболеваний. Лучшей альтернативой гевее бразильской являются каучуконосные одуванчики Taraxacum kok-saghyz Rodin, Taraxacum hybernum Steven, Taraxacum pobedimovae Schischk и некоторые другие. Ввиду большого числа проблем, возникающих при полевом возделывании каучуконосных одуванчиков, целью проведенной работы стали исследования по их гидропонному выращиванию. В испытанной нами технологии для выращивания каучуконосных одуванчиков были использованы стандартная гидропонная установка, твердый грунт в виде нейтрального торфа, 1/8 раствора Хогланда – Арнона, а также биопрепараты Фитоспорин-М (Bacillus subtilis) и Триходерма вериде (Trichoderma viride). Наибольшую сырую и сухую массу корней набирали гидропонные Taraxacum kok-saghyz, причем в 10 раз большую, чем при выращивании в почвенных условиях. Тем не менее наибольшее содержание каучука на сухую массу корней было обнаружено у гидропонных Taraxacum pobedimovae. В целом наилучшие показатели продукции каучука на объем использованного торфа были характерны для гидропонных Taraxacum kok-saghyz и Taraxacum pobedimovae, тогда как для почвенных одуванчиков этот показатель был на порядок ниже. Полноценные зрелые семена в условиях гидропоники дали только Taraxacum pobedimovae и Taraxacum hybernum. С учетом накопления биомассы корней и каучука, а также семенной продуктивности наиболее предпочтительным для гидропонного выращивания является Taraxacum pobedimovae.

1. Panara F., Fasano C., Lopez L., Porceddu A., Facella P., Fantini E., et al. Genome-wide identification and spatial expression analysis of histone modification gene families in the rubber dandelion Taraxacum kok-saghyz // Plants. 2022. Vol. 11, no. 16. P. 2077. DOI: 10.3390/plants11162077.

2. Cherian S., Ryu S.B., Cornish K. Natural rubber biosynthesis in plants, the rubber transferase complex, and metabolic engineering progress and prospects // Plant Biotechnology Journal. 2019. Vol. 17, no. 11. P. 2041–2061. DOI: 10.1111/pbi.13181.

3. Ramirez-Cadavid D., Cornish, K., Michel F.С. Taraxacum kok-saghyz (ТК): compositional analysis of a feedstock for natural rubber and other bioproducts // Industrial Crop Products. 2017. Vol. 107. P. 624–640. DOI: 10.1016/j.indcrop.2017.05.043.

4. Van Beilen J.B., Poirier Y. Production of renewable polymers from crop plants // Plant Journal. 2008. Vol. 54, no. 4. P. 684–701. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2008.03431.x.

5. Nowicki M., Zhao Y., Boggess S.L., Fluess H., PayáMilans M., Staton M.E., et al. Taraxacum kok‐saghyz (rubber dandelion) genomic microsatellite loci reveal modest genetic diversity and cross‐amplify broadly to related species // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. P. 1915. DOI: 10.1038/s41598-019-38532-8.

6. Salehi M., Cornish K., Bahmanka M., Naghavi M.R. Natural rubber-producing sources, systems, and perspectives for breeding and biotechnology studies of Taraxacum kok-saghyz // Industrial Crop Products. 2021. Vol. 170. P. 113667. DOI: 10.1016/j.indcrop.2021.113667.

7. Cornish K., Kopicky S.L., McNulty S.K., Amstutz N., Chanon A.M., Walker S., et al. Temporal diversity of Taraxacum kok-saghyz plants reveals high rubber yield phenotypes // Biodiversitas. 2016. Vol. 17, no. 2. P. 847–856. DOI: 10.13057/biodiv/d170262.

8. Kuluev B., Uteulin K., Bari G., Baimukhametova E., Musin K., Chemeris A. Molecular genetic research and genetic engineering of Taraxacum kok-saghyz L.E. Rodin // Plants. 2023. Vol. 12, no. 8. P. 1621. DOI: 10.3390/plants12081621.

9. Fateryga V.V., Kuluev B.R., Svirin S.A., Fateryga A.V. Lectotypification and comments on the taxonomic status of Taraxacum pobedimovae Schischk. (Asteraceae: Crepidinae) // Turczaninowia. 2024. Т. 27. N 1. С. 32–38. DOI: 10.14258/turczaninowia.27.1.4. EDN: DJKVDG.

10. Kuluev B., Fateryga A., Zakharova E., Zakharov V., Chemeris A. Pinkish-achened form of Taraxacum hybernum Steven – a source of inulin and high molar mass natural rubber // Botany Letters. 2023. Vol. 170, no. 2. P. 258–268. DOI: 10.1080/23818107.2022.2147998.

11. Ahrends A., Hollingsworth P.M., Ziegler A.D., Fox J.M., Chen H., Su Y., et al. Current trends of rubber plantation expansion may threaten biodiversity and livelihoods // Global Environmental Change. 2015. Vol. 34. P. 48–58. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2015.06.002.

12. Luo Z., Iaffaldano B.J., Zhuang X., Fresnedo-Ramirez J., Cornish K. Analysis of the first Taraxacum kok-saghyz transcriptome reveals potential rubber yield related SNPs // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 9939. DOI: 10.1038/s41598-017-09034-2.

13. Bari G., Gainullina K., Gumerova G., Uteulin K., Golovanov Ya., Chemeris A., et al. Multilocus DNA polymorphism of some rubber-bearing dandelions (Taraxacum spp.) of Russia and Kazakhstan // Genetic Resources and Crop Evolution. 2022. Vol. 69. P. 335–348. DOI: 10.1007/s10722-021-01233-1.

14. Krotkov G. A review of literature on Taraxacum koksaghyz Rod. // The Botanical Review. 1945. Vol. 11. P. 417–461. DOI: 10.1007/BF02861139.

15. Van Beilen J.B., Poirier Y. Production of renewable polymers from crop plants // The Plant Journal. 2008. Vol. 54, no. 4. P. 684–701. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2008.03431.x.

16. Cornish K., Xie W., Kostyal D., Shintani D., Hamilton R.G. Immunological analysis of the alternate rubber crop Taraxacum koksaghyz indicates multiple proteins cross-reactive with Hevea brasiliensis latex allergens // Journal of Biotechnology & Biomaterials. 2015. Vol. 5. P. 207. DOI: 10.4172/2155-952X.1000207.

17. Кулуев Б.Р., Бережнева З.А., Чемерис А.В. Гидропонное и аэропонное выращивание одуванчика Taraxacum kok-saghyz Rodin // Биомика. 2017. Т. 9. N 2. С. 96–100. EDN: ZHKNYZ.

18. Кулуев Б.Р., Картуха А.И., Князев А.В., Фатерыга А.В., Чемерис А.В. Опыт выращивания Taraxacum hybernum (Asteraceae) // Растительные ресурсы. 2017. Т. 53. N 4. С. 543–554. EDN: ZRTLDJ.

19. Патент № 2779988C1, Российская Федерация, A01G 22/25. Способ аэропонного выращивания каучуконосного растения кок-сагыз Taraxacum kok-saghyz R / Л.Ю. Мартиросян, Ю.Ц. Мартиросян, С.Д. Варфоломеев, В.М. Гольдберг. Заявл: 01.02.2022; опубл.: 16.09.2022. Бюл. № 26.

20. Duncan D.B. Multiple range and multiple F tests // Biometrics. 1955. Vol. 11, no. 1. P. 1–42. DOI: 10.2307/3001478.

21. Кулуев Б.Р., Минченков Н.Д., Гумерова Г.Р. Коксагыз (Taraxacum kok-saghyz Rodin): методы выделения каучука и перспективы использования биотехнологических подходов // Биотехнология и селекция растений. 2019. Т. 2. N 2. С. 33–43. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-2-33-43. EDN: FNLIMQ.

22. Cornish K., Kopicky S., Madden T. Hydroponic cultivation has high yield potential for TKS // Rubber & Plastics News. 2019. October 7. P. 23–25. Режим доступа: https://cornishlab.cfaes.ohio-state.edu/sites/hcs-cornishlab/files/imce/Hydroponic%20cultivation%20has%20high%20yield%20potential%20for%20TKS.pdf (дата обращения: 10.02.2025).

23. Мартиросян Л.Ю., Мартиросян Ю.Ц., Кособрюхов А.А., Гольдберг В.М., Гачок И.В., Мартиросян В.В. [и др.]. Биосинтез каучука и инулина в зависимости от спектрального состава света и активности фотосинтетического аппарата при аэропонном культивировании Taraxacum kok-saghys Е. Rodin // Сельскохозяйственная биология. 2023. Т. 58. N 1. С. 100–113. DOI: 10.15389/agrobiology.2023.1.100rus. EDN: GSWCBD.

24. Bari G.T., Zhanbyrbayev Ye.A., Jantassov S.K., Kuluev B.R. Organic hydroponics (bioponics) and aeroponics application for dandelion kok-saghyz cultivation // Вестник Кызылординского университета имени Коркыт Ата. 2022. N 3. С. 218–225. DOI: 10.52081/bkaku.2022.v62.i3.097. EDN: LHXUOP.