Päärynän (Pyrus spp.)

Abstract

Päärynä (Pyrus communis L.) on tyypillinen lauhkeiden alueiden hedelmä, jonka alkuperä ja kesyttäminen on tapahtunut kahdessa eri paikassa, Kiinassa ja Vähä-Aasiassa Lähi-itään asti. Se on maailman viidenneksi eniten tuotettu hedelmä, jota tuotetaan pääasiassa Kiinassa, Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Päärynä kuuluu ruusukasvien heimoon ja on omenan läheinen ”serkku”, mutta sillä on joitakin erityispiirteitä, jotka tekevät tästä hedelmästä erityisen herkän makuisen. Päärynä ansaitsee siis erityistä huomiota ja huolellisen tarkastelun, jossa tarkastellaan kaikkea asiaan liittyvää historiaa ja sitä koskevaa viimeaikaista tutkimusta, koska se on taloudellisesti ja kulttuurisesti tärkeä hedelmä useissa maissa ja kulttuureissa. Siksi tämän kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on lähestyä päärynöiden alkuperän, kesyttämisen ja leviämisen historiaa sekä raportoida niiden kasvitieteestä, nykyisestä tilanteesta maailmassa ja niiden jalostuksesta ja suojelusta.

1. Johdanto

Päärynä, tyypillinen lauhkean ilmaston hedelmä, jolla on herkkä miellyttävä maku ja pehmeys, on saanut laajaa hyväksyntää kaikkialla maailmassa. Muodoltaan se inspiroi suunnittelijoita ja arkkitehtejä. Hedelmä miellyttää sukupolvia; jo vuonna 1661 Jean-Baptiste de La Quintinie, lakimies ja kasvitieteilijä, joka vastasi Versaillesin palatsin puutarhoista ja suhtautui intohimoisesti päärynöiden viljelyyn, kirjoitti raporteissaan: ”On tunnustettava, että kaikista tämän paikan hedelmistä luonto ei näytä mitään niin kaunista ja jaloa kuin tämä päärynä. Se on päärynä, joka tekee suurimman kunnian pöydissä…”

Päärynää kulutetaan pääasiassa naturassa, piirakoissa, kakkuissa, vahvan juuston tai carpaccion, risoton, hillojen ja jäätelöiden seurana, ja se on mainio hedelmä, jota voidaan käyttää dieeteissä sen alhaisen kaloriarvon vuoksi. Sen ravintoarvo on korkea, ja se sisältää kohtuullisen määrän A-, B1-, B2-, B3- ja C-vitamiineja sekä kivennäisaineita, kuten natriumia, kaliumia, fosforia, kalsiumia, magnesiumia ja rautaa. Siinä on paljon kuitua, joka antaa erinomaisia tuloksia ummetuksen ja suolistotulehduksen hoidossa. Monet suosittelevat päärynää parantamaan poikkeavuuksia, kuten kystiittiä ja munuaiskiviä .

Päärynä kuuluu Pyrus-sukuun, joka on peräisin tertiäärikaudella Länsi-Kiinasta, ja se on levinnyt Pohjois-Italiasta, Sveitsistä, entisestä Jugoslaviasta, Saksasta, Kreikasta, Kreikasta, Moldovasta ja Ukrainasta itään, esimerkiksi Iraniin, Uzbekistaniin, Kiinaan, Japaniin, Koreaan ja Bhutaniin. Kaupallisesti se jakautuu kahteen pääryhmään: Eurooppalaiset ja aasialaiset päärynät. Ensimmäinen, jolla on pitkänomainen ja täyteläinen rakenne, ja toinen, jolla on hiekkainen rakenne ja pyöreä runko, tekevät tästä hedelmästä yhdeksännen maailman tuotannossa, joka on pääasiassa hyödyke Kiinassa .

2. Taksonomia, alkuperä ja lajistuminen

Nimi päärynä on peräisin latinasta, pera tai pira, ja siitä on joitakin muunnelmia, kuten ranskaksi poire, saksaksi peer ja kreikassa akras luonnonvaraisena tyyppinä ja apios viljeltynä päärynä.

Nimi kuuluu verisuonikasvien luokkaan Equisetopsida C. Agardh, Magnoliidae Novák ex Takht -alaluokkaan, ja sille on ominaista, että kasveille on tyypillistä, että niillä on uurteiset lehdet ja kukat. Kuuluu luokkaan Rosales Bercht. & J.Presl -järjestykseen ja Rosaceae Juss -perheeseen, jossa on hermafrodiittisia kukkia, polypetaalisia ja perigynisiä heteisiä, päärynä, Pyrus L., sukupuoli on hedelmä, jolla on suuri merkitys maltillisten leveysasteiden maiden maataloudelle, ja sitä viljellään laajamittaisesti Kiinassa, Länsi-Euroopassa ja Yhdysvalloissa .

Maloideae-alasuvun, johon Pyrus sukupuoli kuuluu, peruskromosomiluku on , mikä on kohtuullinen, jos sitä verrataan muihin Rosaceae-suvun lajeihin, joissa tai . Kolmesta hypoteesista, jotka syntyivät 1920-luvulta lähtien selittämään tapahtumaa, hyväksytyin teoria ehdottaa allotetraploidista tai allopolyploidista kahden Rosaceae-suvun alkeismuodon, Prunoideae kanssa ja Spiraeoideae kanssa, risteytymisestä . Tämä teoria perustui havaintoon, jonka mukaan meioosin aikana esiintyi enimmäkseen univalentteja (parittomia kromosomeja) eikä multivalentteja kromosomeja. Myöhemmin isotsyymitutkimukset tukivat tätä teoriaa. Useimmat viljellyt päärynät ovat diploideja (), mutta on olemassa muutamia polyploideja P. communis ja Pyrus × bretschneideri -lajikkeita. Joidenkin kirjoittajien mukaan Pyruksen lajiutuminen tapahtui ilman kromosomimäärän muutosta. Pyrus-suvun uskotaan saaneen alkunsa tertiäärikaudella (65-55 miljoonaa vuotta sitten) Länsi-Kiinan vuoristoalueilta, jonne on keskittynyt hyvin suuri määrä Pomoideae- ja Prunoideae-sukujen lajeja. Kun otetaan huomioon Pomoideae-suvun eri lajien levinneisyysalueet, on todennäköistä, että niiden yhteinen esi-isä oli laajalti levinnyt kyseisellä alueella liitukauden tai paleoseenin aikana ja ennen tertiäärikauden alkua. Todisteet viittaavat siihen, että päärynöiden hajaantuminen ja lajistuminen seurasivat vuorijonoja sekä itään että länteen. Tältä ajanjaksolta löydettiin vain vähän jälkiä lehdistä joistakin Itä-Euroopan ja Kaukasuksen paikkakunnista, kuten Itävallan Parschlugin kylästä ja Kakhetian vuoristosta, josta löydettiin Pyrus theobroma -fossiileja. Itä-Georgiassa, Horizon Akchagylissa, Azerbaidžanissa ja Turkissa löydettiin myös Pyrus communis L. -lajin fossiilisia lehtiä. Jääkauden jälkeisistä aineistoista on löydetty jälkiä hedelmistä Sveitsissä ja Italiassa sijaitsevista laakustriinikerrostumista. Uskotaan, että kesyttämisprosessi noudatti sitä, mitä nykyään nähdään Kaukasuksella, jossa on monia erilaisia päärynäpuita, jotka kasvavat runsaasti .

Pyrus-suvussa on kaksi domestikaatiokeskusta ja ensisijaista alkuperää: ensimmäinen sijaitsee Kiinassa, toinen sijaitsee Vähä-Aasiassa Lähi-Itään, Kaukasuksen vuoristossa, ja kolmas toissijainen keskus sijaitsee Keski-Aasiassa .

Luetteloitujen lajien määrä vaihtelee suuresti kunkin kirjoittajan tulkinnan mukaan, 20-75 lajia . Luetteloitu 23 luonnonvaraista lajia, jotka kaikki ovat kotoisin Euroopasta, lauhkeasta Aasiasta ja Afrikan pohjoisilta vuoristoalueilta . Päärynät luokitellaan kolmeen ryhmään karpellien lukumäärän ja hedelmien koon mukaan: pienet hedelmät, joissa on kaksi karpellia ja jotka tunnetaan aasialaisina päärynöinä, suuret hedelmät, joissa on viisi karpellia, ja hedelmät, joissa on kolmesta neljään karpellia ja jotka ovat edellä mainittujen hedelmien risteytyksiä. Aasialaisilla päärynöillä on rapea rakenne, kun taas eurooppalaisilla päärynöillä on voinen ja mehukas rakenne, ja niillä on ominainen maku ja aromi. Päärynöitä lisätään varttamalla, jolloin vartus on sopeutunut stressiä, kuten maaperän emäksisyyttä, kuivuutta ja kylmyyttä vastaan. Lajiston monimuotoisuus keskittyy Euraasian länsiosista Itä-Aasiaan ja erityisesti Kiinaan (taulukko 1), mutta monet kirjoittajat mainitsevat useita lajeja ilman yksimielisyyttä, mikä vaikeuttaa järjestämistä, sillä monet lajit ovat lajien välisiä risteymiä, ja joissakin tapauksissa eri alueet käyttävät samoista lajikkeista eri nimiä. Näillä kahdella alueella muodostuu kaksi erillistä lajiryhmää, itäinen ja läntinen (taulukko 2). Tutkimukset osoittavat, että näiden kahden ryhmän välillä on suuri geneettinen etäisyys . Ensimmäinen keskittyy useimpiin viljeltyihin päärynöihin, joita esiintyy Euroopassa, Pohjois-Afrikassa, Vähä-Aasiassa, Iranissa, osassa Neuvostoliiton Keski-Aasiaa ja Afganistanissa. Toiseen ryhmään kuuluvat lajit, jotka ovat keskittyneet Itä-Aasiaan, Tien-Shanin ja Hindu Kushin vuoristoon sekä Japaniin. Jälkimmäiseen ryhmään kuuluu Kiinassa ja Japanissa hyvin suuri lajikeryhmä . Tällä hetkellä on tehty useita töitä, joilla pyritään arvioimaan eri lajikkeiden välistä geneettistä etäisyyttä, ja ne on keskitetty geenipankkeihin ja jalostusohjelmiin.

Lleidan yliopiston (UDL-ETSIA) tutkijat pystyivät arvioimaan 141 espanjalaisen P. communis-lajin (menneen ja nykyisen) lajin (entisen ja nykyisen) geneettisen etäisyyden kahdeksaa SSR-markkeria käyttäen. Lisäksi käytettiin kolmetoista tunnettua espanjalaista lajiketta, jotka edustavat niiden monimuotoisuutta, mutta kaikki kolmetoista lajiketta ryhmiteltiin yhdeksi klusteriksi, mikä osoittaa P. communis -lajikkeiden kapean geneettisen perustan Espanjassa, mikä johtuu pääasiassa markkinoiden vaatimuksista .

Kiinalainen tutkijaryhmä teki toisen tutkimuksen, jossa kuuden SSR-markkerin avulla voitiin tarkistaa 98 Pyrus-lajin geneettinen etäisyys, mukaan lukien 51 Pyrifolia-, japanilaista ja kiinalaista Pyrus-lajia, 11 P. ussuriensis -lajia, 24 kiinalaista valkoista päärynää, kuusi luonnonvaraista lajia, kaksi korealaista lajia, kaksi P. communis -lajiketta ja kaksi tunnistamatonta lajia. Tulokset osoittivat, että nämä lajikkeet on ryhmitelty 10 ryhmään, joista 4 ryhmää koostuu kiinalaista ja japanilaista alkuperää olevista valkoisista ja hiekkapäärynöistä. Tulokset osoittivat, että japanilaisilla lajikkeilla on vanhempina kiinalainen hiekkapäärynä. Läntiset lajikkeet muodostivat erillisiä ja kaukaisia ryhmiä itäisistä päärynöistä.

Kiinassa viljeltyjen päärynäpopulaatioiden geneettisten vaihteluiden ja klusteroitumisen tunnistamiseksi on tehty monia tutkimuksia, koska hedelmä on erittäin tärkeä hyödyke tälle maalle, kuten tutkimus 233:sta maatiaislajikkeesta P. pyrifolia, ”hiekkapäärynä”, pystyttiin määrittämään yritysten geneettisen monimuotoisuuden ja sukulaisuuden taso 14 SSR-markkerin avulla .

Vuonna 2013 päärynän genomin sekvensointi saatiin valmiiksi yhdistämällä Illumina-sekvensointitekniikka ja BAC by BAC (bakteeri keinotekoinen kromosomi) -strategia aasialaisessa päärynässä nimeltä ”Suli” . Tämä strategia minimoi heterotsygoottisen genomin sekvensoinnin rajoituksen. Tulokset osoittivat, että päärynän genomissa oli 1,02 prosenttia SNP:tä ja 53,1 prosenttia toistuvia sekvenssejä. Varmistettiin, että päärynän ja omenan genomin osuus on hyvin samankaltainen, ja suurimmat erot niiden välillä ovat toistuvia sekvenssejä, jotka aktiivisesti transponoituvat.

Päärynän genomin sekvensointihankkeessa päädyttiin siihen, että geenien keskimääräinen tiheys on yksi 12 kb:aa kohti vähintään 42 812 geenilokuksessa, mikä on samankaltainen määrä verrattuna muihin kasveihin, ja että päärynän ja omenan genomit ovat geenien lukumäärältään lähes yhtä suuria. Hanke osoitti myös, että päärynän ligniinipitoisuus on samanlainen kuin poppelin, mikä viittaa siihen, että tämä ligniinipitoisuus osallistuu kivisolujen muodostumiseen . Tässä hankkeessa käytettyjen genomisten lähestymistapojen avulla on saavutettu parempi ymmärrys tästä hedelmäkasvista, mikä heijastuu tuleviin parannuksiin.

3. Domestikaatio ja jalostus

Domestikaation seurauksena on geenifrekvenssien muuttuminen alkuperäisiin populaatioihin nähden. Täysin kesytetty laji on selviytymisessään riippuvainen ihmisestä, toisin sanoen se ei voi itse lisääntyä luonnossa. Hedelmien kesyttäminen alkoi vasta noin 6 000 vuotta sitten kasvullisen lisääntymisen kautta, koska hedelmien heterotsygotia on suuri. Tämän seurauksena päärynä- ja persikkapuut kehittyivät itsestään hedelmällisiksi, viinirypäleet hermafroditistisiksi, banaanit siemenettömiksi, ja joissakin hedelmissä ei ole piikkejä. Tänä aikana muinaiset Välimeren hedelmät, kuten viinirypäle, oliivi, viikuna ja granaattiomena, kesytettiin. Myös sitrushedelmät, banaani, omena, päärynä, kvitteni, mesiangervo, manteli, aprikoosi, kirsikka, persikka ja luumu kesytettiin Keski- ja Itä-Aasiassa. Jotkin hedelmät, kuten kiivi, mustikka ja pekaanipähkinä, kesytettiin vasta 1800- ja 1900-luvuilla. Ensimmäisen maininnan päärynänviljelystä Euroopassa teki Homeros antiikin Kreikassa, hieman alle kolmetuhatta vuotta sitten, ja hän kirjoitti, että ”päärynät ovat Jumalan lahja”. Siitä alkoi jalostus ja päärynän historia viljelykasvina. Myös Theofrastos (371-287 eKr.), toinen kreikkalainen, teki merkittäviä raportteja päärynästä. Sama erotti luonnonvaraiset muodot viljellyistä ja ehdotti, että jalostetut genotyypit saisivat erityisnimen, ja muita tärkeitä havaintoja jalostuksesta yleensä . Roomalaiset antoivat suuren panoksen päärynänviljelyyn. Portius-Cato (235-150 eaa.) kuvasi lisäys-, varttamis- ja hedelmähoitomenetelmät sekä kuusi päärynälajiketta. Toinen antiikin Rooman suuri kirjailija, Terentius Varro, omisti osan teoksistaan maataloudelle (116-27 eaa.) ja kuvasi varttamismenetelmiä ja varastointia. Roomalaisista historiankirjoittajista tärkein oli Plinius vanhempi (23-79 jKr.), joka kuvasi yksityiskohtaisesti lähes kaikki päärynälajikkeet käsikirjoituksessaan, josta on tehty yli kuusikymmentä painosta. Yhteenvetona voidaan todeta, että muinaiset roomalaiset ilmoittivat yli 40 lajiketta, joita oli olemassa 1. vuosisadalla eKr., ja kuvasivat viljelymenetelmiä, jotka muistuttivat nykyisiä viljelymenetelmiä. Päärynän käyttöönotosta Ranskassa tiedetään vähän, mutta 800-luvun puolivälissä päärynän viljely on kehittynyt erittäin hyvin paikan päällä, mikä teki maasta kuudentoista ja seitsemäntoista vuosisadan aikana maailman suurimman hedelmän tuottajan. Kahdeksantoista vuosisadan aikana Belgiassa kehitettiin lukuisia lajikkeita, joista jotkut ovat tärkeitä vielä nykyäänkin, kuten lajikkeet ”Beurre Bosc”, ”Beurre d’Anjou”, ”Flemish Beauty” ja ”Winter Nelis” .

Päärynän parantaminen tapahtui Euroopassa kahdesta lajista: Pyrus communis ja P. nivalis. Ensimmäinen, eurooppalainen päärynä, on täysin hedelmätön, ja sen geeniperimässä on muiden lajien, kuten P. eleagrifolian, P. spinosan, P. nivaliksen ja P. syriacan vaikutusta . Toisella lajikkeella, jota käytetään viinin valmistukseen, on ollut suuri merkitys Isossa-Britanniassa ja Ranskassa yli 400 vuoden ajan. Useimmat Euroopassa julkaistut lajikkeet kehitettiin avoimen pölytyksen avulla, ja hedelmät valittiin niiden pehmeyden ja voisen ulkonäön perusteella.

Aasiassa viljely alkoi yli 2500 vuotta sitten, ja päälajit ovat Pyrus pyrifolia, Pyrus serotina ja Pyrus ussuriensis. Tuloksesta on raportoitu kirjoitetussa kiinalaisessa (Shi Jing) ja muissa kirjoissa ainakin 1500 vuotta . Japanista löydettiin päärynän siemeniä vuosilta 200-300. Japanin Edo-kaudella (1603-1868) dokumentoitiin yli 150 lajiketta; tällä kertaa päärynät istutettiin nurkkiin kuin talismaanina ”pahan silmän” välttämiseksi.

Yksi aasialaisten päärynöiden tärkeimmistä ominaisuuksista on rapea, makea ja mehukas hapokas hedelmäliha. Hedelmälihalle on ominaista, että siinä on ”kivisoluja”, jotka ovat sclerenchyma-soluja, jotka eroavat kuidusta, koska ne ovat hyvin pitkänomaisia. Ne antavat hedelmälle myös hiekkaisen rakenteen. Koot vaihtelevat pyöreistä kuin omenat, nämä ovat eniten viljeltyjä, kunnes päärynät ylhäältä ja alhaalta pitkänomaiset sipulimaiset päärynät, jotka muistuttavat eurooppalaisia päärynöitä. Hedelmät ovat hyvin herkkiä fyysisille vaurioille sekä sadonkorjuun yhteydessä että luokittelussa varastoinnissa ja markkinoinnissa.

Päärynän toivat englantilaiset ja ranskalaiset uudisasukkaat Yhdysvaltoihin ja Kanadaan, ja vuonna 1629 oli merkintä sen viljelystä Uudessa Englannissa . Toisin kuin Euroopassa, jossa päärynöitä kasvatettiin varttamalla, päärynää kasvatettiin Yhdysvalloissa alun perin siemenviljelyllä, mikä johti paljon suurempaan geneettiseen vaihteluun kuin Euroopassa , mikä johti useisiin eri lajikkeisiin Amerikassa. Tällä hetkellä monet eurooppalaiset päärynät ovat vakiintuneet hyvin Pohjois-Amerikkaan, mutta yhdysvaltalaiset genotyypit eivät pysty sopeutumaan Euroopan ilmastoon ja maaperään (taulukko 3). Yhdysvalloissa jalostajat ovat 1800-luvun jälkipuoliskolla käyttäneet päärynän villiä tyyppiä (aasialaisten ja eurooppalaisten päärynöiden risteytyksiä) risteytyksissään saadakseen paremman vastustuskyvyn kylmää ja Erwinia amylovora -bakteerin aiheuttamaa, laajalle levinnyttä tulipalon aiheuttamaa tautia vastaan, mikä tosin johti hedelmien laadun huomattavaan heikkenemiseen, joka korjattiin peräkkäisillä takaisinristeytyksillä. Merkittävin ero näiden risteymien välillä on epäilemättä rakenne . Luonnonvaraisia päärynöitä käytetään nykyään perusrunkona niiden kylmänkestävyyden ja sopeutumiskyvyn vuoksi erilaisiin ympäristöihin .

4. Tuotanto ja taloudellinen merkitys

Keskikokoisessa hedelmässä on noin 58 kaloria, 6 grammaa kuitua ja 7 grammaa.0 mg C-vitamiinia, minkä lisäksi se ei sisällä rasvaa eikä natriumia ja siinä on merkittäviä määriä kalsiumia, rautaa, magnesiumia, fosforia, kaliumia, sinkkiä, kuparia, mangaania ja fytosteroleja . Koska päärynät kuuluvat Rosaceae-heimoon, niiden pääasiallinen translokoitunut sokeri on sorbitoli, joka muunnetaan glukoosiksi, fruktoosiksi ja sakkaroosiksi. Sokeripitoisuus vaihtelee suuresti japanilaisten, kiinalaisten ja eurooppalaisten päärynöiden välillä. Japanilaisissa päärynöissä on korkeampi ja kiinalaisissa päärynöissä matalampi sakkaroosipitoisuus ja eurooppalaisissa päärynöissä korkea fruktoosipitoisuus.

Päärynää käytetään enimmäkseen tuorekäyttöön tai hillojen valmistukseen, ja se on maailman yhdeksänneksi tärkein viljelty hedelmä (taulukko 4). Kiina on maailman suurin tuottaja (aasialainen päärynä) ja Yhdysvallat on toiseksi suurin tuottaja, ja se on ensimmäinen eurooppalaisen päärynätyypin tuottaja. Kymmenen suurimman tuottajan yhteenlaskettu vuotuinen pinta-ala on 1 360 230 hehtaaria (taulukko 5).

Euroopan päärynää (P. communis) viljellään viidellä suuralueella: Euroopassa, Pohjois-Amerikassa, Etelä-Amerikassa, Etelä-Afrikassa ja Oseaniassa, kun taas aasialaisen päärynän (P. pyrifolia) tuotanto keskittyy Aasiaan.

Kiinan päärynäntuotanto on kasvanut tasaisesti 1980-luvulla ja 1990-luvun alussa kalliiden istutusten ansiosta. Tämä kasvuvauhti tuotti tuona aikana 7,74 miljoonaa tonnia tuoretta päärynää. Tiedot osoittavat, että Kiina tuottaa yli kaksi kertaa enemmän kuin maailman kokonaistuotanto, mikä tekee päärynästä erittäin tärkeän hyödykkeen tälle maalle.

5. Johtopäätökset

Botaanikkojen ja biologien viimeisten sadan vuoden aikana tekemät dokumentit olivat erittäin tärkeitä tässä katsauksessa käytettävissä olevien tietojen keräämiseksi.

Epäilemättä hedelmää, joka tuottaa noin 24 miljardia tonnia vuodessa, pidetään suurena menestyksenä maailmanmarkkinoilla. Tämä menestys johtuu pääasiassa hedelmän laajasta kaupallisesta hyväksynnästä eri puolilla maailmaa, sen ravitsemuksellisesta merkityksestä ja sen sopeutumiskyvystä paikoissa, joissa istutusolosuhteet ja markkinointi ovat suuret.

Päärynän genomin sekvensointihankkeessa viime vuonna saavutetut edistysaskeleet tarjoavat uusia mahdollisuuksia kehittää parempia genotyyppejä, jotka sietävät bioottisia ja abioottisia stressitekijöitä, ja myös ravitsemuksellisesti ja sokeripitoisuudeltaan korkealaatuisia hedelmiä.

Päärynän historian ymmärtäminen maataloudelle on ensiarvoisen tärkeää, koska tutkijat ja opiskelijat voisivat saada paremman käsityksen tämän hedelmäkasvin rikkaudesta ja sen ihmiskuntaan liittyvästä kehityskaaresta.

Interressiristiriita

Tekijät ilmoittavat, ettei tämän artikkelin julkaisemiseen liity eturistiriitaa.