La colza ( Brassica napus subsp. napus ), también conocida como colza o raps , es un miembro de la familia Brassicaceae (familia de la mostaza o la col) con flores de color amarillo brillante, cultivada principalmente por sus semillas ricas en aceite, que contienen naturalmente cantidades apreciables de ácido erúcico ligeramente tóxico . [2] El término " canola " denota un grupo de cultivares de colza que fueron criados para tener niveles muy bajos de ácido erúcico y que son especialmente apreciados para su uso como alimento humano y animal. La colza es la tercera fuente más grande de aceite vegetal y la segunda fuente más grande de harina proteica en el mundo. [3] [4]
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Brassica napus crece hasta 100 centímetros (39 pulgadas) de altura con hojas inferiores sin pelos, carnosas, pinnatífidas y glaucas [5] [6] [7] que son pecioladas, mientras que las hojas superiores no tienen pecíolos . [8]
Las flores de colza son de color amarillo brillante y miden unos 17 milímetros ( 3 ⁄ 4 pulgadas) de ancho. [6] Son radiales y constan de cuatro pétalos en una típica forma de cruz, alternando con cuatro sépalos . Tienen una floración racemosa indeterminada que comienza en la yema más baja y crece hacia arriba en los días siguientes. Las flores tienen dos estambres laterales con filamentos cortos y cuatro estambres medianos con filamentos más largos cuyas anteras se separan del centro de la flor al florecer. [9]
Las vainas de colza son silíceas verdes y alargadas durante el desarrollo que finalmente maduran hasta adquirir un color marrón. Crecen sobre pedicelos de 1 a 3 cm ( 3 ⁄ 8 a 1+3 ⁄ 16 pulgadas) de largo, y pueden variar de 5 a 10 cm (2 a 4 pulgadas) de longitud. [8] Cada vaina tiene dos compartimentos separados por una pared central interna dentro de la cual se desarrolla una fila de semillas. [10] Las semillas son redondas y tienen un diámetro de1,5 a 3 mm ( 1 ⁄ 16 a 1 ⁄ 8 pulgadas). Tienen una textura superficial reticulada, [8] y son negras y duras en la madurez. [10]
B. napus se puede distinguir de B. nigra por las hojas superiores que no abrazan el tallo, y de B. rapa por sus pétalos más pequeños que tienen menos de 13 mm ( 1 ⁄ 2 pulgada) de ancho. [6]
La especie Brassica napus pertenece a la familia de las plantas con flores Brassicaceae . La colza es una subespecie con el autónimo B. napus subsp. napus . [11] Abarca la col oleaginosa, la colza vegetal y la colza forrajera de invierno y primavera. [12] La col rizada siberiana es una variedad de colza de hoja distinta ( B. napus var. pabularia ) que solía ser común como verdura anual de invierno. [13] [12] La segunda subespecie de B. napus es B. napus subsp. rapifera (también subsp. napobrassica ; el colinabo, nabo sueco o nabo amarillo). [14] [15]
B. napus es un anfidiploide digenómico que se produjo debido a la hibridación interespecífica entre B. oleracea y B. rapa . [16] Es una especie polinizadora autocompatible como las otras especies anfidiploides de Brassica . [17]
El término "violación" deriva de la palabra latina para nabo , rāpa o rāpum , cognada con la palabra griega ῥάφη , rhaphe . [18]
En Irlanda del Norte, se han registrado escapes de B. napus y B. rapa en los bordes de las carreteras y en terrenos baldíos. [19]
Los cultivos del género Brassica , incluida la colza, estuvieron entre las primeras plantas que la humanidad cultivó ampliamente hace 10.000 años. La colza se cultivaba en la India desde el año 4000 a. C. y se extendió a China y Japón hace 2000 años. [12]
El aceite de colza se cultiva predominantemente en su forma invernal en la mayor parte de Europa y Asia debido al requisito de vernalización para iniciar el proceso de floración. Se siembra en otoño y permanece en una roseta de hojas en la superficie del suelo durante el invierno. La planta desarrolla un tallo vertical largo en la primavera siguiente seguido del desarrollo de ramas laterales. Generalmente florece a fines de la primavera y el proceso de desarrollo y maduración de las vainas ocurre durante un período de 6 a 8 semanas hasta mediados del verano. [9]
En Europa, la colza de invierno se cultiva como cultivo de temporada anual en rotaciones de tres a cuatro años con cereales como el trigo y la cebada , y cultivos de temporada como los guisantes y las judías . Esto se hace para reducir la posibilidad de que las plagas y enfermedades se transmitan de un cultivo a otro. [20] La colza de invierno es menos susceptible a las pérdidas de cosecha , ya que es más vigorosa que la variedad de verano y puede compensar los daños causados por las plagas. [21]
La colza de primavera se cultiva en Canadá, el norte de Europa y Australia, ya que no es resistente al invierno y no requiere vernalización. El cultivo se siembra en primavera y el desarrollo del tallo se produce inmediatamente después de la germinación . [9]
La colza se puede cultivar en una amplia variedad de suelos bien drenados, prefiere un pH entre 5,5 y 8,3 y tiene una tolerancia moderada a la salinidad del suelo . [22] Es una planta predominantemente polinizada por el viento , pero muestra rendimientos de grano significativamente mayores cuando es polinizada por abejas , [23] casi duplica el rendimiento final [24] pero el efecto depende del cultivar. [25] Actualmente se cultiva con altos niveles de fertilizantes que contienen nitrógeno, y la fabricación de estos genera N 2 O . Se estima que entre el 3 y el 5 % del nitrógeno proporcionado como fertilizante para la colza se convierte en N 2 O. [26]
La colza tiene una gran demanda de nutrientes; en particular, su demanda de azufre es la más alta entre todos los cultivos herbáceos. Desde la disminución de los aportes de azufre atmosférico durante la década de 1980, la fertilización con azufre se ha convertido en una medida estándar en la producción de colza. [27] [28] Entre los micronutrientes, en el cultivo de colza se debe prestar especial atención al boro , [29] el manganeso [30] y el molibdeno . [31]
Se espera que la superficie cultivable de colza disminuya debido al cambio climático. También se espera que la calidad de la cosecha, tanto en rendimiento como en volumen de aceite, disminuya sustancialmente. [32] Algunos investigadores recomiendan encontrar variedades alternativas de Brassica para el cultivo. [32]
Las principales enfermedades del cultivo de colza de invierno son el chancro , la mancha foliar clara ( Pyrenopeziza brassicae ), las podredumbres del tallo por alternaria y esclerotinia . El chancro causa manchas en las hojas , maduración prematura y debilitamiento del tallo durante el período otoño-invierno (otoño-invierno). Se requiere un tratamiento fungicida con conazol o triazol a finales de otoño (otoño) y en primavera contra el chancro, mientras que se utilizan fungicidas de amplio espectro durante el período primavera-verano para el control de alternaria y esclerotinia. [33] La colza no se puede plantar en rotación cercana consigo misma debido a enfermedades transmitidas por el suelo como la esclerotinia, el marchitamiento por verticillium y la hernia de la col . [20]
La colza transgénica muestra un gran potencialresistencia a enfermedades .[34] La transexpresiónde unaquitinasa de clase IIdecebada(Hordeum vulgare) y unaproteína inactivadora de ribosomas de tipo Ien B. juncea produce una granefecto de resistencia fúngica .[34]Chhikaraet al., 2012[35]descubre que esta combinación detransgenesreducede hifasen un 44% yretrasa la presentación de la enfermedaden Alternaria brassicicola dejuncea.[34]
La pierna negra ( Leptosphaeria maculans / Phoma lingam ) es una enfermedad importante. [36] Yu et al. , 2005 utiliza el análisis del polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción en dos poblaciones haploides dobles DHP95 y DHP96. Encuentran un gen de resistencia en cada una,LepR1 y LepR1 .[36]
La colza es atacada por una amplia variedad de insectos,nematodos ,babosas , así comopalomas torcaces.[37]El mosquito de las vainas de col ( Dasineura brassicae ), el gorgojo de la semilla de la col (Ceutorhynchus assimilis), el gorgojo del tallo de la col ( Ceutorhynchus pallidactylus ), la pulga del tallo de la col ( Psylliodes chrysocephala ), el gorgojo del tallo de la col (Ceutorhynchus napi) ylos escarabajos del polenson las principales plagas de insectos que se alimentan del cultivo de colza en Europa.[38]Las plagas de insectos pueden alimentarse de las vainas en desarrollo para poner huevos en su interior y comer las semillas en desarrollo, perforar el tallo de la planta y alimentarse de polen, hojas y flores.piretroidesson el principal vector de ataque contra las plagas de insectos, aunque existe un uso a gran escala deprofilácticosen muchos países.[33] molusquicidasse utilizan antes o después de la siembra del cultivo de colza para proteger contra las babosas.[37]
En 2014, Dalton-Morgan et al. [ 39] publicaron una matriz de SNP para B. napus y Clarke et al. [40] , ambas ampliamente utilizadas en el mejoramiento molecular . En una demostración de la importancia de la epigenética , Hauben et al. [41] descubrieron que las líneas isogénicas no tenían eficiencias de uso de energía idénticas en condiciones de crecimiento reales, debido a diferencias epigenéticas. [42] Geng et al. [43] aplicaron la secuenciación de fragmentos amplificados de locus específicos (SLAF-seq) a B. napus en 2016, revelando la genética del proceso de domesticación pasado, proporcionando datos para estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) y utilizándose para construir un mapa de ligamiento de alta densidad . [42]
En 1973, los científicos agrícolas canadienses lanzaron una campaña de marketing para promover el consumo de canola . [42] Las semillas, el aceite y la harina proteica derivados de cultivares de colza con bajo contenido de ácido erúcico y glucosinolatos se registraron originalmente como marca, en 1978, del Consejo de Canola de Canadá, como "canola". [43] [44] Canola es ahora un término genérico para variedades comestibles de colza, pero todavía se define oficialmente en Canadá como aceite de colza que "debe contener menos del 2% de ácido erúcico y menos de 30 μmol de glucosinolatos por gramo de harina sin aceite secada al aire". [44] [45] En la década de 1980, la disminución de los aportes de azufre atmosférico a los suelos del norte de Europa en relación con un uso interno menos eficiente del azufre en el metabolismo de las nuevas variedades con bajo contenido de glucosinolatos (variedades 00) dio lugar a una mayor aparición de flores blancas, un síntoma muy específico de deficiencia de azufre, en los cultivos de colza [46] que durante los procedimientos oficiales de evaluación de variedades se atribuyó erróneamente a una falta de homogeneidad genética ("sangre canadiense"). [47]
Los daños previstos que los animales salvajes sufrirían al alimentarse de cultivos de colza 00 se debieron a un cambio en la dieta de los animales hacia una mayor absorción de proteínas y metabolitos que contienen azufre a expensas de las fibras, pero no a características específicas de las variedades 00 genéticamente alteradas. [48]
A raíz de la Directiva sobre biocombustibles para el transporte aprobada por el Parlamento Europeo en 2003, que promovía el uso de biocombustibles, el cultivo de colza de invierno aumentó drásticamente en Europa. [24]
Bayer Cropscience , en colaboración con BGI-Shenzhen , China, KeyGene, Países Bajos, y la Universidad de Queensland, Australia, anunció que había secuenciado el genoma completo de B. napus y sus genomas constituyentes presentes en B. rapa y B. oleracea en 2009. El componente del genoma "A" de la especie de colza anfidiploide B. napus ha sido secuenciado por el Proyecto Genoma Brassica Multinacional. [49]
En 1998 se desarrolló una variedad de colza modificada genéticamente , diseñada para tolerar el glifosato , y se considera que es la colza más resistente a las enfermedades y a la sequía. En 2009, el 90% de los cultivos de colza plantados en Canadá eran de esta variedad. [50]
La empresa Monsanto diseñó genéticamente nuevos cultivares de colza para que fueran resistentes a los efectos de su herbicida , Roundup . En 1998, los introdujo en el mercado canadiense. Monsanto pidió una compensación a los agricultores que tenían cultivos de este cultivar en sus campos sin pagar una tarifa de licencia. Sin embargo, estos agricultores afirmaron que el polen que contenía el gen Roundup Ready fue introducido en sus campos y cruzado con canola inalterada. Otros agricultores afirmaron que después de rociar Roundup en campos que no tenían canola para matar las malas hierbas antes de plantar, los voluntarios de Roundup Ready se quedaron atrás, lo que provocó un gasto adicional para eliminar las malas hierbas de sus campos. [51]
En una batalla legal seguida de cerca, la Corte Suprema de Canadá falló a favor de la demanda de violación de patente de Monsanto por el cultivo sin licencia de Roundup Ready en su fallo de 2004 en Monsanto Canada Inc. v. Schmeiser , pero también dictaminó que Schmeiser no estaba obligado a pagar daños y perjuicios. El caso generó controversia internacional, como una legitimación sancionada por la corte para la protección global de patentes de cultivos genéticamente modificados . En marzo de 2008, un acuerdo extrajudicial entre Monsanto y Schmeiser acordó que Monsanto limpiaría todo el cultivo de canola transgénica en la granja de Schmeiser, a un costo de aproximadamente 660 dólares canadienses. [51]
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura informa de una producción mundial de 36 millones de toneladas métricas (40 millones de toneladas cortas; 35 millones de toneladas largas) en la temporada 2003-2004, y de unas 58,4 millones de toneladas métricas (64,4 millones de toneladas cortas; 57,5 millones de toneladas largas) en la temporada 2010-2011. [52]
La producción mundial de colza (incluida la canola) se ha multiplicado por seis entre 1975 y 2007. La producción de canola y colza desde 1975 ha abierto el mercado de aceite comestible para el aceite de colza. Desde 2002, la producción de biodiésel ha aumentado de forma constante en la UE y los EE. UU. hasta alcanzar los 6 millones de toneladas métricas (6,6 millones de toneladas cortas; 5,9 millones de toneladas largas) en 2006. El aceite de colza está en condiciones de suministrar una buena parte de los aceites vegetales necesarios para producir ese combustible. Por tanto, se esperaba que la producción mundial siguiera aumentando entre 2005 y 2015, a medida que entren en vigor los requisitos de contenido de biodiésel en Europa. [53]
La colza se cultiva para la producción de aceites vegetales comestibles, piensos para animales y biodiésel . En 2000, la colza fue la tercera fuente de aceite vegetal del mundo, después de la soja y el aceite de palma . [3] Es la segunda fuente de harina proteica del mundo después de la soja. [4]
El aceite de colza es uno de los aceites vegetales más antiguos que se conocen, pero históricamente se ha utilizado en cantidades limitadas debido a los altos niveles de ácido erúcico , que es perjudicial para el músculo cardíaco de los animales, y glucosinolatos, que lo hacían menos nutritivo en la alimentación animal. [55] El aceite de colza puede contener hasta un 54% de ácido erúcico. [56] El aceite de calidad alimentaria derivado de cultivares de colza, conocido como aceite de canola o aceite de colza de bajo ácido erúcico (aceite LEAR), ha sido generalmente reconocido como seguro por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos . [57] El aceite de canola está limitado por la regulación gubernamental a un máximo de 2% de ácido erúcico en peso en los EE. UU. [57] y 2% en la UE, [58] con regulaciones especiales para alimentos infantiles. No se cree que estos bajos niveles de ácido erúcico causen daño a los bebés humanos . [57] [59]
El procesamiento de la colza para la producción de aceite produce harina de colza como subproducto. El subproducto es un alimento para animales con alto contenido de proteínas, competitivo con la soja. La colza es un excelente cultivo de ensilaje (fermentado y almacenado en condiciones herméticas para su uso posterior como alimento de invierno). El alimento se utiliza principalmente para la alimentación del ganado , pero también se utiliza para cerdos y aves de corral . [4] Sin embargo, los altos niveles de glucosinolatos , sinapina y ácido fítico en la torta de semillas de colza causan efectos perjudiciales para la salud de los animales, reducen la digestibilidad de ciertos nutrientes, reducen la palatabilidad y contribuyen a la eutrofización de los cursos de agua. [60] [61] [62] En China, la harina de colza se utiliza principalmente como fertilizante del suelo en lugar de como alimento para animales. [63]
El aceite de colza se utiliza como combustible diésel, ya sea como biodiésel , directamente en sistemas de combustible calentados o mezclado con destilados de petróleo para impulsar vehículos de motor. El biodiésel se puede utilizar en forma pura en motores más nuevos sin dañar el motor y con frecuencia se combina con diésel de combustible fósil en proporciones que varían del 2% al 20% de biodiésel. Debido a los costos de cultivo, trituración y refinación del biodiésel de colza, el biodiésel derivado de colza a partir de aceite nuevo cuesta más de producir que el combustible diésel estándar, por lo que los combustibles diésel se fabrican comúnmente a partir del aceite usado. El aceite de colza es la materia prima de aceite preferida para la producción de biodiésel en la mayor parte de Europa, representando aproximadamente el 80% de la materia prima, [ cita requerida ] en parte porque la colza produce más aceite por unidad de superficie terrestre en comparación con otras fuentes de aceite, como la soja, pero principalmente porque el aceite de canola tiene un punto de gel significativamente más bajo que la mayoría de los demás aceites vegetales.
Debido a los cambios en el medio ambiente provocados por el cambio climático, un estudio de 2018 predijo que la colza se convertiría en una fuente poco confiable de aceite para biocombustibles. [32]
La colza también se utiliza como cultivo de cobertura en los EE. UU. durante el invierno, ya que previene la erosión del suelo , produce grandes cantidades de biomasa , suprime las malezas y puede mejorar la labranza del suelo con su sistema de raíces. Algunas variedades de colza también se utilizan como forraje anual y están listas para el pastoreo del ganado entre 80 y 90 días después de la plantación. [22]
La colza tiene un alto potencial melífero (produce sustancias que pueden ser recolectadas por los insectos) y es un cultivo forrajero principal para las abejas melíferas . [24] La miel de colza monofloral tiene un color blanquecino o amarillo lechoso, sabor picante y, debido a su rápido tiempo de cristalización, una textura blanda-sólida. Cristaliza en 3 a 4 semanas y puede fermentar con el tiempo si se almacena incorrectamente. [64] La baja relación fructosa-glucosa en la miel de colza monofloral hace que se granule rápidamente en el panal , lo que obliga a los apicultores a extraer la miel dentro de las 24 horas posteriores a su tapado. [24]
Como biolubricante , la colza tiene posibles usos para aplicaciones biomédicas (por ejemplo, lubricantes para articulaciones artificiales) y el uso de lubricante personal para fines sexuales. [65] El biolubricante que contiene 70% o más de aceite de canola/colza ha reemplazado al aceite de motosierra a base de petróleo en Austria, aunque generalmente es más caro. [66]
Se ha investigado la colza como un medio para contener los radionucleidos que contaminaron el suelo después del desastre de Chernóbil [67] [68], ya que tiene una tasa de absorción hasta tres veces mayor que otros cereales y solo entre el 3 y el 6% de los radionucleidos pasan a las semillas oleaginosas. [67]
La harina de colza se puede incorporar al suelo como biofumigante . [69] Suprime patógenos fúngicos de los cultivos como Rhizoctonia solani y Pratylenchus penetr . [69] : 39
Hulse-Kemp, Amanda M ; Lemm, Jana; Plieske, Joerg; Ashrafi, Hamid; Buyyarapu, Ramesh; Fang, David D; Frelichowski, James; Giband, Marc; Hague, Steve; Hinze, Lori L; Kochan, Kelli J; Riggs, Penny K; Scheffler, Jodi A; Udall, Joshua A; Ulloa, Mauricio; Wang, Shirley S; Zhu, Qian-Hao; Bag, Sumit K; Bhardwaj, Archana; Burke, John J; Byers, Robert L; Claverie, Michel; Gore, Michael A; Harker, David B; Islam, Mohammad Sariful; Jenkins, Johnie N; Jones, Don C; Lacape, Jean-Marc; Llewellyn, Danny J; Percy, Richard G; Pepper, Alan E; Poland, Jesse A; Mohan Rai, Krishan; Sawant, Samir V; Singh, Sunil Kumar; Spriggs, Andrew; Taylor, Jen M; Wang, Fei; Yourstone, Scott M; Zheng, Xiuting; Lawley, Cindy T; Ganal, Martin W; Van Deynze, Allen; Wilson, Iain W; Stelly, David M (1 de junio de 2015). "Desarrollo de una matriz de SNP de 63K para algodón y mapeo de alta densidad de poblaciones intraespecíficas e interespecíficas de Gossypium spp". G3: Genes, Genomas, Genética . 5 (6). Sociedad de Genética de América ( OUP ): 1187–1209. doi :10.1534/g3.115.018416. ISSN 2160-1836. PMC 4478548 . PMID 25908569. S2CID 11590488.
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