Сем. Brassicaceae (Кръстоцветни)

Кръстоцветни (Brassicaceae) представлява семейство покритосеменни растения, включващо около 372 рода и 4060 вида. Те са предимно тревисти растения и растат в райони с различна надморска височина. Едногодишни до многогодишни треви, по-рядко дребни храсти, обикновено миришещи на горчица или зеле, когато са смачкани. Преобладават видове, които са приспособени към сухи и засушливи места. В България се срещат боянка, горва, зъбник, лопатка, лъжичина, овчарска торбичка и други.

Кръстоцветните имат много важно стопанско значение. За храна на човека се използват различни сортове зеле, карфиол (цветно зеле), брюкселско зеле, алабаш, репички, ряпа. Те натрупват хранителни вещества в различни части на растението: главесто зеле - в корена, алабашът - във видоизмененото стъбло. Хрянът, синапът и боянката се употребяват за подправки. От семената на белия и черния синап се прави горчица. Фуражно растение е репкото. Маслодайни растения са рапицата, белият и черният синап. От семената им се произвеждат технически масла. Синапеното брашно се използва при възпаление на белите дробове и горните дихателни пътища. Декоративни растения са шибоят, лопатката, вечерницата и др. Плевели от семейство Кръстоцветни са дивата ряпа, черният синап, овчарската торбичка и други.

Към това семейство се отнасят, както някои от най-често срещащите се видове в България, като например Овчарската торбичка (Capsella bursa-pastoris), така и някои от най-редките, каквато е например критично застрашената Ароматна матиола (Matthiola odoratissima).

Най-големите родове в семейството са Draba (440 вида), Erysimum (261 вида), Lepidium (234 вида), Cardamine (233 вида) и Alyssum (207 вида).

Семейството включва кръстоцветни зеленчуци като Brassica oleracea (култивирани като зеле, къдраво зеле, карфиол, броколи и зеле), Brassica rapa (ряпа, китайско зеле и др.), Brassica napus (рапица и др.), Raphanus sativus (обикновена ряпа), Arabidopsis thaliana (талски кресон); рукола (Eruca sativa), градински кресон (Lepidium sativum), кресон (Nasturtium officinale), репички (Raphanus) и няколко подправки като хрян (Armoracia rusticana), уасаби (Eutrema japonicum), бяло, Индийски и черен синап (Sinapis alba, B. nigra).

В България са установени около 180 вида от 50 рода. 32 вида от семейството са защитени от Закона за биологичното разнообразие.

Устройство на сем. Кръстоцветни

Видовете, принадлежащи към Brassicaceae, са предимно едногодишни, двугодишни или многогодишни тревисти растения, някои са джуджета или храсти и много малко лози. Въпреки че обикновено са сухоземни, няколко вида, като водния шик, живеят потопени в прясна вода. Те могат да имат основен корен или понякога дървесен каудекс, който може да има малко или много разклонения, някои имат тънки или грудкови коренища или рядко развиват клони.

Стъблата на видовете от семейство Кръстоцветни са най-често тревисти и изправени. Листата са последователно разположени по стъблата, без прилистници. При много видове има приосновна розетка. Много често листата на едно растение се различават по форма и размери - разнолистие.

Цветовете са двуполови и правилни. Чашелистчетата са 4, свободни, разположени в два кръга по 2, венчелистчетата също са четири, разположени в един кръг. Тичинките най-често са 6, разположени в два кръга - външният е от две тичинки с по-къси дръжки, а вътрешният е от 4 тичинки с по-дълги дръжки. В основата на дръжките на тичинките има нектарници във вид на подутини. Плодникът е горен, образуван от два сраснали се плодолиста. Плодът е многосеменен и се нарича шушулка, когато е над 4 пъти по-дълъг, отколкото широк и шушулчица, когато дължината му не е повече от 4 пъти спрямо ширината. Най-често плодовете се разпукват надлъжно на две половини, като между тях има ципеста бяла преграда, която носи семената. По-рядко шушулката може да се разпада на членчета. Опрашват се от насекоми.

Разпространение на сем. Кръстоцветни

Brassicaceae могат да бъдат намерени почти на цялата земна повърхност на планетата, но семейството отсъства от Антарктика, а също така отсъства в някои райони в тропиците, т.е. североизточна Бразилия, басейна на Конго, морска Югоизточна Азия и тропическа Австралия. Районът на произход на семейството вероятно е Ирано-Туранският регион, където се срещат приблизително 900 вида в 150 различни рода. Около 530 от тези 900 вида са ендемични. Следващ по изобилие е Средиземноморският регион с около 630 вида (290 от които са ендемични) в 113 рода. Семейството е по-малко известно в Сахаро-Арабския регион - 65 рода, 180 вида, от които 62 са ендемични - и Северна Америка (включваща Северноамериканския Атлантически регион и флористичния регион на Скалистите планини) - 99 рода, 780 вида, от които 600 са ендемични. Южна Америка има 40 рода, съдържащи 340 местни вида, Южна Африка 15 рода с над 100 вида, а Австралия и Нова Зеландия имат 19 рода със 114 вида между тях. Всички имат сходни изисквания за отглеждане, насекоми-вредители и болести.

От въвеждането си през 19-ти век, лъжичина (Alliaria petiolata) е доказано, че е изключително успешна като инвазивен вид в умерената Северна Америка, което се дължи отчасти на нейната секреция на алелопатични химикали. Те възпрепятстват покълването на повечето конкуриращи се растения и убиват полезните почвени гъбички, необходими на много растения, като например много дървесни видове, за да порастнат успешно до зрялост. Доказано е, че монокултурното образуване на килим от това растение драстично променя горите, като ги прави по-влажни, с все по-малко дървета и с повече лиани като отровен бръшлян (Toxicodendron radicans).

Инвазивните агресивни видове синап са известни с това, че са самофертилни, засяват се много устойчиво с малки семена, които имат дълъг живот, съчетан с много висока степен на жизнеспособност и покълване, и че са напълно неприятни както за тревопасни, така и за насекоми в районите на разпространение.

Алпийската смеловска (Smelowskia american) е ендемичен вид за планините със средна ширина на западна Северна Америка.

Видовете от това семейство са разпространени по целия свят и имат най-голямо разнообразие в средиземноморския регион, Западна и Централна Азия и части от Северна Америка.

Повече от 10 икономически важни декоративни и културни вида в това семейство са опитомени и се отглеждат по целия свят.

Използваема част на сем. Кръстоцветни

Голямото разнообразие на семейството предполага употребата на различни части на видовете в него - листна маса, корени, семена, цветове, стъбла, цели растения. Много видове са устойчиви на замръзване, лесни и евтини за култивиране и различни сортове могат да се берат от ранна пролет до късна есен, така че те са налични, когато другите растения са в латентно състояние.

Химичен състав на сем. Кръстоцветни

Една от най-забележителните характеристики на това ботаническо семейство е наличието на няколко вида вторични метаболити с отличителен вкус, както и интересна биоактивност. Най-задълбочено проучени са глюкозинолатите (GSL) и техните разпадни продукти, изотиоцианати и индоли. Освен това, тези растения също са богати и притежават уникални профили на фенолни съединения, каротеноиди и други групи от по-малко проучени съединения като фитоалексини, терпени, фитостероиди и токофероли; серни органични съединения, каротеноиди, алкалоиди

Осигуряват витамини А, С, фолиева киселина и минералите калций, калий и желязо, фибри, богати на магнезий.

Почти всички Brassicaceae имат въглеродна фиксация C3. Единствените изключения са няколко вида Moricandia, които имат хибридна система между C3 и C4 въглеродна фиксация, като C4 фиксацията е по-ефективна при суша, висока температура и ниска наличност на нитрати. Те също така съдържат ензими, наречени мирозинази, които превръщат глюкозинолатите в изотиоцианати, тиоцианати и нитрили, които са токсични за повечето животни, гъбички и бактерии.

Над сто вида от семейството натрупват тежки метали, особено цинк и никел, което е рекорден процент. Няколко вида могат да натрупват никел до 0,3% от сухото си тегло и да бъдат полезни при ремедиация на почвата или дори при биодобив.

Лечебни свойства и приложение на сем. Кръстоцветни

Те също са отглеждани и използвани по целия свят от различни култури поради голямата си адаптация към околната среда. Многобройни видове, използвани в традиционната медицина и кулинария принадлежи към семейство Brassicaceae и са признати като функционалната храна.

Зеленчуците Brassica проявяват биологични дейности като антибактериално, противораково действие, антивирусно, мощно имуномодулиращо. В традиционните системи на лекарства като китайски и унани, суровите екстракти от лечебните растения се използват широко на домашно ниво в селски райони. От дълбока древност повечето от кръстоцветните растенията се култивират. Средиземноморският басейн е роден за тези растения и има висока консумация в местните пазари. По целия свят много области консумират Brassicaceae зеленчуци като стабилна храна и се счита за добър източник на аминокиселини, минерали, въглехидрати, витамини, различни групи от фитохимикали.

Различни видове рак и хроничните заболявания могат да бъдат предотвратени от прием на кръстоцветни зеленчуци. В Индия 85% от населението в селските райони разчита на растенията за лечение на различни болести.

През последните години Brassica имат добавен интерес като капанови култури. За привличане и улавяне на насекоми, тези капани се позиционират като по този начин се намалява загубата на основни култури от насекоми.

Диетичният прием на Brassicas е показал значимо влияние върху контрола и честотата на различни заболявания като рак, хипертония, диабет, хронично възпаление или оксидативен стрес, наред с други.

Свойства на сем. Кръстоцветни

• антибактериално;
• противораково;
• антимутагенно;
• невропротективно;
• противовъзпалитено;
• антивирусно;
• мощно имуномодулаторно;
• понижаващо холестерола.

В традиционните системи на медицината, суровите екстракти от лечебните кръстоцветни растения се използват широко. Brassica spp. са били използвани в традиционните лекарства за гастрит и язва, захарен диабет, ревматизъм, чернодробни заболявания, очни заболявания, анемия и затлъстяване.

Възпалителното заболяване на червата (IBD) е група от чревни заболявания с неизвестна етиология, характеризиращи се с хронично възпаление в червата. Те постепенно стават критични поради нарастващата честота в световен мащаб и подобрената диагностика. Поради важните странични ефекти, наблюдавани по време на конвенционалната терапия, естествените биоактивни компоненти сега се изследват интензивно за превенция и лечение на хронични заболявания. Семейство Brassicaceae включва зеленчуци, които се консумират широко по целия свят. През последните десетилетия все повече литература съобщава, че екстракти от семейство Brassicaceae и техните пречистени съставки имат противовъзпалителни свойства, което предизвика интерес както от научната общност, така и от клиницистите. Отличната биологична активност на Brassicacea до голяма степен се дължи на способността им да регулират нивата на възпалителни и оксидантни медиатори, както и способността им за имуномодулираща регулация, поддържане на целостта на чревната бариера и баланса на чревната флора. Трябва да се проучат възможните бъдещи приложения на биоактивни съединения от Brassicaceae за насърчаване на чревното здраве.

Редовната консумация на зеленчуци от Brassicaceae осигурява добър източник на биоактивни съединения и различни нива на хранителни вещества в ежедневната диета. Състои се от множество минерали, фибри, витамини и фитохимикали поради което се счита за основна храна в различни части на света. След соята и палмата, маслодайните култури Brassica служат като третият най-важен източник с 14% от годното за консумация растително масло в света. Не само хранителното масло, фитохимикалите от различните части на тези растения осигуряват чудесен източник за медицински и агрономически цели. Изчислено е, че по света най-често консумираните зеленчуци включват карфиол, зеле, ряпа, броколи и алабаш, поради наличието на няколко полезни свойства, както и наличието на няколко антиоксидантни фитохимикали като каротеноиди, аскорбинова киселина и фенолни съединения, те участват в контролирането на различни заболявания, като рак, сърдечни, дегенеративни.

Brassicaceae съдържат витамини, каталаза, супероксиддисмутаза и пероксидаза така че тези зеленчуци са важен източник за антиоксидантна активност. Оксидативният стрес, рискът от рак, канцерогенни мутации и пролиферация на ракови клетки се предотвратяват от фитохимикалите, присъстващи в зеленчуците от семейството. В експерименти, прилагането на сок от броколи или карфиол в животински модели, е установено антимутагенното действие на кръстоцветните хранителни растения.

Brassicaceae е уникален поради наличието на съединения с високо съдържание на сяра в техните биоактивни метаболити, фибри, съдържание на витамини и фитохимикали. Повишават имунитета, поддържат здравето на костите; предотвратяват окислителното увреждане на организма.

Pringlea antiscorbutica, известно като зеле Kerguelen, е годно за консумация и съдържа високи нива на калий. Листата му съдържат масло, богато на витамин С, факт, който в дните на ветроходните кораби го прави много привлекателен за моряци, страдащи от скорбут, откъдето идва и епитетът на вида antiscorbutica, което означава "срещу скорбут".

От дълбока древност повечето от кръстоцветните растенията се култивират. Средиземноморският басейн е роден за тези растения и има висока консумация и продажба на местните пазари. През последните няколко години кръстоцветните са използвани като кълнове в етапа им на покълване като нови кулинарни тенденция. Пържени, печени, ферментирали, салатни, пресни или сушени като подправка, варени са форми на използване на кръстоцветни.

Други употреби на сем. Кръстоцветни

Растителните масла от някои видове Brassica, включително B. napus (канола), вероятно са на първо място по отношение на тонажното производство в света.

Brassicaceae включва важни културни растения, които се отглеждат като зеленчуци (напр. Brassica, Eruca, Lepidium, Nasturtium, Raphanus) и подправки (Armoracia, Brassica, Eutrema, Sinapis). Семейството включва също декоративни растения от родовете Aethionema, Alyssum, Arabis, Aubrieta, Aurinia, Erysimum, Hesperis, Iberis, Lobularia, Lunaria, Malcolmia и Matthiola.

Евразийският плевел Arabidopsis thaliana (тале) се е превърнал в моделен организъм в експерименталната и молекулярна биология.

Сърпицата (Isatis tinctoria) е била използвана в миналото за производството на синя текстилна боя (индиго), но до голяма степен е заменена от тропически видове като Indigofera tinctoria.

Твърди се, че покривните култури на Brassicaceae играят жизненоважна роля при нематоди, плевели, гъбички и болести контролиране чрез изхвърляне на химичните съединения от разлагащи се остатъци.

Растенията от семейство Brassicaceae съдържат няколко биоактивни химикала, които могат да бъдат полезни или вредни, включително глюкозинолати, други съдържащи сяра съединения и ерукова киселина. Тези съединения са се развили като генерализирани защитни химикали срещу микроорганизми, насекоми и тревопасни животни. Някои насекоми са се адаптирали специално да се хранят с растения, съдържащи глюкозинолат. Като естествени пестициди, натрошените растения Brassicae са използвани за намаляване на натоварването с растителни патогени в почвите. Например O. violaceus се култивира като декоративно растение в Китай и дивите му форми се срещат както в Китай, така и в Корея. Има голям интерес към използването му за фиторемедиация на замърсени почви.

Полезност на Кръстоцветни

• сокът от кълнове от броколи е изследван като потенциална терапевтична стратегия за болестта на Алцхаймер.
• сокът от броколи и зеле също е ефективен като средство за понижаване на LDL-холестерола.
• антибактериалните свойства на сока от Brassica oleracea срещу хранителни бактерии.
• сокът от брюкселско зеле влияе върху баланса на пролиферацията на колоректалните клетки и смъртта при животински модел на колоректална неоплазия.
• намалят риска от рак на белия дроб при жените, особено при непушачите
• намалят риска от колоректален и стомашен рак съответно с приблизително 8% и 19%. Консумацията на Кръстоцветни действа противораково при много от видовете рак - на панкреаса, гърдата, яйчниците, пикочната система
• намаляват риска от сърдечно-съдови заболявания и диабет, могат да представляват добра подкрепа при лечението на хронично възпаление на червата и като цяло хронични възпалителни заболявания.

Заглавно изобрежение: Guy Waterval, Apache License 2.0, via Wikimedia Commons