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2197-0483
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THE POTENTIAL OF WILD SUNFLOWER SPECIES FOR INDUSTRIAL USES / POTENCIAL DE LAS ESPECIES SILVESTRES DE GIRASOL PARA EL USO INDUSTRIAL / POTENTIEL D’ESPÈCES SAUVAGES DE TOURNESOL POUR LES BESOINS DE L’INDUSTRIE

G.J. Seiler
  • Corresponding author
  • Northern Crop Science Laboratory, U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, P.O. Box 5677, Fargo, ND 58105, USA
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Published Online: 2014-06-07 | DOI: https://doi.org/10.2298/hel0746175s

SUMMARY

Within the past decade, the desire for alternative sources of fuels, chemicals, feeds, and other materials has received increased attention. Wild sunflower species have the potential to contribute to these renewable resources. During the past three decades, the narrow genetic base of cultivated sunflower has been broadened by the infusion of genes from wild relatives, which have provided a continuous source of agronomic traits for crop improvement. The genus Helianthus is composed of 51 species and 19 subspecies with 14 annual and 37 perennial species. Although oil concentrations of up to 37 g/kg have been reported in whole plants of one wild sunflower species, H. ciliaris, the achenes are the primary storage tissue for oil. The fatty acid composition of the achene oil determines its suitability for either food or industrial uses. Considerable variability has been reported in fatty acid composition of oil in achenes of the wild species. Other natural products may also be of economic value from the wild sunflower species. A natural rubber concentration of 19 g/kg has been reported in the whole plant of wild perennial H. radula with more than 92% pure rubber. Polyphenol yields of wild sunflower biomass are moderate, with H. strumosus yielding 139 g/kg. Hydrocarbon yields for wild sunflower biomass are average for most species, with H. salicifolius having the highest yield of 16 g/kg. The sugars in the stalks and tubers of Jerusalem artichoke (H.tuberosus) have been suggested as a potential source for bioethanol production. Jerusalem artichoke has been evaluated for inulin and sugar yield from stalks, yielding 10.4 and 8.0 t/ha, respectively, while tubers yield 13.7 t/ha of inulin and 13.3 t/ha of fructose. Biomass production has also been investigated in Jerusalem artichoke. Dry matter forage yields of 3.0 to 9.9 t/ha and tuber yields of 2.8 to 12.8 t/ha have been reported. Further research will be needed to assess the potential use of wild species for industrial purposes through selection and breeding.

RESUMEN

En los últimos diez años está creciendo la necesidad de las fuentes de combustible alternativas, químicos, forraje y otro material. Las especies silvestres de girasol poseen el potencial de utilizarse como fuente renovable. Durante las últimas tres décadas, la base genética estrecha de girasol cultivado, ha sido ampliada, incluyendo genes de sus parentescos silvestres, que garantizaban una permanente fuente de nuevas propiedades agronómicas para el mejoramiento de ese cultivo agricultor. El género Helianthus está compuesto por 51 especies y 19 subespecies, de las cuales 14 anuales y 37 perennes. Aunque en una especie silvestre, H. ciliaris, fue notada la concentración de aceite de 37 g/kg a nivel de planta entera, la semilla queda el órgano primario de acumulación de aceite. El contenido de ácidos grasos en el aceite determina su utilizabilidad, para nutrición o el procesamiento industrial. Una significante variabilidad ha sido determinada en la composición de ácidos grasos en el aceite de las especies silvestres de girasol. Las especies silvestres también pueden ser fuente de otros productos naturales, de significado económico. La concentración de caucho natural de 19 g/kg a nivel de la planta entera, fue notada en la especie silvestre perenne H. radula, con más de 92% de caucho puro. El rendimiento de polifenol de la biomasa del girasol silvestre es moderado, con el rendimiento de 139 g/kg en la especie H. strumosus. El rendimiento de hidrocarburo de la biomasa del girasol silvestre es promedio, con el rendimiento máximo de 16 g/kg en la especie H. salicifolius. El conte nido de azúcar en los tallos y tubérculos de topinambura (H. tuberosus) se citaba como una potencial fuente para la producción de bioetanol. El rendimiento de inulina y azúcar del tallo de topinambura, se ha determinado a nivel de 10,4 y 8,0 t/ha, mientras que los tubérculos contenín 13,7 t/ha de inulina y 13.3 t/ha de fructosa. Topinambura también fue investigada en vista de la producción de biomasa. Se han notado los rendimientos desde 3,0 hasta 9,9 t/ha de la masa verde seca y 2,8 hasta 12,8 t/ha de tubérculos. Se necesitan investigaciones adicionales para evaluar el valor potencial de las especies silvestres de girasol para el uso industrial, y este potencial se realizaría a través de la selección.

RÉSUMÉ

Le besoin de sources alternatives de carburants, de produits chimiques, de nourriture animale et d’autres matières a augmenté au cours des dix dernières années. Les espèces sauvages de tournesol pourraient servir de ressources renouvelables. La mince base génétique du tournesol de culture a été élargie au cours des trente dernières années par l’inclusion de gènes de parents sauvages qui ont été une source constante de nouvelles caractéristiques agronomiques améliorant cette culture. Le genre Helianthus se compose de 51 espèces et de 19 sous-espèces dont 14 sont annuelles et 37 vivaces. Bien qu’une concentration d’huile de 37g/kg ait été observée dans l’espèce sauvage, H. ciliaris, au niveau de la plante complète, les akènes restent l’organe principal d’accumulation d’huile. Le contenu d’acides gras dans l’huile détermine son utilité pour l’alimentation ou l’industrie. Une variété importante a été constatée dans le contenu des acides gras de l’huile d’espèces sauvages de tournesol. Les espèces sauvages peuvent elles aussi être une source d’autres produits naturels d’importance économique. Une concentration de gomme naturelle de 19g/kg au niveau de la plante complète a été observée dans l’espèce vivace H. radula avec plus de 92% de gomme pure. Le rendement de polyphénol de la biomasse du tournesol sauvage est moyen avec 139 g/kg pour l’espèce H. strumosus. Le rendement en hydrocarbures pour la biomasse du tournesol sauvage est moyen pour la plupart des espèces, c’est le H. salicifolius qui a le rendement le plus élevé, 16 g/kg. Le contenu de sucre dans les tiges et les tubercules de l’artichaut de Jérusalem (H. tuberosus) a été cité comme une source potentielle de production de bioéthanol. Le rendement d’insuline et de sucre de la tige du topinambour a été établi au niveau de 10,4 et 8,0 t/ha, tandis que les tubercules contenaient 13,7 t/ha d’insuline et 13,3 t/ha de fructose. Le topinambour a aussi été testé pour la production de biomasse. Des rendements de matière sèche de 3,0 à 9,9 t/ha et des rendements de tubercules de 2,8 à 12,8 t/ha ont été observés. Des recherches ultérieures seront nécessaires pour déterminer l’utilisation potentielle des espèces sauvages dans l’industrie ; ce potentiel se réaliserait par la sélection.

Keywords : sunflower; wild species; alternative sources of fuels; renewable resources; natural rubber; polyphenol; bioethanol

About the article

Published Online: 2014-06-07

Published in Print: 2007-07-01


Citation Information: HELIA, ISSN (Online) 2197-0483, ISSN (Print) 1018-1806, DOI: https://doi.org/10.2298/hel0746175s.

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© 2014 by Walter de Gruyter Berlin/Boston. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License, which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. BY-NC-ND 3.0

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