Лемна - Lemna

Лемна
Kleine Wasserlinse (Entengrütze) .JPG
Ряска обыкновенная (Лемна минор)
Научная классификация е
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Однодольные
Заказ:Двулистные
Семья:Araceae
Подсемейство:Lemnoideae
Род:Лемна
Л.
Синонимы[1][2]
  • Ставрогетон Rchb.
  • Лентикулярии Ség.
  • Лентикула П.Мишели экс Аданс.
  • Hydrophace Hallier
  • Телматофац Шлейд.
  • Телматофац Godr.
  • Лентикулярии П.Мишели экс Монтандон

Лемна это род свободно плавающих водные растения упоминается под общим названием «ряска». Они являются морфологически расходящимися членами Arum семья Araceae. Эти быстрорастущие растения нашли применение в качестве модельная система для учебы в общественная экология, основы биологии растений, экотоксикология, и производство биофармацевтические препараты, и как источник кормов для животных сельское хозяйство и аквакультура. В настоящее время 14 видов Лемна признаны.[3]

Таксономия

Эти ряски ранее были помещены в отдельное семейство цветковых растений, Lemnaceae, но теперь они считаются членами Araceae.[4]

Описание

Лемна виды растут как простые свободно плавающие слоевища на поверхности воды или сразу под ней. Большинство из них маленькие, не превышают 5 мм в длину, за исключением Лемна трисулца, который имеет удлиненную форму и разветвленную структуру. Лемна талломы имеют единый корень, что отличает этот род от родственных роды Вольфия (не имеет корней), Спиродела и Ландолтия (иметь несколько корней).

Растения выращивают в основном вегетативное размножение: два дочерних растения отпадают от взрослого растения. Эта форма роста позволяет очень быстро заселять новую воду. Ряски бывают цветущие растения, и почти все они, как известно, размножаются половым путем, цветение и производство семя при соответствующих условиях. Некоторые ряски (например, Л. гибба) находятся растения длинного дня, а другие (например, L. minor) находятся растения короткого дня.

Когда Лемна вторгается в водный путь, его можно удалить механически, добавив травоядных рыб (например, белый амур ), или, не по назначению, лечить гербицид.

Быстрый рост ряски находит применение в биоремедиация загрязненных вод, при очистке городских сточных вод [5] и как тестовые организмы для экологических исследований.[6] Он также используется как система экспрессии для экономичного производства сложных биофармацевтические препараты.

Мука из ряски (сушеная ряска) - хороший корм для крупного рогатого скота. Он содержит 25–45% белка (в зависимости от условий выращивания), 4,4% жира и 8–10% клетчатки в пересчете на сухой вес.

Как биотест

Организация экономического сотрудничества и развития[7] и Агентство по охране окружающей среды США (Агентство по охране окружающей среды США)[8] руководящие принципы описывают испытания на токсичность с использованием Л. гибба или же L. minor как тестовые организмы. Оба эти вида были тщательно изучены для использования в фитотоксичность тесты. Генетическая изменчивость реакции на токсиканты может возникать в Лемна, и данных недостаточно, чтобы рекомендовать конкретный клон для тестирования. В испытании Агентства по охране окружающей среды США используется асептический метод. Тест ОЭСР не проводится аксиально, но на этапах во время процедуры теста предпринимаются шаги, чтобы свести к минимуму заражение другими организмами. В зависимости от целей теста и нормативных требований, тестирование может проводиться с обновлением (полустатическим и проточным) или без обновления (статическое) испытательного раствора. Обновление полезно для веществ, которые быстро теряются из раствора в результате улетучивания, фотодеградации, осаждения или биоразложения.

Производство биофармацевтических препаратов

Лемна был преобразован молекулярные биологи экспрессировать белки фармацевтический интерес. Конструкции выражения были разработаны, чтобы вызывать Лемна секретировать трансформированные белки в питательную среду с высоким выходом. Поскольку Лемна выращивается на простой среде, это существенно снижает нагрузку на очистка белка при подготовке таких белков для медицинского использования, что обещает существенное снижение производственных затрат.[9][10] Кроме того, хозяин Лемна могут быть разработаны, чтобы вызывать секрецию белков с человеческими образцами гликозилирование, улучшение по сравнению с обычными системами экспрессии генов растений.[11] Несколько таких продуктов находятся в стадии разработки, в том числе моноклональные антитела.

Выращивание ряски

Высокий урожай ряски с высоким содержанием белка для использования в животное и корм для рыб может быть достигнута тщательным контролем условий роста. Хотя ряска может переносить температуры от 6 ° C (43 ° F) до 33 ° C (91 ° F), оптимальный диапазон роста составляет от 20 ° C (68 ° F) до 28 ° C (82 ° F). Приемлемый pH диапазон составляет от 5 до 9, но лучший рост достигается в диапазоне pH от 6,5 до 7,5. Минимальная глубина воды 1 фут (30 см) желательна для предотвращения чрезмерных колебаний температуры. Высокие уровни азота, например 20 мМ мочевины, обеспечивают содержание белка в диапазоне 45% по весу. Вода обычно может содержать 60 мг / л растворимого азот и 1 мг / л фосфор. Удобрения требуются ежедневно для оптимального роста.

Лемна в ручье, Усти-над-Лабем, Чехия

Ряску можно выращивать органически, при этом питательные вещества поступают из различных источников, например, навоз крупного рогатого скота, отходы свиней, навозная жижа биогазовых установок или другие органические вещества в виде навозной жижи. Из-за быстрого роста ряски ежедневный сбор урожая необходим для достижения оптимальных урожаев. Уборка производится такой, чтобы менее 1 кг / м2 остатков ряски. В оптимальных условиях ферма по выращиванию ряски может производить от 10 до 30 тонн сушеной ряски с гектара в год.[12]

Разновидность

Инфрагенерическая классификация по Les et al. 2002 г.[13]

Раздел Алатае
Раздел Biformes
  • Lemna tenera Курц - Индокитай, Суматра, Северная территория Австралии
Раздел Лемна
Раздел Uninerves


Ранее размещался здесь

Рекомендации

  1. ^ Контрольный список избранных семейств растений Kew World
  2. ^ "Род: Лемна Л. " Информационная сеть по ресурсам зародышевой плазмы. Министерство сельского хозяйства США. 2006-11-03. Архивировано из оригинал на 2015-09-24. Получено 2013-04-13.
  3. ^ http://www.theplantlist.org/tpl1.1/search?q=Lemna
  4. ^ Бремер, Б.; Бремер, К .; Чейз, M.W .; Reveal, J.L .; Soltis, D.E .; Soltis, P.S .; Стивенс, П.Ф. (2003). «Обновление классификации филогенетической группы покрытосеменных растений для отрядов и семейств цветковых растений: APG II» (PDF). Ботанический журнал Линнеевского общества. 141 (4): 399–436. Дои:10.1046 / j.1095-8339.2003.t01-1-00158.x. Архивировано из оригинал (PDF) 24 декабря 2010 г.
  5. ^ Ятру, Евангелия I .; Кора, Элианта; Стасинакис, Афанасиос С. (2019). «Исследование производства биомассы, содержания сырого протеина и крахмала в лабораторных системах очистки сточных вод, засеянных Lemna minor и Lemna gibba». Экологические технологии. 40 (20): 2649–2656. Дои:10.1080/09593330.2018.1448002. PMID  29502496. S2CID  3805774.
  6. ^ Gatidou et al., 2015. Оценка одиночной и совместной токсичности трех гербицидов фенилмочевины с использованием Лемна минор и Вибрио фишери биоанализы. Chemosphere vol. 119, январь 2015 г., стр. 569-574. Gatidou et al., 2015
  7. ^ Источник: ОЭСР: проблемы
  8. ^ http://www.epa.gov/opptsfrs/publications/OPPTS_Harmonized/850_Ecological_Effects_Test_Guidelines/Drafts/850-4400.pdf
  9. ^ «Корпоративный сайт Биолекс».
  10. ^ Гасдаска-младший; Спенсер Д; Дики Л. (март – апрель 2003 г.). «Преимущества получения лечебного белка из водного растения Lemna». Журнал биопроцессинга. 2 (2): 49–56. Дои:10.12665 ​​/ J22.Gasdaska.
  11. ^ Кокс, км; Sterling JD; Regan JT; Гасдаска-младший; Франц К.К.; Пил CG; Черный А; Пассмор Д; Молдован-Лумис С; Srinivasan M; Cuison S; Cardarelli PM; Дики Л.Ф. (декабрь 2006 г.). «Оптимизация гликанов человеческих моноклональных антител в водных растениях Lemna Minor». Природа Биотехнологии. 24 (12): 1591–1597. Дои:10.1038 / nbt1260. PMID  17128273. S2CID  1840557.
  12. ^ Ленг, Р. А; J H Stambolie; Р. Белл (октябрь 1995 г.). «Ряска - потенциальный высокобелковый кормовой ресурс для домашних животных и рыб». Исследования животноводства для развития сельских районов. 7 (1). Архивировано из оригинал 24 марта 2005 г.Академический поиск
  13. ^ Les, Donald H .; Кроуфорд, Дэниел Дж .; Ландольт, Элиас; Габель, Джон Д .; Кимбалл, Ребекка Т. (2002). «Филогения и систематика Lemnaceae, семейства ряски» (PDF). Систематическая ботаника. 27 (2): 221–240. Получено 2020-04-17.
  14. ^ "GRIN Виды Рекорды Лемна". Информационная сеть по ресурсам зародышевой плазмы. Министерство сельского хозяйства США. Получено 2020-04-17.

Общие чтения

  • Кросс, Дж. (2006). Очарование ряски.
  • Ландольт Э. (1986) Биосистемные исследования семейства ряски (Lemnaceae). Vol. 2. Семейство Lemnaceae - Монографическое исследование. Часть 1 монографии: Морфология; кариология; экология; географическое распространение; систематическая позиция; номенклатура; описания. Veröff. Геобот. Inst., Stiftung Rübel, ETH, Zurich.

  • Плющ ряска (Лемна трисулца)

  • Яблочная ряска (Лемна гибба)

  • Ряска обыкновенная (Лемна минор)

внешняя ссылка