Ряска — род свободно плавающих водных растений , имеющих общее название « ряска ». Они являются морфологически различными представителямисемейства арумовых Araceae . Эти быстрорастущие растения нашли применение в качестве модельной системы для исследований в области общественной экологии , базовой биологии растений, экотоксикологии и производства биофармацевтических препаратов , а также в качестве источника кормов для животных для сельского хозяйства и аквакультуры . В настоящее время известно14 видов ряски . [3]
Эти ряски ранее были отнесены к отдельному семейству цветковых растений Lemnaceae , но теперь они считаются членами Araceae . [4]
Виды Lemna растут как простые свободно плавающие слоевища на поверхности воды или непосредственно под ней. Большинство из них мелкие, не превышающие 5 мм в длину, за исключением Lemna trisulca , которая удлиненной формы и имеет разветвленное строение. Слоевища ряски имеют один корень, что отличает этот род от родственных родов Wolffia (отсутствует корни), Spirodela и Landoltia (имеют несколько корней).
Растения растут преимущественно путем вегетативного размножения : от взрослого растения отпочковываются два дочерних растения. Эта форма роста позволяет очень быстро колонизировать новую воду. Ряска — цветковое растение , и почти все из них, как известно, размножаются половым путем, цветут и дают семена при соответствующих условиях. Некоторые ряски (например, L. gibba ) — растения длинного дня , тогда как другие (например, L.minor ) — растения короткого дня .
Когда ряска проникает в водный путь, ее можно удалить механически, добавив травоядных рыб (например, белого амура ) или, неосмотрительно, обработав гербицидом .
Быстрый рост ряски находит применение при биоремедиации загрязненных вод, очистке городских сточных вод [5] и в качестве тестовых организмов для экологических исследований. [6] Он также используется в качестве системы экспрессии для экономичного производства сложных биофармацевтических препаратов .
Шрот из ряски (сушеная ряска) является хорошим кормом для скота. Он содержит 25–45% белка (в зависимости от условий выращивания), 4,4% жира и 8–10% клетчатки в пересчете на сухой вес.
В руководствах Организации экономического сотрудничества и развития [7] и Агентства по охране окружающей среды США (EPA) [8] описываются испытания на токсичность с использованием L. gibba или L.minor в качестве тестовых организмов. Оба этих вида были тщательно изучены на предмет использования в тестах на фитотоксичность . У Lemna может наблюдаться генетическая изменчивость реакций на токсиканты , и данных недостаточно, чтобы рекомендовать конкретный клон для тестирования. В тесте Агентства по охране окружающей среды США используется асептическая техника. Тест ОЭСР не проводится аксенически, но на этапах процедуры тестирования принимаются меры, чтобы свести к минимуму загрязнение другими организмами. В зависимости от целей испытаний и требований нормативных документов испытания могут проводиться с обновлением (полустатическое и проточное) или без обновления (статическое) испытуемого раствора. Обновление полезно для веществ, которые быстро теряются из раствора в результате улетучивания, фотодеградации, осаждения или биодеградации.
Молекулярные биологи трансформировали ряску для экспрессии белков, представляющих фармацевтический интерес. Экспрессионные конструкции были созданы для того, чтобы Lemna секретировала трансформированные белки в питательную среду с высоким выходом. Поскольку ряска выращивается на простой среде, это существенно снижает затраты на очистку белков при подготовке таких белков для медицинского использования, обещая существенное снижение производственных затрат. [9] [10] Кроме того, ряску- хозяина можно сконструировать так, чтобы она вызывала секрецию белков с человеческими моделями гликозилирования , что является улучшением по сравнению с традиционными системами экспрессии генов растений. [11] В настоящее время разрабатывается несколько таких продуктов, в том числе моноклональные антитела .
Высокие урожаи ряски с высоким содержанием белка для использования в питании человека , животных и рыб могут быть достигнуты при тщательном контроле условий произрастания. Хотя ряска может переносить температуру 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 диапазон pH составляет от 5 до 9, но лучший рост достигается в диапазоне pH от 6,5 до 7,5. Желательна минимальная глубина воды 1 фут (30 см), чтобы предотвратить чрезмерные колебания температуры. Высокие уровни азота, например 20 мМ мочевины, обеспечили содержание белка в пределах 45% по сухому весу. Вода обычно может содержать 60 мг/л растворимого азота и 1 мг/л фосфора . Удобрения необходимы ежедневно для оптимального роста.
Ряску можно выращивать органическим способом, при этом питательные вещества поступают из различных источников, например, человеческой мочи, [12] навоза крупного рогатого скота, свиных отходов, навозной жижи биогазовых установок или других органических веществ в форме навоза. Из-за быстрого роста ряски для достижения оптимальной урожайности необходим ежедневный сбор урожая. Уборку проводят таким образом, чтобы оставалось менее 1 кг/м 2 ряски. В оптимальных условиях ферма по выращиванию ряски может производить от 10 до 30 тонн сушеной ряски с гектара в год. [13]
Инфрародовая классификация по Les et al. 2002. [14]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
.jpg/1280px-Common_Duckweed_(Lemna_minor_).jpg)