Спиродела многоризовая
Спиродела многоризовая | |
---|---|
![]() | |
Научная классификация ![]() | |
Королевство: | Растения |
Клэйд : | Трахеофиты |
Клэйд : | покрытосеменные растения |
Клэйд : | Однодольные |
Заказ: | Алисмалес |
Семья: | Ароидные |
Род: | Spirodela |
Разновидность: | С. полириза
|
Биномиальное имя | |
Спиродела многоризовая |
Spirodela polyrhiza ( орт. var. S.polyrhiza ) — вид ряски, известный под общими названиями утка обыкновенная , [ 1 ] большая ряска , [ 2 ] отличная утка , [ 3 ] ряска обыкновенная и мясо утки . Его можно найти почти по всему миру во многих типах пресноводных местообитаний. [ 4 ]
Описание
[ редактировать ]Spirodela polyrhiza – многолетнее водное растение, обычно растущее плотными колониями, образующими коврик на поверхности воды. Каждое растение представляет собой гладкий, круглый, плоский диск шириной от 0,5 до 1,0 см. Верхняя поверхность его преимущественно зеленая, иногда красная, а нижняя – темно-красная. [ 5 ] У него образуются несколько крошечных корней и мешочек с мужскими и женскими цветками. Верхняя часть осенью отмирает, и растение часто зимует в виде туриона . Турион опускается на дно водоема и находится в состоянии покоя , пока температура воды не достигнет 15 °C. Затем турионы прорастают на дне водоема и начинают новый жизненный цикл. [ 6 ] Поскольку этот вид обитает в прудах и медленно текущих водоемах, в развитии он отличается от наземных растений по морфологии и физиологии . он подвергается преимущественно вегетативному Весной и летом росту, образуя новые листья . Спиродела полириза цветет редко. [ 7 ] Осенью и зимой он переходит в фазу покоя, представленную турионами, из -за нехватки питательных веществ и низких температур. [ нужна ссылка ]
Благодаря быстрому росту, прямому контакту со средой и небольшому размеру генома (~ 150 МБ) S. Polyrhiza является идеальной системой для получения биотоплива, биоремедиации и круговорота углерода. [ 4 ] Комплексное геномное исследование S. Polyrhiza было опубликовано в феврале 2014 года. Результаты дают представление о том, как этот организм адаптирован к быстрому росту и водному образу жизни. [ 8 ]
Индукция туриона абсцизовой кислотой
[ редактировать ]Турионы были индуцированы растительным гормоном абсцизовой кислотой (АБК) в лаборатории. Исследователи сообщили, что турионы богаты антоциановой пигментацией и имеют плотность, которая позволяет им погружаться в жидкую среду. Просвечивающая электронная микроскопия турионов показала по сравнению с ветвями сморщенные вакуоли , меньшее межклеточное пространство и обильные крахмальные гранулы, окруженные тилакоидными мембранами. Турионы накопили более 60% крахмала в сухой массе после двухнедельного лечения АБК. [ 9 ]
Распределение
[ редактировать ]Spirodela polyrhiza встречается по всему миру, а именно в Северной Америке , [ 10 ] Азия , [ 11 ] реже в Центральной и Южной Америке , но также и в Центральной Европе . [ 12 ] Произрастает в тропическом и умеренном климате. [ 12 ] Он не распространен в Новой Зеландии и лишь изредка в Австралии . [ 5 ]
Выращивание
[ редактировать ]Крупномасштабное выращивание осуществляется в открытых резервуарах для воды, в основном в связи с очисткой сточных вод . В резервуары подаются сточные воды, а плавающую ряску собирают с поверхности. Затем его используют в качестве биотоплива из промышленных сточных вод или в качестве корма для животных на очистных сооружениях сельскохозяйственных вод . [ 6 ]
Использовать
[ редактировать ]Spirodela polyrhiza может использоваться для биоремедиации , удаления токсичных веществ из водной среды, а также для очистки эвтрофных вод, особенно на очистных сооружениях. Его использование в качестве биотоплива и корма для животных также приобретает все большее значение. В пищу человека он практически не используется. [ нужна ссылка ]
Биоремедиация
[ редактировать ]Из-за своей способности чрезмерно накапливать тяжелые металлы и высокого поглощения питательных веществ из воды S. Polyrhiza используется для биоремедиации. Основными загрязнителями, для устранения которых можно использовать данный метод, являются мышьяк (As) и ртуть (Hg). [ 13 ] и обычные питательные вещества сточных вод, такие как сульфат (SO 4 2- ), фосфат (PO 4 3- ) и нитрат (NO 3 − ). [ нужна ссылка ]
Мышьяк
[ редактировать ]Лабораторные исследования показали накопление мышьяка в ряске большой. Было обнаружено, что поглощение мышьяка отрицательно коррелирует с поглощением фосфатов и положительно коррелирует с поглощением железа . Это указывает на то, что фосфат и мышьяк конкурируют за поглощение S.polyrhiza , в то время как абсорбции мышьяка способствуют оксиды железа, поскольку он проявляет сродство к поверхности корня S.polyrhiza , где он поглощается. Считается, что ряска большая обезвреживает мышьяк, восстанавливая As (V) до менее токсичного As (III). Трудности возникают при обращении с растениями с высоким содержанием мышьяка. Одним из возможных применений биомассы, содержащей мышьяк, является производство древесного угля и газа в качестве побочного продукта, который можно использовать в качестве топлива. Проблемами такого подхода являются низкое качество древесного угля и высокие инвестиции. Считается, что прямое сжигание или сжигание угля приводит к выбросу мышьяка в воздух, который загрязняет окружающую среду. Другими вариантами производства топлива могут быть гидролиз и ферментация , которые экономически нецелесообразны. биомассу придется обрабатывать сильными кислотами и нагреванием, что требует капиталоемких затрат. Одним из лучших вариантов считается брикетирование , при котором растения сушат и прессуют в гранулы из брикетов. В связи с этим возникает вопрос, выбрасывается ли мышьяк обратно в окружающую среду в процессе горения. Производство биогаза также рассматривается, но, опять же, следует избегать перераспределения As. [ 13 ]
Меркурий
[ редактировать ]было обнаружено, что Spirodela polyrhiza является эффективным биоаккумулятором хлорида сулемы (HgCl 2 В лабораторных условиях ). В его растительной биомассе концентрация хлорида сулемы в 1000 раз выше, чем в водной среде. Spirodela polyrhiza показала самый высокий коэффициент накопления по сравнению с Lemna gibba и L.minor , которые также исследовались. [ 14 ]
Очистка городских сточных вод
[ редактировать ]d Ряска большая использовалась для удаления распространенных загрязнителей из сточных вод. В лабораторных условиях S. Polyrhiza показала максимальную эффективность удаления нитратов 90%, фосфатов 99,6% и сульфатов 69,8%. Эффективность по всем трем загрязняющим веществам в совокупности составила 85,6%, что делает его экологически и экономически выгодным биоремедиатором для очистки сточных вод. [ 11 ]
Биотопливо
[ редактировать ]Благодаря экономичному производству крахмала и быстрому росту сточных вод животноводства S. Polyrhiza имеет большой потенциал в производстве биоэтанола . [ 15 ] Несмотря на экологические проблемы, связанные с производством и конкуренцией со стороны кормов для людей и животных, кукуруза является основным сырьем для производства биоэтанола. Spirodela Polyrhiza может производить на той же площади до 50% больше биоэтанола. [ 16 ] В то же время производство биоэтанола из S.polyrhiza не конкурирует с продуктами питания человека. Производство биоэтанола из S. Polyrhiza все еще находится на стадии разработки. [ нужна ссылка ]
Корм для животных
[ редактировать ]В мелкомасштабном сельском хозяйстве S. Polyrhiza используется в качестве корма для рыбы или птицы. [ 17 ] Благодаря быстрому росту и высокому содержанию белка это интересный корм. Из-за санитарных проблем и риска накопления тяжелых металлов его пока не используют для кормления в крупных системах животноводства. [ 18 ] У радужной форели были обнаружены более низкие темпы роста при S. Polyrhiza . добавлении в корм [ 19 ] У тилапии ( Oreochromis niloticus L. ) больший прирост веса наблюдался при 30% рыбной муки замене в корме на S.polyrhiza . [ 20 ] Обзор также показал, что ряску можно использовать в рационах крупного рогатого скота, свиней и птицы. Однако возникают проблемы, связанные с загрязнением тяжелыми металлами и патогенами. [ 21 ]
Питание человека
[ редактировать ]Хотя другие виды ряски, такие как Wolffia arriza , потребляются людьми в сельской местности, S.polyrhiza не культивируется для потребления человеком. [ 22 ] Это связано с серьезными опасениями по поводу накопления тяжелых металлов и возможного загрязнения Escherichia coli или Clostridium botulinum . [ 18 ] В отличие от W. arriza , S. polyrhiza , как и большинство видов ряски, содержит кристаллы оксалата кальция , которые, как известно, вызывают камни в почках . [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уизенант, Стивен Г. (2018). «Обычные пастбищные растения западно-центрального Техаса», Джордж Кленденин, Министерство сельского хозяйства США – Служба охраны природных ресурсов» . Исследования Великих равнин . 28 (2): 219. doi : 10.1353/gpr.2018.0043 . ISSN 2334-2463 . S2CID 135339526 .
- ^ Аткинсон, Р. (июль 1998 г.). «Одуванчики Великобритании и Ирландии. Справочник BSBI № 9. А. А. Дудман и А. Дж. Ричардс. Иллюстрации Ольги Стюарт. Под редакцией П. Х. Освальда. Лондон: Ботаническое общество Британских островов. 1997. 344 стр. ISBN 0 901158 25 9. 17,50 фунтов стерлингов (мягкая обложка)» . Эдинбургский журнал ботаники . 55 (2): 321–322. дои : 10.1017/s0960428600002249 . ISSN 0960-4286 .
- ^ 국립 수목원 (Корея) (август 2015 г.). Ханбандо часэн сингмул ёнго иром моннокчип = английские названия местных корейских растений . Королевский Сумогвон (Корея), Корея (Южная). Саллимч'онг., 국립 수목원 (Корея), Корея (Южная). 산림청. Кьёнги-до Пхохон-си. ISBN 978-89-97450-98-5 . OCLC 921358336 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Ван, Вэньцинь; Керстеттер, Рэндалл А.; Майкл, Тодд П. (28 июля 2011 г.). «Эволюция размера генома ряски (Lemnaceae)» . Журнал ботаники . 2011 : 1–9. дои : 10.1155/2011/570319 . ISSN 2090-0120 .
- ^ Jump up to: а б Обердорфер, Эрих 1905–2002 (1994). Растительно-социологическая экскурсия по флоре Германии и соседних территорий (8-е, сильно переработанное и дополнительное изд.). Штутгарт. ISBN 978-3-8001-3476-2 . OCLC 50980051 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с Цао, Хиеу X.; Фурунджян, Пол; Ван, Вэньцинь (2018), Хуссейн, Чаудери Мустансар (редактор), «Важность и потенциал ряски как модели и сельскохозяйственного растения для применений на основе биомассы и за его пределами» , Справочник по управлению экологическими материалами , Cham: Springer International Publishing, стр. 1–16, дои : 10.1007/978-3-319-58538-3_67-1 , ISBN 978-3-319-58538-3 , S2CID 133759606 , получено 28 ноября 2020 г.
- ^ Ландольт, Канделер, Элиас, Риклеф (1987). Биосистематические исследования в семействе рясковых (Lemnaceae): (Том 4) : Семейство Lemnaceae - монографическое исследование. Том 2 (Фитохимия; физиология; применение; библиография) . Цюрих: Геоботанический институт ETH.
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ван, В.; Хаберер, Г.; Гундлах, Х.; Глэссер, К.; Нуссбаумер, Т.; Луо, MC; Ломсадзе А.; Бородовский, М.; Керстеттер, РА; Шанклин, Дж.; Байрант, DW (май 2014 г.). «Геном Spirodela polyrhiza дает представление о ее неотенозном сокращении, быстром росте и водном образе жизни» . Природные коммуникации . 5 (1): 3311. Бибкод : 2014NatCo...5.3311W . дои : 10.1038/ncomms4311 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 3948053 . ПМИД 24548928 .
- ^ Ван, Вэньцинь; Мессинг, Иоахим (2012). «Анализ экспрессии АДФ-глюкозопирофосфорилазы во время образования туриона, индуцированного абсцизовой кислотой, в Spirodela polyrhiza (ряска большая)» . Биология растений BMC . 12 (1): 5. дои : 10.1186/1471-2229-12-5 . ISSN 1471-2229 . ПМК 3268088 . ПМИД 22235974 . S2CID 5491282 .
- ^ «Spirodela Polyrhiza (утиная мука обыкновенная): Go Botany» . gobotany.nativeplanttrust.org . Проверено 6 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Панди, Неха; Гусейн, Рита; Сутар, Суриндра (август 2020 г.). «Изучение эффективности семян гуаровой камеди (Cyamopsis Tetragonoloba), листьев ряски (Spirodela polyrhiza) и индийской сливы (Ziziphus mauritiana) при очистке городских сточных вод» . Журнал чистого производства . 264 :121680 дои : 10.1016/j.jclepro.2020.121680 . ISSN 0959-6526 . S2CID 218792888 .
- ^ Jump up to: а б «Спиродела многоризовая» . Поток растет . Проверено 6 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Рахман, М. Азизур; Хасэгава, Х. (апрель 2011 г.). «Водный мышьяк: фиторемедиация с использованием плавающих макрофитов» . Хемосфера . 83 (5): 633–646. Бибкод : 2011Chmsp..83..633R . doi : 10.1016/j.chemSphere.2011.02.045 . hdl : 10453/18087 . ISSN 0045-6535 . ПМИД 21435676 . S2CID 2775038 .
- ^ Ян, Цзинцзин; Ли, Гаоцзе; Бишоп, Энтони; Хеэнатигала, PPM; Ху, Шици; Чен, Ян; У, Чжиган; Кумар, Санджит; Дуань, Пэнфэй; Яо, Лунгуан; Хоу, Хунвэй (16 апреля 2018 г.). «Сравнение роста трех видов Lemnaceae на хлориде ртути показывает различия в динамике роста, которые влияют на их пригодность для использования в мониторинге или восстановлении экосистем, загрязненных ртутью» . Границы в химии . 6 : 112. Бибкод : 2018FrCh....6..112Y . дои : 10.3389/fchem.2018.00112 . ISSN 2296-2646 . ПМЦ 5911492 . ПМИД 29713627 .
- ^ Кюи, В.; Ченг, Джей-Джей (1 июля 2014 г.). «Выращивание ряски для производства биотоплива: обзор» . Биология растений . 17 :16–23. дои : 10.1111/plb.12216 . ISSN 1435-8603 . ПМИД 24985498 .
- ^ Сюй, Цзеле; Цуй, Вэйхуа; Ченг, Джей Дж.; Стомп, Энн-М. (октябрь 2011 г.). «Производство высококрахмалистой ряски и переработка ее в биоэтанол» . Биосистемная инженерия . 110 (2): 67–72. doi : 10.1016/j.biosystemseng.2011.06.007 . ISSN 1537-5110 .
- ^ Русофф, Луи Л.; Блейкни, Эрнест В.; Калли, Дадли Д. (1 июля 1980 г.). «Ряска (семейство Lemnaceae): потенциальный источник белка и аминокислот» . Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 28 (4): 848–850. дои : 10.1021/jf60230a040 . ISSN 0021-8561 . ПМИД 7462500 .
- ^ Jump up to: а б ван дер Шпигель, М.; Ноордам, штат Миссури; ван дер Фельс-Клеркс, HJ (15 октября 2013 г.). «Безопасность новых источников белка (насекомые, микроводоросли, морские водоросли, ряска и рапс) и законодательные аспекты их применения в производстве продуктов питания и кормов» . Комплексные обзоры в области пищевой науки и безопасности пищевых продуктов . 12 (6): 662–678. дои : 10.1111/1541-4337.12032 . ISSN 1541-4337 . ПМИД 33412718 .
- ^ Штадтландер, Тимо; Фёрстер, Свенья; Росскотен, Деннис; Лейбер, Флориан (август 2019 г.). «Выращенная на навозной жиже ряска (Spirodela polyrhiza) как средство переработки азота в корм для мальков радужной форели» . Журнал чистого производства . 228 : 86–93. дои : 10.1016/j.jclepro.2019.04.196 . ISSN 0959-6526 .
- ^ Фасакин Е.А.; Балогун А.М.; Фасуру, Бельгия (май 1999 г.). «Использование ряски Spirodela Polyrhiza L. Schleiden в качестве белкового корма в практических рационах для тилапии Oreochromis niloticus L». Исследования аквакультуры . 30 (5): 313–318. дои : 10.1046/j.1365-2109.1999.00318.x . ISSN 1355-557X .
- ^ Сонья, Марцин; Рекиэль, Анна; Баторская, Мартина (01.04.2019). «Использование ряски (Lemna L.) в устойчивом животноводстве и аквакультуре – обзор» . Анналы зоотехники . 19 (2): 257–271. дои : 10.2478/aoas-2018-0048 . ISSN 2300-8733 . S2CID 91812255 .
- ^ Аппенрот, Клаус-Дж.; Шри, К. Совжанья; Бог, Мануэла; Экер, Йозеф; Силигер, Клодин; Бём, Фолькер; Лорковски, Стефан; Соммер, Катрин; Веттер, Уолтер; Толзин-Банаш, Карла; Кирмсе, Рита (29 октября 2018 г.). «Пищевая ценность видов ряски рода Wolffia (Lemnaceae) в качестве пищи для человека» . Границы в химии . 6 : 483. Бибкод : 2018FrCh....6..483A . дои : 10.3389/fchem.2018.00483 . ISSN 2296-2646 . ПМК 6215809 . ПМИД 30420949 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]