Lemnoideae
Lemnoideae | |
---|---|
![]() | |
Крупным планом двух разных типов утки: Spirodela Polyrrhiza и Wolffia Globosa : последняя длиной менее 2 мм. | |
Научная классификация ![]() | |
Королевство: | Plantae |
Клада : | Трахеофиты |
Клада : | Покрытосеменные |
Клада : | Монокоты |
Заказ: | Алисаталес |
Семья: | Araceae |
Подсемейство: | Lemnoideae |
Роды | |
Синонимы | |
Lemnaceae |
Lemnoideae - это подсемейство цветущих водных растений , известных как утки , водяные чечевицы или водные линзы . Они плавают или прямо под поверхностью неподвижных или медленных тел пресной воды и водно-болотных угодий . Также известные как Bayroot , они возникли из семейства Арум или Ароида ( Araceae ), [ 1 ] Так часто классифицируются как подсемейство Lemnoideae в семье Araceae. Другие классификации, особенно те, которые созданы до конца двадцатого века, помещают их как отдельную семью, Lemnaceae .
Эти растения имеют простую структуру, которой не хватает очевидного стебля или листьев . Большая часть каждого растения представляет собой небольшую организованную структуру « таллуса » или « лидера » толщиной всего в нескольких клетках, часто с воздушными карманами ( аэроенхима ), которые позволяют ему плавать или прямо под поверхностью воды. В зависимости от вида, каждое растение может не иметь корня или может иметь один или несколько простых корневых слоев. [ 2 ]
Воспроизведение в основном посредством бесполого подавления ( вегетативное воспроизведение ), которое происходит от меристемы, заключенной в основании лидера. Иногда три крошечные «цветы», состоящие из двух тычинок и плисти произведены сексуальное размножение , с помощью которого происходит . Некоторые рассматривают этот «цветок» как псевдантий или снижение соцветия , с тремя цветами, которые явно являются как женскими, так и мужчинами и которые получены из Spadix в Araceae. Эволюция соцветия утки остается неоднозначной из -за значительного эволюционного снижения этих растений от их более ранних родственников.
Цветок рода утки Wolffia является наименьшим известным, измеряющим всего 0,3 мм. [ 3 ] Фрукты, полученные в результате этого случайного размножения, представляет собой утрику , и семя производится в мешке, содержащем воздух, который облегчает флотацию.
Утка в естественной среде
[ редактировать ]Одним из наиболее важных факторов, влияющих на распределение растений водно -болотных угодий, и, в частности, водных растений, является доступность питательных веществ. [ 4 ] Утки, как правило, связаны с плодородными, даже эвтрофными условиями. Они могут распространяться, придерживаясь перьев водоплавающих птиц и кожи или меха других амфибийных животных и, таким образом, непреднамеренно транспортируются в новые водоемы. [ 5 ] Растения также могут быть перенесены путем затопления или другой движущейся воды. В водоемах с постоянными токами или переполнением растения переносятся по каналам и обычно не сильно размножаются, поскольку они предпочитают неподвижные воды. Тем не менее, в некоторых местах существует циклическая картина, обусловленная погодой, в которых растения сильно размножаются в периоды низкого движения воды, прежде чем они уносят по мере их дождливых периодов.
Даквея является важным источником пищи с высоким содержанием белка для водоплавающих птиц и многих видов рыб . Крошечные растения обеспечивают покрытие для уязвимого фрия и головастиков многих рыб и амфибий . Растения используются в качестве укрытия видами прудов, такими как быки , новые , а также рыбы, такие как голубые жабры . Они также обеспечивают тень и, хотя и часто путают с ними, могут уменьшить определенные светопограждаемые ростки фотоавтотрофных водорослей .
Использовать в качестве человеческого пищевого урожая
[ редактировать ]Даквея потребляется в некоторых частях Юго -Восточной Азии, а именно Лаос , Таиланд и Мьянма . [ 6 ] Кроме того, он также выращивается как овощ в Израиле . [ 7 ] Он производит больше белка на квадратный метр, чем соевые бобы , поэтому иногда его называют значительным потенциальным источником пищи. [ 8 ]
Некоторые первоначальные исследования, в какой степени, какая утка может быть представлена на европейских рынках, показывают мало возражений потребителя против этой идеи. [ 9 ] НАСА Марса Проект Пещеры определил Duckweed в качестве лучшего кандидата на марсианские проекты по производству продуктов питания. [ 10 ]
Инвазивные виды
[ редактировать ]Несмотря на некоторые из этих преимуществ, потому что утка процветает в средах с высоким содержанием велосипедов, растения могут рассматриваться как неприятные виды, когда условия способствуют чрезмерной пролиферации в средах, которые традиционно низко содержатся в питательных веществах или олиготрофии .
Один из примеров этой проблемы возникает в Эверглейдсах , в основном олиготрофной среде, когда избыточные химические вещества (которые включают в себя удобрения) переносятся в результате штормового стока или поверхностного стока , в его водные пути. [ 11 ]
Городской сток и сельскохозяйственное загрязнение затем начинают вводить повышенный уровень питательных веществ в окружающие водно -болотные угодья и водные пути, что может вызвать нарушение местной экологии. Эти условия допускают вторжение в быстро растущие виды, такие как утка, чтобы установить себя, распространение и вытеснение других местных видов, таких как пилогасс , и со временем, приводят к широко распространенным изменениям в экологии местных пиломаров и средств обитания в Эверглейдсах. [ 12 ]
Таксономия
[ редактировать ]
Уходные дорожки долгое время были таксономической загадкой, и обычно считались их собственной семьей, Lemnaceae. Они в первую очередь воспроизводят бесполезные. Цветы, если они вообще присутствуют, маленькие. Корни либо очень сильно уменьшены, либо полностью отсутствуют. Они были подозреваны в том, что были связаны с Araceae столько же давным -давно, как и в 1876 году, но до появления молекулярной филогения , тестирование этой гипотезы было затруднено.
Начиная с 1995 года, исследования начали подтверждать их размещение в Araceae, и с тех пор большинство систематистов считают их частью этой семьи. [ 13 ]
Их положение в их семье было немного менее ясным; Однако несколько исследований двадцать первого века помещают их в положение, показанное ниже. [ 13 ] Хотя они находятся в той же семье, что и Pistia , другое водное растение, они не тесно связаны. [ 13 ]
Araceae |
| ||||||||||||||||||
Роды : Sprodela , Landoltia , Lemna , Wolffella и Woffia утки
утки Размеры генома имеют десять раз (150 ~ 1500 МБ), что потенциально представляет диплоиды для октаплоидов . Переденный род Sperodela имеет наименьший размер генома (150 МБ, аналогичный Arabidopsis thaliana ), в то время как наиболее полученный род Wolffia содержит растения с наибольшим размером генома (1500 МБ). [ 14 ] Секвенирование ДНК показало, что Wolffiella и Wolffia более тесно связаны, чем другие. Спиродела находится в базальном положении таксона, за которым следует Лемна , Вольфиелла и Вольфия , которые являются наиболее полученными. [ 15 ]
Чтобы идентифицировать различные геномы утки, была разработана система молекулярной идентификации на основе ДНК на основе семи пластидных маркеров, предложенных Консорциумом для штрих -кода жизни . [ 16 ] ATPF -ATPH Некодирующая проставка была выбрана в качестве универсального маркера штрих-кодирования ДНК для идентификации утка на уровне видов. [ 17 ]
Запись ископаемого
[ редактировать ]Вымершие свободные водные растения и пыльца с аффинностью к Lemnoideae впервые появляются в ископаемом отчете во время позднего мелового ( маастрихтского ), о чем свидетельствуют плавающие листья, описанные как аквафиллум Auriculatum из Патагонии , Аргентины и гениата генитского пыльцы Lemnoid . [ 18 ]
Окаменелости с плавающими листьями с корнями из палеоцена южного Саскачевана , Канада , которые первоначально были описаны как Лемна ( спиродела ) Скутата Джоном Уильямом Доусоном в 1885 году, были перестроены как лимнобиофиллум . [ 19 ] В дополнение к Западной Северной Америке, Limnobiophyllum был зарегистрирован из палеоцена восточной России и миоцена Чешской Республики . [ 19 ] Необычно полные образцы из палеоцена в Альберте , Канада, варьируются от одиночных листьев до 4 см (1,6 дюйма) в диаметре до розетки до четырех листьев, некоторые из которых были связаны с соседними растениями столонами , и некоторые из которых из которых из которых были Медведь останки цветов с пыльниками , которые содержат пыльцу панданиидитов . [ 20 ] о случаях семян лемноида, описанных как Lemnospermum . Также сообщалось [ 19 ]
Исследования и приложения
[ редактировать ]Исследования и применения уток, продвигаются двумя международными организациями, Международной ассоциацией Лемны [ 21 ] и Международный руководящий комитет по исследованиям и приложениям. [ 22 ]
В июле 2008 года Министерства энергетики США (DOE) Совместный институт генома объявил, что программа секвенирования сообщества будет финансировать секвенирование генома гигантской утки, Спироделы Полирхиза . Это был приоритетный проект DOE в 2009 году. Исследование было предназначено для облегчения новых программ биомассы и биоэнергетики . [ 23 ] Результаты были опубликованы в феврале 2014 года. Они дают представление о том, как это растение адаптировано к быстрому росту и водному образу жизни. [ 24 ]
Потенциальный источник чистой энергии
[ редактировать ]Даквея изучают исследователи по всему миру как возможный источник чистой энергии. В США, помимо того, что он является предметом обучения DOE, как Университет Рутгерса , так и Университет штата Северная Каролина имеют текущие проекты, чтобы определить, может ли утка быть источником экономически эффективной, чистой, возобновляемой энергии . [ 25 ] [ 26 ] Duckweed - хороший кандидат в качестве биотоплива , потому что он быстро растет, производит в пять -шесть раз больше крахмала , чем кукуруза на единицу площади и не способствует глобальному потеплению . [ 27 ] [ 28 ] Быстрая природа утки показала, что она может двойной биомассы в течение четырех с половиной дней. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] Утка удаляет углекислый газ из атмосферы, и она может иметь ценность для смягчения изменения климата . [ 32 ]
Фильтрация загрязняющих веществ и питательных веществ
[ редактировать ]Растения могут обеспечить удаление нитратов , если они обрезаны, а утки важны в процессе биоремедиации , поскольку они быстро растут, поглощая избыточные минеральные питательные вещества, особенно азот и фосфаты . По этим причинам они рекламируются как очистители воды неиспользованной ценности. [ 33 ]
Швейцарский департамент водоснабжения и санитарии в развивающихся странах, связанный со Швейцарским федеральным институтом науки и техники окружающей среды, утверждает, что, как и пищевые и сельскохозяйственные ценности, для утки также может использоваться для обработки сточных вод для захвата токсинов и для контроля запаха, и что если во время сбора урожая поддерживается коврик из утки, он предотвращает развитие водорослей и контролирует размножение комаров . [ 34 ] Такая же публикация содержит обширный список ссылок для многих темах, связанных с уткой.
Эти растения также могут играть роль в сохранении воды, потому что покров утки уменьшит испарение воды по сравнению со скоростью воды для воды с чистой поверхностью.
Утка также функционирует в качестве биоредиатора путем эффективного фильтрации загрязняющих веществ, таких как бактерии, азот, фосфаты и другие питательные вещества из природных тел воды, построенных водно -болотных угодий и сточных вод. [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
-
Обычная утка в Галиции , Испания
-
Запокрытая уклоной вода, охваченная несколькими лысой кипарисовой деревьями
-
Озеро Миллилампи с уклоной «острова» сфотографировано сверху. Орусджарви, район Питкий, Карелия, Россия.
-
Покрытый утки пруд возле Чодзи, Польша
Стартап, MicroTerra, базирующаяся в Мексике, попыталась использовать Duckweed для очистки воды на частных аквакультурных фермах. Растения используют азот и фосфор, производимый из рыбных отходов в качестве удобрения, одновременно чистка воды по мере ее роста. Вода может быть повторно использована фермерами аквакультуры , а утка, которая имеет 35-42% белка, может быть собрана в качестве источника устойчивого растительного белка . [ 38 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Азолла
- Гипераккумуляторы таблица - 3
- Неустон
- Фиторемедиация
- Самые маленькие организмы
- Wolffia globosa
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шех-май Там; Питер С. Бойс; Тим М. Упсон; Денис Барабе; Энн Бруно; Феликс Форест; Джон С. Паркер (2004). «Межгренная и инфрафамильная филогения подсемейства Monsteroideae (ARACEAE), выявленная последовательностями хлоропласта <011> TRNL-F» . Американский журнал ботаники . 91 (3): 490–498. doi : 10.3732/ajb.91.3.490 . PMID 21653404 .
- ^ Sculthorpe, Cyril Duncan (1985). Биология водных сосудистых растений . Koeltz Scientific Books. ISBN 978-3-87429-257-3 .
- ^ Ландольт, Элиас (1986). Биосистемные исследования в семье утки (Lemnaceae) Vol. - Морфология, кариология, экология, географическое распределение, номенклатура, описания . Цюрих: Федеральный технический университет Цюриха.
- ^ Кедди, Пол А. (2010). "Плодородие" . Экология водно -болотных угодий: принципы и сохранение (2 -е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 79. ISBN 978-0-521-73967-2 Полем Получено 7 мая 2012 года .
- ^ Хатчинсон, Г. Эвелин (1975). Трактат о лимнологии . Тол. 3: Лимнологическая ботаника. Нью -Йорк, Нью -Йорк: Джон Уайли и сыновья.
- ^ Appenroth, KJ; Sree, KS; Böhm, v.; Hammann, S.; Веттер, W.; Leiterer, M.; Jahreis, G. (2017). «Пищевая ценность утки ( Lemnaceae ) как пища для человека». Пищевая химия . 217 : 266–273. doi : 10.1016/j.foodchem.2016.08.116 . PMID 27664634 . S2CID 6617534 .
- ^ «Lemna Gibbous Duckweed, опухшая утка, пакеты с ветрами, база данных PFAF PFAF PFAF» . pfaf.org . Получено 4 января 2023 года .
- ^ Ландесман, Луи. «Страница применения Dr. Wathwater's Duckweed» . Архивировано из оригинала 27 октября 2009 года . Получено 31 января 2012 года .
- ^ De Beukelaar, Myrthe F.; Zeinstra, Gertrude G.; Mes, Jurrian J.; Fischer, Arnout RH (2019). «Даквея как человеческая еда: влияние контекста приема пищи и информации на приемлемость утки голландских потребителей» . Качество пищи и предпочтения . 71 (1): 76–86. doi : 10.1016/j.foodqual.2018.06.005 .
- ^ «Плоские культуры для Марса» . Пещеры Марса (Highmars.org) . Архивировано из оригинала 1 июля 2007 года . Получено 11 января 2022 года .
- ^ Каннингем, Уильям; Каннингем, Мэри (2015). Наука окружающей среды: глобальная проблема (13 -е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill Education. п. 415. ISBN 9781259255724 .
- ^ Финкл, Чарльз; Маковски, Кристофер (2017). Прибрежные водно -болотные угодья: изменение и восстановление . Чам, Швейцария: Спрингер. п. 16. ISBN 9783319561783 Полем Получено 1 января 2021 года .
- ^ Jump up to: а беременный в Кабрера, Лидия I.; Салазар, Джерардо А.; Чейз, Марк У.; Майо, Саймон Дж.; Богнер, Йозеф; Давила, Патриция (2008). «Филогенетические отношения ароидов и уток (Araceae), выведенные из кодирующей и некодирующей пластидной ДНК» . Американский журнал ботаники . 95 (9): 1153–1165. doi : 10.3732/ajb.0800073 . PMID 21632433 .
- ^ Ван, Вэньцин; Kerstetter, Randall A.; Майкл, Тодд П. (2011). «Эволюция размера генома в утках ( Lemnaceae )» . Журнал ботаники . 2011 (570319): 1–9. doi : 10.1155/2011/570319 . ISSN 2090-0120 .
- ^ Ван, Вэньцин; Меняние, Иоахим; Барсук, Джонатан Х. (2011). «Высокопроизводительное секвенирование трех геномов хлоропластов Lemnoideae (утки) из общей ДНК» . Plos один . 6 (9): E24670. Bibcode : 2011ploso ... 624670W . doi : 10.1371/journal.pone.0024670 . PMC 3170387 . PMID 21931804 .
- ^ Холлингсворт, премьер -министр; и др. (Июль 2009 г.). «Штрих -код ДНК для наземных растений» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 106 (31): 12794–12797. doi : 10.1073/pnas.0905845106 . PMC 2722355 . PMID 19666622 . Получено 2 августа 2012 года .
- ^ Ван, Вэньцин; Wu, yongrui; Ян, Йихенг; Эрмакова, Марина; Керстеттер, Рэндалл; Бесчанец, Йоахим (2010). «ДНК шаркодирование Lemnaceae , семейства водных монокотов» . BMC Биология растений . 10 (1): 205. doi : 10.1186/1471-2229-10-205 . PMC 2956554 . PMID 20846439 .
- ^ Gallego, J.; Гандольфо, Массачусетс; Кунео, NR; Замалоа, MC (2014). «Ископаемые Araceae из верхнего мела Патагонии, Аргентина, с последствиями на происхождение свободных водных ароидов». Обзор палеоботании и палинологии . 211 : 78–86. BIBCODE : 2014RPAPA.211 ... 78G . doi : 10.1016/j.revpalbo.2014.08.017 . HDL : 11336/36506 .
- ^ Jump up to: а беременный в Квачек, З. (1995). « Limnobiophyllum (Krassilov) - ископаемое связь между Araceae и Lemnaceae». Водная ботаника . 50 : 49–61. doi : 10.1016/0304-3770 (94) 00442-o .
- ^ Stockey, RA; Хоффман, Гл; Rothwell, GW (1997). «Fossil Monocot Limnobiophyllum Scutatum : разрешение филогения Lemnaceae» . Американский журнал ботаники . 84 (3): 355–368. doi : 10.2307/2446009 . JSTOR 2446009 . PMID 21708589 . S2CID 20957240 .
- ^ «Международная ассоциация лемны (ILA)» (официальный сайт).
- ^ «Международный руководящий комитет по исследованиям и приложениям (ISCDRA)» (ISCDRA) » (Официальный веб -сайт).
- ^ «Секвенирование генома утки имеет глобальные последствия» . Е! Science News (Esciencenews.com) . 8 июля 2008 г. Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ Ван, W.; и др. (2014). « Геном Sporodela Polyrhiza выявляет понимание своего неотозного снижения быстрого роста и водного образа жизни» . Природная связь . 5 : 3311. Bibcode : 2014natco ... 5.3311w . doi : 10.1038/ncomms4311 . PMC 3948053 . PMID 24548928 .
- ^ Майкл, Тодд П. (2008). «Секвенирование генома спироделы Polyrhiza Duck -uead : биотоплива, биореремедиация и культура углерода» (PDF) . Университет Рутгерса . Архивировано из оригинала (PDF) 3 октября 2011 года . Получено 7 мая 2012 года .
- ^ «Исследователи находят топливо в нечетных местах» . NCSU.edu . Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ Симс, Брайан (ND). «Даквея шарлатует объемы потенциала» . Biomassmagazine.com . Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ «Даквея - возможное решение потребностей в энергетике, говорят исследователи» . Pressofatlanticcity.com. 3 мая 2010 г. Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ Файзал, Ахмад; Сембада, Анка Аваль; Прихарто, Нил (1 января 2021 года). «Производство биоэтанола из четырех видов утки (Landoltia punctata, lemna aequinoctialis, Spirodela polyrrhiza и Wolffia arrhiza) путем оптимизации процесса сахарификации и ферментации Saccharomyces cerevisiae» . Саудовский журнал биологических наук . 28 (1): 294–301. Bibcode : 2021sjbs ... 28..294f . doi : 10.1016/j.sjbs.2020.10.002 . ISSN 1319-562X . PMC 7785427 . PMID 33424309 .
- ^ Зиглер, П.; Адельманн, К.; Zimmer, S.; Schmidt, C.; Appenroth, K.-J. (6 мая 2014 г.). Keurentjes, J. (ed.). «Относительные темпы роста in vitro утки (L Emnaceae) - наиболее быстро растущие растения». Биология растений . 17 (S1): 33–41. doi : 10.1111/plb.12184 . ISSN 1435-8603 . PMID 24803032 .
- ^ Го, Лин; Клык, Ян; Джин, янлинг; Он, Кайз; Чжао, Хай (1 ноября 2023 г.). «Высокая крахмальная выработка биомассы и ее высокоэффективное преобразование в биоэтанол» . Экологические технологии и инновации . 32 : 103296. Bibcode : 2023envti..3203296G . doi : 10.1016/j.eti.2023.103296 . ISSN 2352-1864 .
- ^ «Углеродная нейтральная энергия» . Американская энергетическая независимость . Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ «Обработка сточных вод утки и повторное использование для корма (Западный берег)» . Idrc.ca. Архивировано из оригинала 8 июня 2011 года . Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ Икбал, Саша (март 1999 г.). «Aquaculture Duckweed: потенциалы, возможности и ограничения для комбинированной очистки сточных вод и производства кормов для животных в развивающихся странах» (PDF) . Sandec Report . 6 (99) . Получено 31 января 2012 года .
- ^ «Секвенирование генома утки имеет глобальные последствия. Прудная скольжения может отменить загрязнение, бороться с глобальным потеплением и облегчить мировой голод» (пресс -релиз). Университет Рутгерса . 8 июля 2008 г. Получено 10 марта 2022 года .
- ^ Крест, Джон В. "Практическая утка: зоны применения и спонсоры" . Mobot.org . Получено 13 ноября 2011 года .
- ^ Книбб, Уэйн (июль 2001 г. - июнь 2004 г.). «Биоремедиация аквакультурных отходов и деградированных водных путей с использованием рыбы» . Департамент первичных промышленности и инструментов рыбного хозяйства. Австралия: правительство Квинсленда. Архивировано из оригинала 20 октября 2007 года . Получено 6 февраля 2012 года .
- ^ «3 эко-инноваторы, борющиеся за загрязнение и изменение климата» . Колумбийский журнал . Получено 24 ноября 2021 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]

- Крест, Джон У. "чары утки" . mobot.org .
- Армстронг, Уэйн (ND). «Экспозиция WP Армстронга на макрофотографию Lemnaceae и союзников (Duckweeds)» . Слово Уэйна . Естественная история. Сан -Маркос, Калифорния: Паломарский колледж . Получено 16 октября 2022 года .
- " Lemnaceae " . Delta-intkey.com .
- получен из
- Watson, L. & Dallwitz, MJ (3 мая 2006 г.) [1992]. Семьи цветущих растений: описания, иллюстрации, идентификация, поиск информации . Архивировано из оригинала 3 января 2007 года-через Delta-intkey.com.
- «Тест на ингибирование роста утки» . Список стандартов. lemanatec.com . Архивировано с оригинала 27 января 2013 года.
- « Спиродела геномика» (сайт исследовательской лаборатории). Спироделябаза. Университет Рутгерса .