WikiDer > Spirodela polyrhiza - Википедия

Spirodela polyrhiza - Wikipedia

Spirodela polyrhiza
Spirodela polyrrhiza marais poitevin.jpg
Научная классификация редактировать
Королевство:Plantae
Clade:Трахеофиты
Clade:Покрытосеменные
Clade:Однодольные
Заказ:Двулистные
Семья:Araceae
Род:Спиродела
Разновидность:
S. polyrhiza
Биномиальное имя
Spirodela polyrhiza

Spirodela polyrhiza (Орт. var. С. polyrrhiza) является разновидностью ряска известен под общими именами обычная утка[1], большая ряска[2], отличное мясо утки[3], ряска обыкновенная, и утиное мясо. Его можно найти почти во всем мире во многих типах пресная вода среда обитания.[4]

Описание

С. Полириза это многолетнее растение Водное растение обычно растет плотными колониями, образуя мат на поверхности воды. Каждое растение представляет собой гладкий, круглый, плоский диск шириной от 0,5 до 1,0 см. Его верхняя поверхность в основном зеленая, иногда красная, а нижняя - темно-красная. [5]. Он дает несколько мелких корней и мешочек с мужскими и женскими цветками. Осенью отмирает верхняя часть и растение часто перезимовывает Турион. Турион опускается на дно водоема и остается в бездействующий фазу, пока температура воды не достигнет 15 ° C. Затем турионы прорастают на дне водоема и начинают новый жизненный цикл.[6] S. polyrhiza, обитающая в прудах и малоподвижных водоемах, в своем развитии отличается от наземных растений по своему развитию. морфология и физиология. Проходит в основном вегетативный рост весной и летом, образуя новые листья. S. polyrhiza только цветет редко [7]. Осенью и зимой он переходит в бездействующий фаза, представленная Турионы из-за голодания и отрицательных температур.

S.polyrhiza - идеальная система для биотоплива, биоремедиации и круговорота углерода из-за его аспектов быстрого роста, прямого контакта со средой и небольшого размера генома (~ 150 МБ).[8] Комплексное геномное исследование S. polyrhiza было опубликовано в феврале 2014 года. Результаты позволяют понять, как этот организм адаптирован к быстрому росту и водному образу жизни.[9]

Индукция туриона абсцизовой кислотой

Турионы были вызваны растительным гормоном Абсцизовая кислота (ABA) в лаборатории. Исследователи сообщили, что турионы были богаты антоциан пигментация и имела плотность, которая погружала их в жидкую среду. Просвечивающая электронная микроскопия турионов по сравнению с сморщенными листьями вакуоли, меньше межклеточное пространство, и обильный гранулы крахмала окружен тилакоид мембраны. Турионы накапливали более 60% крахмала в сухой массе после двух недель обработки АБК.[10]

Распределение

S. polyrhiza встречается во всем мире, а именно в Северная Америка [11], Азия [12], реже в Центральная и Южная Америка, но и в Центральная Европа[13]. Он растет в тропический и умеренный климат[13]. Это не распространено в Новая Зеландия и очень редко в Австралия[14].

Выращивание

Крупномасштабное выращивание производится в открытых резервуарах для воды, в основном в связи с Сточные Воды лечение. В цистерны подают сточные воды, а плавающую ряску убирают с поверхности. Затем он используется как биотопливо из промышленные сточные воды или как корм для животных из очистка сельскохозяйственных сточных вод удобства.[15]

Использовать

S. Polyrhiza можно использовать для биоремедиация, удаление токсичный вещества из водной среды, а также очистка эвтрофный воды, особенно в Сточные Воды очистные сооружения. Его использование как биотопливо и корм для животных также приобретают все большее значение. Его практически не используют в пищу человека.

Биоремедиация

Из-за его способности гипераккумулировать тяжелые металлы S. polyrhiza благодаря высокому поглощению питательных веществ из воды используется для биоремедиации. Основные загрязнители, которые он может использовать для восстановления: Мышьяк (As) и Меркурий (Hg)[16] и обычные питательные вещества сточных вод, такие как Сульфат (ТАК42-), Фосфат (PO43-) и Нитрат (НЕТ3-).

Мышьяк

В лабораторных исследованиях ряска большая показала накопление мышьяка. Было обнаружено, что поглощение мышьяка отрицательно коррелирует с фосфатом и положительно коррелирует с утюг поглощение. Это указывает на то, что фосфат и мышьяк конкурируют за поглощение S. polyrhiza, в то время как поглощению мышьяка способствуют оксиды железа, поскольку они проявляют сродство к поверхности корней S. polyrhiza, где они поглощаются. Считается, что S. polyrhiza детоксифицировать мышьяк за счет восстановления As (V) до менее токсичного As (III). Возникают трудности с обработкой растений с высоким содержанием As. Одним из возможных вариантов использования биомассы, содержащей As, является производство древесного угля и газа в качестве побочного продукта, который можно использовать в качестве топлива. Проблемы с этим подходом - низкое качество древесного угля и большие капиталовложения. Считается, что при прямом сжигании или сжигании угля в воздух выделяется мышьяк, который загрязнять окружающая среда. Другие варианты для топливо производство будет гидролиз и ферментация, которые экономически нецелесообразны. В биомасса придется обрабатывать сильными кислотами и нагреванием, что требует больших затрат. Брикетирование считается одним из лучших вариантов, где растения сушат и прессуют в гранулы из брикетов. Это поднимает вопрос о том, попадает ли мышьяк обратно в окружающую среду в процессе горения. Производство биогаз также рассматривается, но, опять же, следует избегать перераспределения As.[16]

Меркурий

S. polyrhiza оказалась эффективной биоаккумулятор из хлорид ртути (HgCl2) в трудовых условиях. В его растительной биомассе концентрация хлорида ртути в 1000 раз выше, чем в водной среде. Spirodela polyrhiza показала более высокий коэффициент накопления по сравнению с Лемна гибба и Лемна минор, которые также были исследованы.[17]

Очистка городских сточных вод

S. Polyrhiza использовалась для удаления общих загрязняющие вещества из сточных вод. В лабораторных условиях S. Polyrhiza продемонстрировал максимальную эффективность удаления нитратов, 99,6% фосфатов и 69,8% сульфатов. Эффективность всех трех питательных веществ вместе составила 85,6%, что делает его экологически и экономически выгодным. биоремедиатор для очистки сточных вод.[18]

Биотопливо

S. polyrhiza имеет большой потенциал в биоэтанол производство благодаря компактному производству крахмала и хорошему росту сточных вод животных.[19] Несмотря на экологические проблемы, связанные с производством и конкуренцией со стороны кормов для людей и животных, кукуруза является основным сырьем для биоэтанола. S. polyrhiza может производить на той же площади на 50% больше биоэтанола.[20] В то же время производство биоэтанола из S. polyrhiza не конкурирует с продуктами питания человека. Производство биоэтанола из S. polyrhiza все еще находится в стадии разработки.

Корма для животных

В мелкомасштабном сельском хозяйстве S. polyrhiza используется в качестве корма для рыбы или птицы.[21]. Благодаря быстрому росту и высокому содержанию протеина это интересный корм. Из-за санитарных проблем и риска накопления тяжелых металлов он еще не используется для кормления в более крупных животноводческих системах.[22] За радужная форель, более низкие темпы роста были обнаружены при добавлении S. polyrhiza в корм.[23] Для тилапии (Oreochromis niloticus L.) больший набор веса был обнаружен, когда 30% Рыбное блюдо в корме был заменен на S. polyrhiza.[24] Обзор также показал, что ряску можно использовать в рационах крупного рогатого скота, свиней и птицы. Однако возникают проблемы загрязнения тяжелыми металлами и патогенами.[25]

Питание человека

Хотя другие виды ряски, такие как Вольфия Арриза, потребляются людьми в сельской местности, S.polyrhiza не культивируется для потребления человеком.[26] Это связано с серьезными опасениями по поводу накопления тяжелых металлов и возможных загрязнение с кишечная палочка или же Clostridium botulinum.[22] В отличие от W. arrhiza, S. polyrhiza, как и большинство видов ряски, содержит кристаллы оксалата кальция кто, как известно, вызывает камни в почках. [27]

Рекомендации

  1. ^ Whisenant, Стивен Г. (2018). "Обычные пастбищные растения Западного и Центрального Техаса Джорджа Кленденина, USDA - Служба охраны природных ресурсов". Исследование Великих равнин. 28 (2): 219. Дои:10.1353 / гпр.2018.0043. ISSN 2334-2463. S2CID 135339526.
  2. ^ Аткинсон, Р. (июль 1998 г.). "Одуванчики Великобритании и Ирландии. Справочник BSBI № 9. А.А. Дудман и А.Дж. Ричардс. Иллюстрации Ольги Стюарт. Под редакцией PH Oswald. Лондон: Ботаническое общество Британских островов. 1997. 344 стр. ISBN 0 901158 25 9. 17,50 фунтов стерлингов (мягкая обложка) ". Эдинбургский ботанический журнал. 55 (2): 321–322. Дои:10.1017 / s0960428600002249. ISSN 0960-4286.
  3. ^ 국립 수목원 (Корея) (август 2015 г.). Hanbando chasaeng singmul yŏngŏ irŭm mongnokchip = английские названия корейских местных растений. Кунгнип Сумогван (Корея), Корея (Южная). Sallimch'ng., 국립 수목원 (Корея) ,, Корея (Южная). 산림청. Kyŏnggi-do P'och'n-si. ISBN 978-89-97450-98-5. OCLC 921358336.
  4. ^ Ван, Вэньцинь; Kerstetter, Randall A .; 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.
  5. ^ Обердорфер, Эрих 1905-2002. Pflanzensoziologische Exkursionsflora für Deutschland und angrenzende Gebiete (8., stark überarb. Und erg. Aufl ed.). Штутгарт. ISBN 978-3-8001-3476-2. OCLC 50980051.
  6. ^ Цао, Хиеу X .; Fourounjian, Пол; Ван, Вэньцинь (2018), Хуссейн, Чаудхери Мустансар (ред.), «Важность и потенциал ряски как модельного и культурного растения для применения на основе биомассы и не только», 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, получено 2020-11-28
  7. ^ Ландольт, Канделер, Элиас, Риклеф (1987). Биосистемные исследования в семействе ряски (Lemnaceae): (Том 4): Семейство Lemnaceae - монографическое исследование. Том 2 (Фитохимия; физиология; применение; библиография). Цюрих: Geobotanisches Institut der ETH.
  8. ^ Ван, Вэньцинь; Kerstetter, Randall A .; 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.
  9. ^ Wang, W .; Haberer, G .; Gundlach, H .; Gläßer, C .; Nussbaumer, T .; Luo, M.C .; Ломсадзе, А .; Бородовский, М .; Kerstetter, R.A .; Shanklin, J .; Байрант, Д. (Май 2014 г.). «Геном Spirodela polyrhiza раскрывает способность проникновения в суть его неотенозного сокращения, быстрого роста и водного образа жизни». Nature Communications. 5 (1): 3311. Bibcode:2014 NatCo ... 5,33 11 Вт. Дои:10.1038 / ncomms4311. ISSN 2041-1723. ЧВК 3948053. PMID 24548928.
  10. ^ Ван, Вэньцинь; Мессинг, Иоахим (2012). «Анализ экспрессии АДФ-глюкозопирофосфорилазы во время образования туриона, индуцированного абсцизовой кислотой у Spirodela polyrhiza (большая ряска)». BMC Биология растений. 12 (1): 5. Дои:10.1186/1471-2229-12-5. ISSN 1471-2229. S2CID 5491282.
  11. ^ "Spirodela polyrrhiza (обычная утиная мука): Go Botany". gobotany.nativeplanttrust.org. Получено 2020-11-06.
  12. ^ Панди, Неха; Гусейн, Рита; Сутар, Суриндра (август 2020 г.). «Изучение эффективности семян гуаровой смолы (Cyamopsis tetragonoloba), ряски (Spirodela polyrhiza) и листьев индийской сливы (Ziziphus mauritiana) при очистке городских сточных вод». Журнал чистого производства. 264: 121680. Дои:10.1016 / j.jclepro.2020.121680. ISSN 0959-6526.
  13. ^ а б "Spirodela polyrhiza". Flowgrow. Получено 2020-11-06.
  14. ^ Обердорфер, Эрих 1905-2002. Pflanzensoziologische Exkursionsflora für Deutschland und angrenzende Gebiete (8., stark überarb. Und erg. Aufl ed.). Штутгарт. ISBN 978-3-8001-3476-2. OCLC 50980051.
  15. ^ Цао, Хиеу X .; Fourounjian, Пол; Ван, Вэньцинь (2018), Хуссейн, Чаудхери Мустансар (ред.), «Важность и потенциал ряски как модельного и культурного растения для применения на основе биомассы и не только», 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, получено 2020-11-28
  16. ^ а б Рахман, М. Азизур; Хасегава, Х. (апрель 2011 г.). «Водный мышьяк: фиторемедиация с использованием плавающих макрофитов». Атмосфера. 83 (5): 633–646. Bibcode:2011Чмсп..83..633Р. Дои:10.1016 / j.chemosphere.2011.02.045. ISSN 0045-6535. PMID 21435676.
  17. ^ Ян, Цзинцзин; Ли, Гаоцзе; Бишопп, Энтони; Heenatigala, P. P. M .; Ху, Шики; Чен, Ян; Ву, Чжиган; Кумар, Санджит; Дуань, Пэнфэй; Яо, Лунгуан; Хоу, Хунвэй (2018-04-16). «Сравнение роста на хлориде ртути для трех видов Lemnaceae показывает различия в динамике роста, влияющие на их пригодность для использования либо для мониторинга, либо для восстановления экосистем, загрязненных ртутью». Границы химии. 6: 112. Bibcode:2018Пт .... 6..112л. Дои:10.3389 / fchem.2018.00112. ISSN 2296-2646. ЧВК 5911492. PMID 29713627.
  18. ^ Панди, Неха; Гусейн, Рита; Сутар, Суриндра (август 2020 г.). «Изучение эффективности семян гуаровой смолы (Cyamopsis tetragonoloba), ряски (Spirodela polyrhiza) и листьев индийской сливы (Ziziphus mauritiana) при очистке городских сточных вод». Журнал чистого производства. 264: 121680. Дои:10.1016 / j.jclepro.2020.121680. ISSN 0959-6526.
  19. ^ Cui, W .; Ченг, Дж. Дж. (01.07.2014). «Выращивание ряски для производства биотоплива: обзор». Биология растений. 17: 16–23. Дои:10.1111 / plb.12216. ISSN 1435-8603. PMID 24985498.
  20. ^ Сюй, Джиле; Цуй, Вэйхуа; Ченг, Джей Дж .; Стомп, Анне-М. (Октябрь 2011 г.). «Производство ряски с высоким содержанием крахмала и ее переработка в биоэтанол». Биосистема Инжиниринг. 110 (2): 67–72. Дои:10.1016 / j.biosystemseng.2011.06.007. ISSN 1537-5110.
  21. ^ Rusoff, Louis L .; Блейкни, Эрнест У .; 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. PMID 7462500.
  22. ^ а б van der Spiegel, M .; Noordam, M.Y .; ван дер Фельс-Клеркс, Х.Дж. (2013-10-15). «Безопасность новых источников белка (насекомых, микроводорослей, водорослей, ряски и рапса) 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.
  23. ^ Stadtlander, Тимо; Фёрстер, Свенья; Росскотен, Деннис; Лейбер, Флориан (август 2019 г.). «Ряска, выращенная в жидком навозе (Spirodela polyrhiza), как средство рециркуляции азота в корм для мальков радужной форели». Журнал чистого производства. 228: 86–93. Дои:10.1016 / j.jclepro.2019.04.196. ISSN 0959-6526.
  24. ^ Фасакин, Э. А .; Балогун, А. М .; Фасуру, Б. Э. (май 1999 г.). «Использование ряски Spirodela polyrrhiza L. Schleiden в качестве белкового корма в практических диетах для тилапии, Oreochromis niloticus L.» Исследования аквакультуры. 30 (5): 313–318. Дои:10.1046 / j.1365-2109.1999.00318.x. ISSN 1355-557X.
  25. ^ Сонта, Марцин; Рекель, Анна; Баторская, Мартина (2019-04-01). «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.
  26. ^ Appenroth, Klaus-J .; Sree, K. Sowjanya; Бог, Мануэла; Эккер, Йозеф; Силигер, Клодин; Бём, Фолькер; Лорковски, Стефан; Соммер, Катрин; Веттер, Уолтер; Тользин-Банаш, Карла; Кирмс, Рита (29.10.2018). «Пищевая ценность видов ряски рода Wolffia (Lemnaceae) в качестве пищи для человека». Границы химии. 6: 483. Bibcode:2018Пт .... 6..483A. Дои:10.3389 / fchem.2018.00483. ISSN 2296-2646. ЧВК 6215809. PMID 30420949.
  27. ^ Цао, Хиеу X .; Fourounjian, Пол; Ван, Вэньцинь (2018), Хуссейн, Чаудхери Мустансар (ред.), «Важность и потенциал ряски как модельного и культурного растения для применения на основе биомассы и не только», 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, получено 2020-11-28

внешняя ссылка