เลมนา
Lemna เป็นสกุลของ พืชน้ำลอยอิสระที่เรียกกันทั่วไปว่า "ผักตบชวา " พวกมันเป็นสมาชิกที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาแตกต่างกันในวงศ์ Araceaeพืชที่เติบโตอย่างรวดเร็วเหล่านี้ถูกนำไปใช้เป็นระบบแบบจำลองสำหรับการศึกษาในด้านนิเวศวิทยาชุมชนชีววิทยาพืชพื้นฐาน พิษวิทยาทางนิเวศวิทยาและการผลิตยาชีวภัณฑ์ตลอดจนเป็นแหล่งอาหารสัตว์สำหรับการเกษตรและ การเพาะ เลี้ยงสัตว์น้ำ ปัจจุบัน มีการจำแนก Lemna ออก เป็น 14 ชนิด [ 3 ]
อนุกรมวิธาน
ก่อนหน้านี้พืชลอยน้ำเหล่านี้ถูกจัดอยู่ในวงศ์พืชดอกที่แยกต่างหาก คือวงศ์ Lemnaceaeแต่ปัจจุบันถือว่าเป็นสมาชิกของวงศ์Araceae [ 4 ]
คำอธิบาย
สาหร่ายสกุล Lemna เจริญเติบโตเป็น แผ่นลอยน้ำอย่างอิสระบนหรือใต้ผิวน้ำเล็กน้อย ส่วนใหญ่มี ขนาดเล็ก ไม่เกิน 5 มิลลิเมตร ยกเว้นLemna trisulcaซึ่งมีรูปร่างยาวและมีโครงสร้างแตกแขนง แผ่นสาหร่าย Lemnaมีรากเพียงรากเดียว ซึ่งเป็นลักษณะที่แตกต่างจากสกุลที่เกี่ยวข้องอย่างWolffia (ไม่มีราก), SpirodelaและLandoltia (มีรากหลายราก)
พืชเหล่านี้เจริญเติบโตโดยการขยายพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เป็นหลัก คือการแตกหน่อเป็นต้นลูกสองต้นจากต้นแม่ การเจริญเติบโตแบบนี้ทำให้สามารถแพร่กระจายไปยังแหล่งน้ำใหม่ได้อย่างรวดเร็วมาก ผักตบชวาเป็นพืชมีดอกและเกือบทั้งหมดสามารถขยายพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ โดยจะออกดอกและผลิตเมล็ดภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ผักตบชวาบางชนิด (เช่นL. gibba ) เป็นพืชวันยาวในขณะที่บางชนิด (เช่นL. minor ) เป็นพืชวันสั้น
เมื่อ หญ้า เลมนารุกรานแหล่งน้ำ สามารถกำจัดได้ด้วยวิธีการทางกล การปล่อยปลาที่กินพืชเป็นอาหาร (เช่นปลาคาร์พ ) หรือการใช้สารกำจัดวัชพืช ซึ่งเป็นวิธีการที่ไม่ควร ทำ
การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของผักตบชวาพบการประยุกต์ใช้ในการบำบัดทางชีวภาพของน้ำที่ปนเปื้อน ในการบำบัดน้ำเสียของเทศบาล[ 5 ]และเป็นสิ่งมีชีวิตทดสอบสำหรับการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อม[ 6 ]นอกจากนี้ยังถูกใช้เป็นระบบการแสดงออกสำหรับการผลิตยาชีวเภสัชภัณฑ์ ที่ซับซ้อนอย่าง ประหยัด
ผงผักตบชวา (ผักตบชวาแห้ง) เป็นอาหารสัตว์ที่ดีประกอบด้วยโปรตีน 25–45% (ขึ้นอยู่กับสภาพการเจริญเติบโต) ไขมัน 4.4% และใยอาหาร 8–10% โดยวัดจากน้ำหนักแห้ง
ในฐานะการทดสอบทางชีวภาพ
แนวทางขององค์การเพื่อความร่วมมือทางเศรษฐกิจและการพัฒนา[ 7 ]และสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA) [ 8 ] อธิบายถึงการทดสอบความเป็นพิษโดยใช้ L. gibbaหรือL. minorเป็นสิ่งมีชีวิตทดสอบ ทั้งสองสายพันธุ์นี้ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางเพื่อใช้ใน การทดสอบ ความเป็นพิษต่อพืช ความแปรปรวนทางพันธุกรรมในการตอบสนองต่อสารพิษสามารถเกิดขึ้นได้ในLemnaและข้อมูลไม่เพียงพอที่จะแนะนำโคลนเฉพาะสำหรับการทดสอบ การทดสอบของ US EPA ใช้เทคนิคปลอดเชื้อ การทดสอบของ OECD ไม่ได้ดำเนินการแบบปลอดเชื้อ แต่มีการดำเนินการเป็นขั้นตอนในระหว่างกระบวนการทดสอบเพื่อลดการปนเปื้อนจากสิ่งมีชีวิตอื่นให้น้อยที่สุด ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการทดสอบและข้อกำหนดทางกฎหมาย การทดสอบอาจดำเนินการโดยมีการเปลี่ยนสารละลายทดสอบ (แบบกึ่งคงที่และแบบไหลผ่าน) หรือไม่เปลี่ยน (แบบคงที่) การเปลี่ยนสารละลายมีประโยชน์สำหรับสารที่สูญเสียไปจากสารละลายอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากการระเหย การเสื่อมสภาพจากแสง การตกตะกอน หรือการย่อยสลายทางชีวภาพ
การผลิตยาชีวเภสัชภัณฑ์
นักชีววิทยาโมเลกุลได้ดัดแปลงLemnaให้แสดงออกโปรตีนที่ น่าสนใจ ทางเภสัชกรรมโครงสร้างการแสดงออกได้รับการออกแบบเพื่อให้Lemnaหลั่งโปรตีนที่เปลี่ยนแปลงไปลงในอาหารเลี้ยงเชื้อด้วยผลผลิตสูง เนื่องจากLemnaเจริญเติบโตบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่เรียบง่าย จึงช่วยลดภาระในการทำให้บริสุทธิ์ของโปรตีนในการเตรียมโปรตีนดังกล่าวสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ได้อย่างมาก ซึ่งสัญญาว่าจะลดต้นทุนการผลิตลงอย่างมาก[ 9 ] [ 10 ] นอกจากนี้Lemnaยังสามารถถูกดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อให้หลั่งโปรตีนที่มีรูปแบบไกลโคซิเลชัน แบบมนุษย์ ซึ่งเป็นการปรับปรุงเหนือระบบการแสดงออกของยีนในพืชแบบดั้งเดิม[ 11 ] ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวหลายอย่างกำลังได้รับการพัฒนา รวมถึงแอนติบอดีโมโนโคลนอล
การเพาะเลี้ยงผักตบชวา
การผลิตผักตบชวาให้ได้ผลผลิตสูงและมีโปรตีนสูงเพื่อใช้เป็นอาหารของมนุษย์ อาหารสัตว์และปลาสามารถทำได้โดยการควบคุมสภาพการเจริญเติบโตอย่างระมัดระวัง แม้ว่าผักตบชวาจะทนต่ออุณหภูมิได้ตั้งแต่6 องศาเซลเซียส (43 องศาฟาเรนไฮต์)ถึง33 องศาเซลเซียส (91 องศาฟาเรนไฮต์)แต่ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตคือ20 องศาเซลเซียส (68 องศาฟาเรนไฮต์)ถึง28 องศาเซลเซียส (82 องศาฟาเรนไฮต์) ช่วง ค่า pHที่ยอมรับได้คือ 5 ถึง 9 แต่จะเจริญเติบโตได้ดีกว่าในช่วง pH 6.5 ถึง 7.5 ความลึกของน้ำอย่างน้อย1 ฟุต (30 เซนติเมตร)เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่มากเกินไป ระดับไนโตรเจนสูง เช่น ยูเรีย 20 มิลลิโมลาร์ จะให้ปริมาณโปรตีนประมาณ 45% โดยน้ำหนักแห้ง โดยทั่วไปน้ำอาจมีไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้ 60 มิลลิกรัมต่อลิตรและฟอสฟอรัส 1 มิลลิกรัมต่อลิตรจำเป็นต้องใส่ปุ๋ยทุกวันเพื่อให้เจริญเติบโตได้ดีที่สุด

ผักตบชวาสามารถเพาะเลี้ยงแบบอินทรีย์ได้ โดยได้รับสารอาหารจากแหล่งต่างๆ เช่น ปัสสาวะของมนุษย์[ 12 ]มูลวัว มูลสุกร กากตะกอนจากโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพหรือสารอินทรีย์อื่นๆ ในรูปของกากตะกอน เนื่องจากผักตบชวาเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องเก็บเกี่ยวทุกวันเพื่อให้ได้ผลผลิตที่เหมาะสม การเก็บเกี่ยวจะทำโดยให้เหลือผักตบชวาไม่เกิน 1 กก./ตร.ม. ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ฟาร์มผักตบชวาสามารถผลิตผักตบชวาแห้งได้ 10 ถึง 30 ตันต่อเฮกตาร์ต่อปี[ 13 ]
สายพันธุ์
การจำแนกประเภทภายในสกุลตาม Les et al. 2002 [ 14 ]
- ส่วนAlatae
- Lemna aequinoctialis Welw. – ผักตบชวาขนาดเล็ก – เขตร้อนและกึ่งเขตร้อน
- Lemna perpusilla Torr. – ผักตบชวาขนาดเล็ก – ภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกา รัฐควิเบก
- ส่วนBiformes
- Lemna tenera Kurz – อินโดจีน, สุมาตรา, ดินแดนทางเหนือของออสเตรเลีย
- ส่วนที่เลมนา
- Lemna disperma Hegelm.
- เลมนา เอกวาดอร์เรียนซิส แลนดอลต์
- Lemna gibba L. – แหน gibbous – แพร่หลาย
- Lemna japonica Landolt – ญี่ปุ่น จีน เกาหลี และรัสเซียตะวันออกไกล
- Lemna minor L. – แหนทั่วไป – มีความหลากหลาย
- Lemna obscura (Austin) Daubs – สหรัฐอเมริกา เม็กซิโก บาฮามาส โคลอมเบีย เอกวาดอร์
- Lemna trisulca L. – ผักตบชวาเลื้อย – พบได้ทั่วไป
- Lemna turionifera Landolt – เขตอบอุ่นของยุโรป เอเชีย อเมริกาเหนือ
- ส่วนที่ขาดหายไป
- Lemna minuta Kunth – ผักตบชวาขนาดเล็ก – อเมริกาเหนือและอเมริกาใต้
- Lemna valdiviana Phil. – ผักตบชวาวัลดิเวีย – อเมริกาเหนือและอเมริกาใต้
- Lemna yungensis Landolt – โบลิเวีย
- เคยตั้งอยู่ที่นี่มาก่อน
- Landoltia punctata (G.Mey.) Les & DJCrawford (ในชื่อ L. oligorrhiza Kurzและ L. punctata G.Mey. )
- Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. (หรือ L. polyrhiza L. )
- Wolffia arrhiza (L.) Horkel ex Wimm. (as L. arrhiza L. )
- Wolffia globosa (Roxb.) Hartog & Plas (เช่น L. globosa Roxb. ) [ 15 ]
การอ่านทั่วไป
- ครอส, เจดับบลิว (2006). เสน่ห์ของผักตบชวา .
- Landolt, E. (1986) การศึกษาระบบชีวภาพในวงศ์ผักตบชวา (Lemnaceae) เล่ม 2 วงศ์ Lemnaceae – การศึกษาเชิงโมโนกราฟ ส่วนที่ 1 ของโมโนกราฟ: สัณฐานวิทยา; จีโนมวิทยา; นิเวศวิทยา; การกระจายทางภูมิศาสตร์; ตำแหน่งทางอนุกรมวิธาน; การตั้งชื่อ; คำอธิบาย Veröff. Geobot. Inst., Stiftung Rübel, ETH, Zurich.
- ผักตบชวาเลื้อย ( Lemna trisulca )
- Gibbous Duckweed ( เลมนา กิ๊บบา )
- แหนสามัญ ( เลมนาไมเนอร์ )
ลิงก์ภายนอก
- การทดสอบความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมของเลมนา: การทดสอบการยับยั้งการเจริญเติบโตของผักตบชวาและการกำหนดมาตรฐาน
- แนวทางปฏิบัติของ OECD สำหรับการทดสอบ Lemna ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 7 มกราคม 2016 ที่Wayback Machine
- ข้อมูลพืชของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ: พันธุ์พืชในทวีปอเมริกาเหนือ
- การรักษาด้วยตนเองของ Jepson: เลมนา