レムナ

Lemnaは、一般的な名前の「ウキクサ」と呼ばれる浮遊性の水生植物の属です。彼らは形態的に多様なミョウバン家族です。これらの急速に成長している植物は、コミュニティ生態学、基本的な植物生物学、生態毒性学、および生物医薬品の生産の研究のためのモデルシステムとして、また農業および水産養殖のための動物飼料の供給源として使用されています。現在、 レムナの 14種が認識されています。

分類と成長習慣

これらのウキクサは、以前は別の顕花植物科であるキク科に置かれていましたが、現在ではキク科のメンバーであると考えられています。

Lemna種は、水面上または水面直下で、単純な浮遊タリーとして成長します。 Lemna trisulcaを除き、ほとんどは長さが5 mmを超えず、細長く、分岐構造を持っています。 Lemna thalliには単一のルートがあり、この属を関連するWolffia属（根がない）、 SpirodelaおよびLandoltia （複数の根を持つ）と区別します。

植物は主に栄養繁殖によって成長します。2つの娘植物が成体植物から芽を出します。この形態の成長により、新しい水が非常に急速に定着します。ウキクサは顕花植物であり、それらのほとんどすべてが適切な条件下で有性生殖し、開花し、種子を生産することが知られています。特定のウキクサ（ L. gibbaなど）は長日植物であり、その他（ L. minorなど）は短日植物です。

Lemnaが水路に侵入した場合、草食性の魚（たとえば、コイ）を追加することで機械的に除去するか、または不注意に除草剤で処理することができます。

ウキクサの急速な成長は、汚染された水のバイオレメディエーション、都市廃水処理、および環境研究の試験生物としての用途があります。また、複雑なバイオ医薬品を経済的に生産するための発現システムとしても使用されています。

ウキクサの食事（ウキクサの乾燥）は、優れた牛の飼料です。乾燥重量で測定すると、25〜45％のタンパク質（成長条件による）、4.4％の脂肪、8〜10％の繊維が含まれています。

バイオアッセイとして

経済協力開発機構および米国環境保護庁（US EPA）のガイドラインでは、試験生物としてL. gibbaまたはL. minorを使用した毒性試験について説明しています。これらの種は両方とも、植物毒性試験で使用するために広く研究されています。 Lemnaでは毒物に対する反応の遺伝的変動が発生する可能性があり、テスト用に特定のクローンを推奨するにはデータが不十分です。 US EPAテストは無菌技術を使用しています。 OECDテストは無意識に行われませんが、他の生物による汚染を最小限に抑えるために、テスト手順の段階でステップが取られます。テストの目的と規制要件に応じて、テストソリューションの更新（半静的およびフロースルー）または更新なし（静的）でテストを実行できます。更新は、揮発、光分解、沈殿、または生分解の結果として溶液から急速に失われる物質に役立ちます。

バイオ医薬品の生産

Lemnaは、分子生物学者によって、薬学的に重要なタンパク質を発現するように変換されました。発現構築物は、 Lemnaが形質転換タンパク質を増殖培地に高収率で分泌するように設計されました。 Lemnaは単純な培地で栽培されるため、これにより医療用のタンパク質を調製する際のタンパク質精製の負担が大幅に軽減され、製造コストの大幅な削減が期待されます。さらに、ホストLemnaは、従来の植物遺伝子発現システムよりも改善された、ヒトのグリコシル化パターンを持つタンパク質の分泌を引き起こすように設計できます。モノクローナル抗体を含むいくつかのそのような製品が開発されています。

ウキクサ農業

成長条件を慎重に制御することにより、動物や魚の飼料に使用するためのタンパク質含有量の高いウキクサの高収量を実現できます。ウキクサは6°C（43°F）から33°C（91°F）の温度に耐えることができますが、最適な成長範囲は20°C（68°F）から28°C（82°F）です。許容されるpH範囲は5〜9ですが、6.5〜7.5のpH範囲でより良い成長が得られます。過度の温度変動を防ぐために、最低水深1フィート（30 cm）が望ましいです。高窒素レベル、たとえば20 mM尿素は、45重量％の範囲のタンパク質含有量を提供しています。水には通常、60 mg / lの可溶性窒素と1 mg / lのリンが含まれます。最適な成長のためには、毎日肥料が必要です。

ウキクサは有機的に養殖でき、栄養素はさまざまなソースから供給されます。例えば、家畜糞、豚の排泄物、バイオガスプラントのスラリー、またはスラリー状の他の有機物です。ウキクサは急速に成長するため、最適な収量を達成するには毎日の収穫が必要です。収穫は、ウキクサが1 kg / m2未満になるように行われます。最適な条件下では、ウキクサの農場では、1ヘクタールあたり年間10〜30トンのウキクサを乾燥させることができます。

選択された種

• Lemna aequinoctialis Welw。 –ウキクサ–熱帯および亜熱帯
• Lemna perpusilla Torr。 –分ウキクサ–アメリカ合衆国東部、ケベック

• Lemna gibba L. –巨大なウキクサ–広範囲
• Lemna minor L. –ウキクサ–コスモポリタン
• Lemna trisulca L. –アイビーウキクサ–コスモポリタン

• Lemna minuta Kunth –少なくともウキクサ–北+南アメリカ
• レムナ・ヴァルディヴィアナ・フィル–バルディビアウキクサ–北アメリカと南アメリカ

• ニホンキバナランドルト–日本、中国、韓国、ロシア極東
• Lemna obscura （Austin）Daubs –アメリカ合衆国、メキシコ、バハマ、コロンビア、エクアドル
• Lemna tenera Kurz –スマトラ島、インドシナ、オーストラリア北部準州
• Lemna turionifera Landolt –温帯ヨーロッパ、アジア、北米
• Lemna yungensis Landolt –ボリビア

• Landoltia punctata （G.Mey。）Les＆DJCrawford（ L. oligorrhiza KurzおよびL. punctata G.Mey。）
• Spirodela polyrhiza （L.）シュレイド。 （ L. polyrhiza L.として）
• Wolffia arrhiza （L.）Horkel ex Wimm。 （ L.アリザ L.）