Lemna es un género de plantas acuáticas que flotan librementey que se conocen con el nombre común de " lenteja de agua " . Son miembros morfológicamente divergentes de lafamilia Araceae . Estas plantas de rápido crecimiento han encontrado usos como sistema modelo para estudios en ecología de comunidades , biología vegetal básica, ecotoxicología y producción de biofármacos , y como fuente de alimentos para animales para la agricultura y la acuicultura . Actualmente, se reconocen14 especies de Lemna . [3]
Estas lentejas de agua anteriormente se ubicaban en una familia de plantas con flores separada, las Lemnaceae , pero ahora se consideran miembros de las Araceae . [4]
Las especies de Lemna crecen como simples talos que flotan libremente sobre la superficie del agua o justo debajo de ella. La mayoría son pequeños, no superan los 5 mm de longitud, excepto Lemna trisulca , que es alargada y tiene una estructura ramificada. Los talos de Lemna tienen una sola raíz, lo que distingue a este género de los géneros relacionados Wolffia (carece de raíces), Spirodela y Landoltia (tienen múltiples raíces).
Las plantas crecen principalmente por reproducción vegetativa : dos plantas hijas brotan de la planta adulta. Esta forma de crecimiento permite una colonización muy rápida de agua nueva. Las lentejas de agua son plantas con flores y se sabe que casi todas se reproducen sexualmente, floreciendo y produciendo semillas en condiciones apropiadas. Algunas lentejas de agua (como L. gibba ) son plantas de día largo , mientras que otras (como L. minor ) son plantas de día corto .
Cuando Lemna invade un curso de agua, se puede eliminar mecánicamente, mediante la adición de peces herbívoros (por ejemplo, la carpa herbívora ) o, de forma desaconsejada, tratarla con un herbicida .
El rápido crecimiento de las lentejas de agua encuentra aplicación en la biorremediación de aguas contaminadas, en el tratamiento de aguas residuales municipales [5] y como organismos de prueba para estudios ambientales. [6] También se está utilizando como un sistema de expresión para la producción económica de productos biofarmacéuticos complejos .
La harina de lenteja de agua (lenteja de agua seca) es un buen alimento para el ganado. Contiene entre un 25 y un 45 % de proteínas (según las condiciones de crecimiento), un 4,4 % de grasa y un 8-10 % de fibra, medidos en peso seco.
Las directrices de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos [7] y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) [8] describen las pruebas de toxicidad utilizando L. gibba o L. minor como organismos de prueba. Ambas especies se han estudiado ampliamente para su uso en pruebas de fitotoxicidad . La variabilidad genética en las respuestas a los tóxicos puede ocurrir en Lemna , y los datos son insuficientes para recomendar un clon específico para la prueba. La prueba de la US EPA utiliza una técnica aséptica. La prueba de la OCDE no se realiza de forma axénica, pero se toman medidas en etapas durante el procedimiento de prueba para mantener al mínimo la contaminación por otros organismos. Dependiendo de los objetivos de la prueba y los requisitos reglamentarios, la prueba puede realizarse con renovación (semiestática y de flujo continuo) o sin renovación (estática) de la solución de prueba. La renovación es útil para sustancias que se pierden rápidamente de la solución como resultado de la volatilización, la fotodegradación, la precipitación o la biodegradación.
Los biólogos moleculares han transformado Lemna para expresar proteínas de interés farmacéutico . Se diseñaron construcciones de expresión para hacer que Lemna secrete las proteínas transformadas en el medio de crecimiento con un alto rendimiento. Dado que Lemna se cultiva en un medio simple, esto reduce sustancialmente la carga de purificación de proteínas en la preparación de dichas proteínas para uso médico, lo que promete reducciones sustanciales en los costos de fabricación. [9] [10] Además, el huésped Lemna puede diseñarse para causar la secreción de proteínas con patrones humanos de glicosilación , una mejora con respecto a los sistemas convencionales de expresión génica de plantas. [11] Se están desarrollando varios de estos productos, incluidos los anticuerpos monoclonales .
Se pueden lograr altos rendimientos de lenteja de agua con un alto contenido de proteínas para su uso en la nutrición humana , animal y alimento para peces mediante un control cuidadoso de las condiciones de crecimiento. Aunque la lenteja de agua puede tolerar temperaturas que van desde 6 °C (43 °F) a 33 °C (91 °F), el rango de crecimiento óptimo es de 20 °C (68 °F) a 28 °C (82 °F). El rango de pH aceptable es de 5 a 9, pero se obtiene un mejor crecimiento en el rango de pH de 6,5 a 7,5. Una profundidad mínima de agua de 1 pie (30 cm) es deseable para evitar cambios excesivos de temperatura. Los altos niveles de nitrógeno, por ejemplo urea 20 mM, han proporcionado un contenido de proteínas en el rango de 45% en peso seco. El agua puede contener típicamente 60 mg/L de nitrógeno soluble y 1 mg/L de fósforo . Se requiere fertilizante diariamente para un crecimiento óptimo.
La lenteja de agua se puede cultivar de forma orgánica, con nutrientes que se obtienen de diversas fuentes, por ejemplo, orina humana, [12] estiércol de ganado, desechos de cerdos, purines de plantas de biogás u otra materia orgánica en forma de purín. Debido al rápido crecimiento de la lenteja de agua, es necesaria una cosecha diaria para lograr rendimientos óptimos. La cosecha se realiza de manera que quede menos de 1 kg/m2 de lenteja de agua. En condiciones óptimas, una granja de lenteja de agua puede producir de 10 a 30 toneladas de lenteja de agua seca por hectárea por año. [13]
Clasificación infragenérica según Les et al. 2002. [14]
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