Lemna

Lemna es un género de plantas acuáticas flotantesconocidas comúnmente como " lenteja de agua ". Son miembros morfológicamente divergentes de lafamilia Araceae . Estas plantas de rápido crecimiento se han utilizado como sistema modelo para estudios en ecología de comunidades , biología vegetal básica, ecotoxicología y producción de biofármacos , así como fuente de alimento para animales en la agricultura y la acuicultura . Actualmente, se reconocen 14 especies de Lemna . ^{[ 3 ]}

Estas lentejas de agua se clasificaban anteriormente 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 talos simples que flotan libremente sobre la superficie del agua o justo debajo de ella. La mayoría son pequeños, no superan los 5  mm de longitud, a excepción de Lemna trisulca , que es alargada y tiene una estructura ramificada. Los talos de Lemna poseen una sola raíz, lo que distingue a este género de los géneros relacionados Wolffia (que carece de raíces), Spirodela y Landoltia (que 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 nuevas masas de agua. Las lentejas de agua son plantas con flores , y casi todas se reproducen sexualmente, floreciendo y produciendo semillas en las condiciones adecuadas. Algunas lentejas de agua (como L. gibba ) son plantas de día largo , mientras que otras (como L. minor ) son plantas de día corto .

Cuando la Lemna invade un curso de agua, se puede eliminar mecánicamente, mediante la adición de peces herbívoros (por ejemplo, carpas herbívoras ) o, de forma desaconsejable, mediante el tratamiento 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 sistema de expresión para la producción económica de biofármacos 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 proteína (según las condiciones de crecimiento), un 4,4 % de grasa y entre un 8 y un 10 % de fibra, medidos en peso seco.

Las directrices de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) ^{[ 7 ]} y de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ^{[ 8 ]} describen las pruebas de toxicidad utilizando L. gibba o L. minor como organismos de prueba. Ambas especies han sido estudiadas exhaustivamente para su uso en pruebas de fitotoxicidad . Puede existir variabilidad genética en las respuestas a los tóxicos en Lemna , y los datos son insuficientes para recomendar un clon específico para las pruebas. La prueba de la EPA utiliza una técnica aséptica. La prueba de la OCDE no se realiza de forma axénica, pero se toman medidas en las distintas etapas del procedimiento para minimizar la contaminación por otros organismos. Según los objetivos de la prueba y los requisitos reglamentarios, las pruebas pueden 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.

Lemna ha sido transformada por biólogos moleculares para expresar proteínas de interés farmacéutico . Se diseñaron construcciones de expresión para que Lemna secrete las proteínas transformadas en el medio de cultivo con 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 ser diseñado para causar la secreción de proteínas con patrones de glicosilación humanos , una mejora con respecto a los sistemas convencionales de expresión génica de plantas. ^{[ 11 ]} Se están desarrollando varios productos de este tipo, incluidos anticuerpos monoclonales .

Se pueden obtener altos rendimientos de lenteja de agua con un alto contenido proteico para su uso en nutrición humana , alimento para animales y peces, controlando cuidadosamente las condiciones de crecimiento. Aunque la lenteja de agua tolera temperaturas que van desde 6 °C (43 °F) hasta 33 °C (91 °F) , el rango óptimo de crecimiento 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. Se recomienda una profundidad mínima de agua de 30 cm (1 pie ) para evitar fluctuaciones excesivas de temperatura. Altos niveles de nitrógeno, por ejemplo, 20 mM de urea, han proporcionado un contenido proteico en el rango del 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 orgánicamente, con nutrientes provenientes de diversas fuentes, como orina humana, ^{[ 12 ]} estiércol de ganado, desechos porcinos, purín de plantas de biogás u otra materia orgánica en forma de purín. Debido al rápido crecimiento de la lenteja de agua, es necesario cosecharla diariamente para obtener 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 al año. ^{[ 13 ]}

Clasificación infragenérica según Les et al. 2002. ^{[ 14 ]}

Sección Alados

• Lemna aequinoctialis Welw. – lenteja de agua menor – tropical y subtropical
• Lemna perpusilla Torr. – lenteja de agua diminuta – este de Estados Unidos, Quebec

Sección Biformes

• Lemna tenera Kurz – Indochina, Sumatra, Territorio del Norte de Australia

Sección Lemna

• Lemna disperma Hegelm.
• Lemna ecuadoriensis Landolt
• Lemna gibba L. – lenteja de agua gibosa – muy extendida
• Lemna japonica Landolt – Japón, China, Corea, Extremo Oriente ruso
• Lemna minor L. – lenteja de agua común – cosmopolita
• Lemna obscura (Austin) Daubs – Estados Unidos, México, Bahamas, Colombia, Ecuador
• Lemna trisulca L. – lenteja de agua hiedra – cosmopolita
• Lemna turionifera Landolt - Europa templada, Asia, América del Norte

Sección Uninerves

• Lemna minuta Kunth – lenteja de agua menor – América del Norte y del Sur
• Lemna valdiviana Phil. – Lenteja de agua de Valdivia – América del Norte y del Sur
• Lemna yungensis Landolt – Bolivia

Anteriormente ubicado aquí

• Landoltia punctata (G.Mey.) Les & DJCrawford (como L. oligorrhiza Kurz y L. punctata G.Mey. )
• Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. (como L. polyrhiza L. )
• Wolffia arrhiza (L.) Horkel ex Wimm. (como L. arrhiza L. )
• Wolffia globosa (Roxb.) Hartog & Plas (como L. globosa Roxb. ) ^{[ 15 ]}

• Cross, JW (2006). Los encantos de la lenteja de agua .
• Landolt, E. (1986) Investigaciones biosistemáticas en la familia de las lentejas de agua (Lemnaceae). Vol. 2. La familia Lemnaceae: un estudio monográfico. Parte 1 de la monografía: Morfología; cariología; ecología; distribución geográfica; posición sistemática; nomenclatura; descripciones. Veröff. Geobot. Inst., Stiftung Rübel, ETH, Zúrich.

• 
  Lenteja de agua hiedra ( Lemna trisulca )
• 
  Lenteja de agua gibosa ( Lemna gibba )
• 
  Lenteja de agua común ( Lemna minor )

• Pruebas de ecotoxicidad de Lemna, pruebas de inhibición del crecimiento de la lenteja de agua y estandarización.
• Directrices de la OCDE para la prueba de Lemna archivadas el 7 de enero de 2016 en Wayback Machine.
• Perfil de plantas del USDA: Especies de América del Norte
• Tratamiento manual Jepson: Lemna