ウキクサ科

ウキクサ科
2 種類の異なるウキクサのクローズアップ: Spirodela polyrrhizaとWolffia globosa。後者は長さが 2 mm 未満です。
科学的分類
王国：	植物界
クレード:	維管束植物
クレード:	被子植物
クレード:	単子葉植物
注文：	アリスマタレス
家族：	サトイモ科
亜科:	ウキクサ科
属
レムナ ウキクサ ウルフィア ウルフフィエラ
同義語
ウキクサ科

Lemnoideaeは、ウキクサ、ミズヒキ、または水レンズとして知られる顕花水生植物の亜科です。淡水や湿地の静止またはゆっくり流れる水域の上またはすぐ下に浮かんでいます。ベイルートとも呼ばれ、サトイモ科 (サトイモ科) から発生したため、^{[1]サトイモ科の Lemnoideae 亜科に分類されることがよくあります。他の分類、特に 20 世紀末までに作成された分類では、別の科である}Lemnaceaeとして分類されています。

これらの植物は単純な構造をしており、明らかな茎や葉はありません。各植物の大部分は、わずか数個の細胞の厚さの小さな組織化された「葉状体」または「葉状体」構造で、多くの場合、空気ポケット（通気組織）があり、水面上または水面のすぐ下に浮かぶことができます。種によっては、各植物に根がまったくない場合や、1つまたは複数の単純な細根がある場合があります。^[2]

繁殖は主に無性 芽生え（栄養繁殖）によって行われ、葉の基部にある分裂組織から発生します。時折、2 つの雄しべと1 つの雌しべからなる 3 つの小さな「花」が作られ、それによって有性生殖が起こります。この「花」は、サトイモ科の肉穂花序に由来する、雌花または雄花が明確に区別できる 3 つの花を持つ、仮花序、つまり縮小した花序であると考える人もいます。ウキクサの花序の進化は、これらの植物が以前の同族から大幅に進化したため、あいまいなままです。

ウキクサ属のWolffiaの花は、長さわずか0.3mmで、知られている中で最も小さい花です。^[3]この不定期の繁殖でできる果実は卵形嚢で、種子は浮くように空気を含んだ袋の中で作られます。

湿地植物、特に水生植物の分布に影響を与える重要な要素の 1 つは、栄養素の利用可能性です。^{[4]ウキクサは、肥沃な、さらには}富栄養化した条件と関連付けられる傾向があります。水鳥の羽や他の両生類の動物の皮膚や毛皮に付着して広がり、意図せずに新しい水域に運ばれることがあります。^[5]植物は、洪水やその他の流水によって運ばれることもあります。一定の流れや氾濫がある水域では、植物は水路に運ばれ、静止した水を好むため、通常はそれほど繁殖しません。ただし、場所によっては、気象パターンによって引き起こされる周期的なパターンがあり、水の流れが少ない時期に植物が大幅に繁殖し、雨期が続くと流されてしまいます。

ウキクサは、水鳥や多くの魚類にとって、高タンパク質の重要な食料源です。この小さな植物は、多くの魚類や両生類の弱い稚魚やオタマジャクシに隠れ場所を提供します。ウシガエルやイモリなどの池の生物やブルーギルなどの魚類は、この植物を隠れ場所として利用します。また、日陰も提供し、よく混同されますが、光合成独立栄養藻類の光生成による成長を抑えることができます。

ウキクサは東南アジアの一部、特にラオス、タイ、ミャンマーで消費されています。^[6]また、イスラエルでは野菜として栽培されています。^{[7]ウキクサは}大豆よりも1平方メートルあたりのタンパク質を多く生産するため、重要な潜在的食料源として挙げられることもあります。^[8]

ウキクサがどの程度ヨーロッパ市場に導入されるかについての初期調査では、このアイデアに対する消費者の反対はほとんど見られなかった。^[9] NASAの火星洞窟プロジェクトでは、ウキクサが火星の食糧生産プロジェクトの最有力候補であると特定された。^[10]

こうした利点があるにもかかわらず、ウキクサは栄養分の多い湿地環境で繁殖するため、伝統的に栄養分が少ない、または貧栄養の環境で過剰な増殖が起こりやすい条件が揃うと、厄介な植物とみなされることがあります。

この問題の一例は、主に貧栄養環境であるエバーグレーズで、過剰な化学物質（肥料を含む）が雨水や表面流出によって水路に運ばれるときに発生します。^[11]

都市からの排水や農業による汚染により、周囲の湿地や水路に栄養分が大量に流入し、在来生態系に混乱を引き起こす可能性があります。このような状況では、ウキクサなどの成長の早い種が侵入して定着し、広がり、ノコギリソウなどの他の在来種を追い出し、時間が経つにつれて、エバーグレーズ内の在来ノコギリソウや湿地の生息地の生態系に広範囲にわたる変化をもたらします。 ^[12]

ウキクサは長い間分類学上の謎であり、通常はウキクサ科という独自の科であると考えられてきました。ウキクサは主に無性生殖します。花はあっても小さいです。根は大きく縮小しているか、まったくありません。1876 年というかなり昔からサトイモ科と関連があるのではないかと疑われていましたが、分子系統学の出現まで、この仮説を検証することは困難でした。

1995年以降、研究によりサトイモ科に分類されることが確認され始め、それ以来、ほとんどの分類学者はサトイモ科に属すると考えています。^[13]

これらの植物の科内での位置づけは、これまであまり明確ではありませんでしたが、21世紀のいくつかの研究では、以下の位置づけとされています。^{[13]これらの植物は、別の水生植物である}ボタンウキクサと同じ科に属していますが、近縁ではありません。^[13]

ウキクサの属は、Spirodela属、 Landoltia属、Lemna 属、Wolffiella 属、およびWolffia 属です。

ウキクサのゲノムサイズは10倍の範囲（150〜1,500 MB）で、二倍体から八倍体まで存在する可能性がある。Spirodelaの祖先属はゲノムサイズが最も小さく（150 MB、シロイヌナズナに類似）、最も派生した属であるWolffiaには最大のゲノムサイズ（1,500 MB）の植物が含まれる。^[14] DNA配列解析により、 WolffiaとWolffiaは他の属よりも近縁であることがわかった。Spirodelaは分類群の基底に位置し、 Lemna、Wolffia、そして最も派生したWolffiaがそれに続く。 ^[15]

異なるウキクサゲノムを識別するために、生命のバーコードコンソーシアムによって提案された7つのプラスチドマーカーに基づいて、DNAベースの分子識別システムが開発されました。^[16] atpF -atpH非コードスペーサーは、ウキクサの種レベルの識別のための普遍的なDNAバーコーディングマーカーとして選択されました。 ^[17]

ウミウシ科に類似した絶滅した浮遊性水生植物と花粉は、アルゼンチンのパタゴニア地方で発見されたAquaephyllum auriculatumと呼ばれる浮葉と、ウミウシ科の花粉属Pandaniiditesによって、白亜紀後期（マーストリヒチアン）の化石記録に初めて登場します。^[18]

カナダのサスカチュワン州南部の暁新世から発見された浮葉と根の化石は、もともと1885年にジョン・ウィリアム・ドーソンによってLemna ( Spirodela ) scutataとして記載されていたが、 Limnobiophyllumとして再記載された。^[19]北アメリカ西部に加えて、Limnobiophyllumはロシア東部の暁新世とチェコ共和国の中新世からも報告されている。^{[19]カナダの}アルバータ州の暁新世から発見された異常に完全な標本は、直径約4cm (1.6インチ)までの単葉から最大4枚の葉のロゼットまでの範囲で、そのうちのいくつかは匍匐茎で隣接する植物につながっており、少数は葯にパンダニイディス花粉を含む花の残骸を有している。^[20] Lemnospermumとして記載されたレムノイド種子の発生も報告されている。^[19]

ウキクサの研究と応用は、国際ウキクサ協会^[21]と国際ウキクサ研究応用運営委員会^{[22]という2つの国際組織によって推進されています。}

2008年7月、米国エネルギー省（DOE）合同ゲノム研究所は、コミュニティシーケンシングプログラムがオオウキクサSpirodela polyrhizaのゲノムのシーケンシングに資金を提供すると発表しました。これは2009年のDOEの優先プロジェクトでした。この研究は、新しいバイオマスおよびバイオエネルギープログラムを促進することを目的としていました。^[23]結果は2014年2月に発表されました。この研究は、この植物が急速な成長と水生生活にどのように適応しているかについての洞察を提供します。^[24]

ウキクサはクリーンエネルギー源として世界中で研究されている。米国では、エネルギー省の研究対象となっているほか、ラトガース大学とノースカロライナ州立大学の両校が、ウキクサが費用対効果の高いクリーンな再生可能エネルギー源となるかどうかを調べるプロジェクトを進めている。^{[25] [26]}ウキクサは成長が早く、単位面積当たりトウモロコシの5～6倍のデンプンを生産し、地球温暖化にも寄与しないため、バイオ燃料の有力候補である。[27] [28] ウキクサの急速な成長により、4日半以内^{にバイオマス}を2倍にできることがわかっている。^{[29] [30] [31]}ウキクサは大気から二酸化炭素を除去するため、気候変動の緩和に価値があるかもしれない。^[32]

植物を栽培すれば、硝酸塩を除去することができ、またウキクサは急速に成長し、特に窒素とリン酸などの過剰なミネラル栄養素を吸収するため、バイオレメディエーションのプロセスにおいて重要です。これらの理由から、ウキクサは未開発の価値を持つ浄水器として宣伝されています。^[33]

スイス連邦環境科学技術研究所と提携しているスイス開発途上国水衛生局は、ウキクサは食用や農業上の価値だけでなく、廃水処理における毒素の捕捉や臭気制御にも使用できると主張している。また、収穫時にウキクサの塊を維持して捕捉した毒素を除去すると、藻類の繁殖を防ぎ、蚊の繁殖を抑えることができるとも主張している。^[34]同じ出版物には、ウキクサに関連する多くのトピックに関する広範な参考文献リストが掲載されている。

これらの植物は、ウキクサに覆われると、同じ大きさの水域で表面が透明な場合に比べて水の 蒸発が減少するため、水の保全にも役立つ可能性があります。

ウキクサは、自然に存在する水域、人工湿地、廃水から細菌、窒素、リン酸塩、その他の栄養素などの汚染物質を効果的にろ過するバイオレメディエーターとしても機能します。^{[35] [36] [37]}

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  スペイン、ガリシアの一般的なウキクサ
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  アオウキクサ
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  アオウキクサ
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  アオウキクサ
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  ウキクサ
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  浮き草に覆われた水辺に数本のイトスギの木が生えている
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  上空から撮影したウキクサの「島」があるミルランピ湖。ロシア、カレリア共和国、ピトキヤランツキー地区、オルスヤルヴィ。
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  ポーランド、ホジェシュ近くのウキクサに覆われた池

メキシコに拠点を置く新興企業microTERRAは、ウキクサを使って民間の水産養殖場の水を浄化しようと試みている。この植物は魚の排泄物から生成される窒素とリンを肥料として利用し、同時に成長するにつれて水を浄化する。水は養殖業者によって再利用され、タンパク質含有量が35～42%のウキクサは持続可能な植物性タンパク質の供給源として収穫できる。^[38]

• アゾラ
• ハイパーアキュムレータテーブル – 3
• ニューストン
• ファイトレメディエーション
• 最小の生物
• ウルフィア・グロボーサ

WikispeciesにはLemnoideaeに関する情報があります。

ウィキメディア・コモンズには、 Lemnoideaeに関連するメディアがあります。

• クロス、ジョン W.「ウキクサの魅力」mobot.org。
• アームストロング、ウェイン（nd）。「WPアームストロングによるウキクサ科とその仲間（ウキクサ）の説明とマクロ写真」。ウェインズ・ワード。自然史。サンマルコス、カリフォルニア州：パロマー・カレッジ。 2022年10月16日閲覧。
• 「ウキクサ科」delta-intkey.com。

由来

Watson, L. & Dallwitz, MJ (2006 年 5 月 3 日) [1992]. The Families of Flowering Plants: Descriptions, illustrated, identification, information retrieval. 2007 年 1 月 3 日時点のオリジナルよりアーカイブ – delta-intkey.com より。

• 「ウキクサ成長阻害試験」。規格一覧。lemnatec.com 。 2013年1月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「Spirodela ゲノミクス」(研究室サイト)。SpirodelaBase。ラトガース大学。