周祖翼趙龍會見日本長崎縣知事大石賢吾一行

紅萍背葉 省農科院供圖

紅萍紅色腹葉 省農科院供圖

紅萍背葉及莖凸起,邊緣變紅的葉片 省農科院供圖
廈門網訊 據福建日報報道(記者 張輝)提到滿江紅,大多數人首先想到的,是著名的詞牌名。其實,它本是一種古老的水生蕨類植物,來自遙遠的白堊紀。
這個詩意的名字,源自秋冬時節,其體內花青素大量合成,葉片由綠轉紅,恰似天然顏料,染紅一池秋水。人們又稱之為紅萍、綠萍。
曆史上的某一天,紅萍偶遇一種叫作魚腥藻的藍細菌,從此難舍難分。紅萍通過光合作用,為魚腥藻提供營養;天賦異稟的魚腥藻,則將空氣中的氮氣固定下來,回報以植物生長發育所需的氮肥。與人類相遇後,紅萍被物盡其用地開發成飼草、餌料與綠肥。
在福州北郊的新店鎮埔壋村,有一座始建於1979年的紅萍種質資源圃。今年,農業農村部為首批72個國家級農作物種質資源庫(圃)授牌,該資源圃在列。“滿江紅”的季節,我們走進國家紅萍種質資源圃,探尋這場跨世紀的種質資源保護與開發利用之旅。

結孢的紅萍 楊豔秋 攝

紅色的小孢子果 省農科院供圖

紅萍小孢子果成熟破裂,捏有120~140個小孢子囊。省農科院供圖
遇見滿江紅
紅萍的故事,始於史前時代。其中不能不提的,是改變了全球氣候走向的“紅萍事件”。
在大約4900萬(wan)年(nian)前(qian),全(quan)球(qiu)火(huo)山(shan)大(da)範(fan)圍(wei)爆(bao)發(fa),空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)濃(nong)度(du)急(ji)劇(ju)攀(pan)升(sheng),引(yin)發(fa)了(le)嚴(yan)重(zhong)的(de)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)。那(na)時(shi)的(de)北(bei)冰(bing)洋(yang),氣(qi)候(hou)溫(wen)暖(nuan),降(jiang)水(shui)充(chong)沛(pei),為(wei)紅(hong)萍(ping)生(sheng)長(chang)提(ti)供(gong)了(le)溫(wen)床(chuang)。每(mei)年(nian)夏(xia)季(ji),具(ju)有(you)出(chu)色(se)固(gu)碳(tan)能(neng)力(li)的(de)紅(hong)萍(ping)便(bian)長(chang)滿(man)北(bei)冰(bing)洋(yang)水(shui)域(yu),大(da)量(liang)吸(xi)收(shou)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。秋(qiu)去(qu)冬(dong)來(lai),枯(ku)萎(wei)的(de)萍(ping)體(ti)沉(chen)入(ru)海(hai)底(di),連(lian)同(tong)體(ti)內(nei)儲(chu)存(cun)的(de)有(you)機(ji)碳(tan)一(yi)起(qi)被(bei)封(feng)印(yin)。這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)持(chi)續(xu)了(le)80萬年。其間,大氣中的二氧化碳不斷減少,“溫室”開始變為“冰室”。小小的紅萍,加速了冰河時代的到來。
遇到人類後,紅萍的潛能得以進一步開發。
在傳統農耕時代,人們逐漸認識到,這種植物長得快、產量大、肥效高,隻要三五天生物量就能翻一番。那時,紅萍主要有兩種用途:作為青飼料,它適口性強、營養價值高,是魚蝦鴨乃至豬牛羊的優良“代餐”;作為綠肥,它在水田裏與水稻和諧共生,是天然的有機肥源。20世紀70年代,全球石油危機導致化肥原料價格居高不下。全球農業從業者開始尋找替代方案。從農耕時代走來的綠肥,重新進入公眾視野。
作為傳統綠肥的當家品種,紅萍成為當時的研究熱點。省農科院研究團隊,將紅萍飼(餌)料與綠肥兩大功能相結合,集成了“稻-萍-魚”生態種養模式。
“該模式下,水稻、紅萍、淡水魚相互依存、相互成就。”國家紅萍種質資源圃負責人、省(sheng)農(nong)科(ke)院(yuan)資(zi)源(yuan)環(huan)境(jing)與(yu)土(tu)壤(rang)肥(fei)料(liao)研(yan)究(jiu)所(suo)研(yan)究(jiu)員(yuan)應(ying)朝(chao)陽(yang)說(shuo),紅(hong)萍(ping)生(sheng)長(chang)過(guo)程(cheng)中(zhong),利(li)用(yong)魚(yu)腥(xing)藻(zao)合(he)成(cheng)氮(dan)肥(fei),在(zai)滿(man)足(zu)自(zi)身(shen)生(sheng)長(chang)所(suo)需(xu)的(de)同(tong)時(shi),通(tong)過(guo)根(gen)係(xi)釋(shi)放(fang),被(bei)水(shui)稻(dao)直(zhi)接(jie)吸(xi)收(shou)。翻(fan)壓(ya)入(ru)土(tu)後(hou),紅(hong)萍(ping)化(hua)作(zuo)春(chun)泥(ni)更(geng)護(hu)花(hua),也(ye)為(wei)魚(yu)類(lei)提(ti)供(gong)食(shi)物(wu)來(lai)源(yuan)。
“稻-萍-漁”模mo式shi不bu僅jin實shi現xian水shui稻dao穩wen產chan,增zeng加jia魚yu類lei產chan量liang,減jian少shao了le化hua肥fei使shi用yong,還hai能neng減jian少shao溫wen室shi氣qi體ti排pai放fang,同tong時shi憑ping借jie強qiang大da的de富fu集ji能neng力li,淨jing化hua水shui質zhi,改gai善shan水shui體ti富fu營ying養yang化hua。這zhe一yi模mo式shi,讓rang廣guang大da農nong民min接jie受shou了le一yi場chang生sheng態tai農nong業ye啟qi蒙meng,曾zeng在zai福fu建jian山shan區qu廣guang泛fan推tui廣guang。僅jin建jian寧ning縣xian,最zui高gao峰feng時shi發fa展zhan規gui模mo便bian超chao過guo30萬畝。
經過千萬年的演化,紅萍這一古老的物種分化出了不同的形態與特性。普遍的觀點認為,滿江紅屬植物共7個種,種下又有豐富的變種和品係,分布於世界各地淡水水域。有的生長特別快,有的固氮能力特別強,有的不畏炎熱,有的無懼嚴寒……不同的地區適宜栽培什麼樣的紅萍?栽培什麼樣的紅萍才能實現更好的綜合效益?如何利用現有資源選育農民更需要的新品種?
要回答這些問題,需要對紅萍有更全麵深刻的認知。建設種質資源圃的意義,就在此。
1978年,應朝陽的前輩們開始廣泛征集國內外紅萍資源,第二年建圃。近半個世紀中,這支不斷傳承的團隊遊走鄉野,穿山越嶺,從池塘、水田、溝渠中,一點一滴地收集各種各樣的紅萍資源。

溫室培養保存 張輝 攝

應朝陽在察看紅萍資源。張輝 攝
多級守護種質資源
2016年12月的一天,在浦城縣官路鄉官路村一個叫作畢嶺的村落,應朝陽帶隊開展紅萍資源調查。當天,這個閩北山村的最低氣溫接近0℃。
紅萍對溫度變化十分敏感,低於10℃shishengchangbianzhujiantingzhi。zaidongtian,yibanhennanzaiyewaifaxianqishenying。fanqidaoerxingdeyingchaoyang,xiwangkeyiwajuechugengduonaihanziyuan,yijiejuexianyoupinzhongdeyuedongnanti。
xingzouzaicundaoshang,yantuyichushuitangyinqileyingchaoyangdezhuyi。shuimianshangpiaofuzhechengpianlinpianzhuangyezi,xingsihongping。tadangjilaidaochitangqian,jinguanqixingtai。guobuqiran,zheshiyipianzaidiwenhuanjingxiayiranzhengchangshengchangdehongping。taxingfendiquchukongkuangquanshuiping,lianpingdaishui,caijihuifuzhou。guojiahongpingzhongzhiziyuanpujijiangyinglaixinchengyuan。
但新發現還不能馬上入圃。首先要驗明正身——圃(pu)外(wai)擴(kuo)繁(fan),直(zhi)到(dao)來(lai)年(nian)結(jie)出(chu)孢(bao)子(zi)果(guo),係(xi)統(tong)分(fen)析(xi)其(qi)形(xing)態(tai)與(yu)孢(bao)子(zi)特(te)征(zheng),確(que)認(ren)其(qi)與(yu)現(xian)有(you)資(zi)源(yuan)確(que)實(shi)顯(xian)著(zhu)不(bu)同(tong)後(hou),才(cai)能(neng)從(cong)中(zhong)挑(tiao)選(xuan)健(jian)壯(zhuang)穩(wen)定(ding)的(de)植(zhi)株(zhu),經(jing)消(xiao)毒(du)滅(mie)菌(jun)後(hou),編(bian)目(mu)入(ru)圃(pu)。這(zhe)份(fen)耐(nai)寒(han)能(neng)力(li)超(chao)群(qun)的(de)紅(hong)萍(ping)資(zi)源(yuan),最(zui)終(zhong)根(gen)據(ju)出(chu)身(shen)被(bei)命(ming)名(ming)為(wei)“畢嶺”,成為資源圃的一員,並於2023年通過國家草品種審定。
在國家紅萍種質資源圃,每一份紅萍種質資源都有3個分身,對應3級保存體係——網室、溫室、離體培養保存。
“紅萍繁殖分有性和無性兩種方式。”國(guo)家(jia)紅(hong)萍(ping)種(zhong)質(zhi)資(zi)源(yuan)圃(pu)鄧(deng)素(su)芳(fang)博(bo)士(shi)說(shuo),紅(hong)萍(ping)長(chang)到(dao)一(yi)定(ding)階(jie)段(duan)後(hou),分(fen)枝(zhi)與(yu)母(mu)體(ti)斷(duan)離(li),自(zi)立(li)門(men)戶(hu)成(cheng)為(wei)新(xin)的(de)萍(ping)體(ti),這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)就(jiu)是(shi)無(wu)性(xing)繁(fan)殖(zhi)。和(he)其(qi)他(ta)蕨(jue)類(lei)植(zhi)物(wu)一(yi)樣(yang),它(ta)們(men)還(hai)能(neng)通(tong)過(guo)孢(bao)子(zi)有(you)性(xing)繁(fan)殖(zhi)。每(mei)年(nian)春(chun)末(mo)夏(xia)初(chu)、秋末冬初,紅萍莖上結出雌雄兩種孢子果。它們成熟後,便從母體脫落至水中,在水中結合,最後萌發出新苗。
在(zai)自(zi)然(ran)狀(zhuang)態(tai)下(xia),大(da)部(bu)分(fen)紅(hong)萍(ping)不(bu)易(yi)結(jie)孢(bao),即(ji)便(bian)結(jie)孢(bao),雌(ci)孢(bao)子(zi)數(shu)量(liang)也(ye)少(shao)之(zhi)又(you)少(shao)。因(yin)此(ci),和(he)水(shui)稻(dao)等(deng)農(nong)作(zuo)物(wu)不(bu)同(tong),紅(hong)萍(ping)種(zhong)質(zhi)資(zi)源(yuan)以(yi)營(ying)養(yang)體(ti)形(xing)態(tai)保(bao)存(cun),也(ye)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)無(wu)性(xing)繁(fan)殖(zhi)不(bu)斷(duan)擴(kuo)繁(fan)。
qizhong,wangshiyuwenshi,yipenzaidexingshiduihongpingjinxingpeiyangbaocun。penneidibufugailejinggaowengaoyamiejunchulideshuidaotu,jiarujiejinmanpendeqingshui,monihongpingshuitianshengchanghuanjing。erzhedebutongzhichuzaiyu:網wang室shi為wei半ban自zi然ran環huan境jing,僅jin覆fu蓋gai簡jian單dan的de防fang蟲chong網wang,輔fu以yi簡jian易yi調tiao溫wen調tiao濕shi設she備bei,可ke作zuo為wei展zhan示shi圃pu供gong科ke普pu參can觀guan。溫wen室shi在zai環huan境jing調tiao控kong方fang麵mian,則ze嚴yan格ge得de多duo,必bi須xu為wei紅hong萍ping生sheng長chang創chuang造zao最zui適shi宜yi的de條tiao件jian。比bi如ru,環huan境jing溫wen度du必bi須xu在zai20℃至25℃之間,空氣濕度應在85%~90%,同時生人勿進,避免資源混雜。
離li體ti培pei養yang保bao存cun,則ze要yao提ti取qu紅hong萍ping莖jing尖jian的de分fen生sheng組zu織zhi,在zai無wu菌jun條tiao件jian下xia,利li用yong組zu織zhi培pei養yang技ji術shu,使shi其qi在zai培pei養yang基ji上shang重zhong新xin長chang成cheng新xin的de植zhi株zhu。這zhe個ge過guo程cheng,不bu僅jin要yao“純”,還要足夠“慢”。所謂“慢”,就是要限製紅萍生長速度,從而減少繼代換瓶頻率,既節省管理成本,又降低頻繁換瓶帶來的微生物侵入、資源混雜風險。
年複一年的收集與保護,讓散落在世界各個角落的紅萍資源,在原生境之外得到妥善保護。如今,國家紅萍種質資源圃保存著650多份紅萍資源,豐富度與數量居世界之最。

羽葉萍 省農科院供圖

離體培養保存 張輝 攝
保存創新的火種
在福建,像這樣的種質資源保護基礎設施還有很多。
“我們建設了龍眼、枇杷、紅萍、水禽、魚類等23個國家級作物、畜禽、水產種質資源庫(場、區、圃),確定了30個省級農業種質資源保護單位。”省種子總站站長趙傑樑說,今年啟動建設的福建農業生物種質資源庫,建成後保存能力可達50萬份以上。
這些異位保存的種質資源,為種業創新保留了希望的火種,為選育新品種提供了更多可能性。
“紅萍種質資源圃承擔著種質資源收集、保存、研究、利用和交換等職能。”應朝陽說,多年來,該資源圃向全社會機構及個人共享資源1萬多份次,為開展紅萍基礎研究、遺傳改良、生產推廣提供了源頭活水。
“閩育1號”,是我國選育的首個有性雜交且通過國家草品種審定的紅萍品種。其雙親就來自於國家紅萍種質資源圃。
它的母本“小葉萍4018”抗熱性強、結孢性能穩定、結孢率高、雌孢子多,但抗寒性較差;父本“細綠萍1001”抗寒性強、豐產性好、固氮能力強,但抗熱性較差。二者各有所長,互補性強。經過育種家撮合後,雜交後代“閩育1號”取長補短,兼具雙親優點,既抗寒又抗熱,在全國各地廣泛推廣。
然(ran)而(er),要(yao)選(xuan)育(yu)出(chu)這(zhe)樣(yang)的(de)雜(za)交(jiao)品(pin)種(zhong)並(bing)不(bu)容(rong)易(yi)。前(qian)麵(mian)提(ti)到(dao),大(da)部(bu)分(fen)紅(hong)萍(ping)天(tian)然(ran)結(jie)孢(bao)率(lv)低(di),雌(ci)孢(bao)子(zi)量(liang)尤(you)其(qi)少(shao)。因(yin)此(ci),要(yao)實(shi)現(xian)雜(za)種(zhong)優(you)勢(shi)利(li)用(yong),必(bi)須(xu)攻(gong)克(ke)結(jie)孢(bao)難(nan)題(ti)——如何讓紅萍多結孢、多結雌孢子果。
多年來,應朝陽所在的團隊依托種質資源圃,開展了大量人工誘導結孢研究。主要有兩條技術路線:改變溫度、光周期等外部條件,調控紅萍營養生長轉為生殖生長;利用化學生長調節劑,誘導紅萍結孢。目前,相關研究取得了一定成果。發明專利“一種代謝抑製劑硫脲誘導紅萍結孢的方法”,通過連續噴施代謝抑製劑3個月以上,能夠有效促進紅萍孢子果形成。
紅萍與魚腥藻,是“你中有我,我中有你”的關係。這種共生關係,在紅萍還是孢子的時候就已發生,並伴隨其一生,代代相傳。如果萍離開了藻,或者萍“戀”上另一種藻,會發生什麼呢?為此,紅萍研究者在開展遺傳改良研究時,提出了“萍藻重組”的思路。
“剝(bo)離(li)孢(bao)子(zi)果(guo)頂(ding)部(bu)含(han)有(you)魚(yu)腥(xing)藻(zao)的(de)孢(bao)子(zi)囊(nang)蓋(gai),或(huo)者(zhe)在(zai)莖(jing)尖(jian)離(li)體(ti)培(pei)養(yang)時(shi),通(tong)過(guo)化(hua)學(xue)藥(yao)劑(ji)滅(mie)菌(jun),清(qing)除(chu)魚(yu)腥(xing)藻(zao),培(pei)養(yang)出(chu)無(wu)藻(zao)萍(ping),再(zai)接(jie)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)魚(yu)腥(xing)藻(zao),從(cong)而(er)實(shi)現(xian)‘萍藻重組’。”鄧素芳說,“移情別戀”後的紅萍,“性情”大變,很有可能出現我們所需要的品種特性。
紅萍,這個凝結著古代勞動人民智慧的傳統作物,如今正不斷拓展應用範圍與應用場景。這也對育種家提出了新的要求:多選育在炎熱、酷寒、鹽堿等特異性生境下的適生品種,以擴大紅萍的栽培區域;對氮、磷、鉀等有更強富集能力的品種,用於水體富營養化等生態治理;具有更高蛋白質、氨基酸、多糖、膳食纖維等營養物質的品種,用於開發功能性產品……持續壯大的種質資源庫、日新月異的育種技術,為此提供了取之不竭的素材。
weitigaozhongzhiziyuanliyongxiaolv,guojiahongpingzhongzhiziyuanpuyujinnianqidongjingzhunjiandinggongzuo。zhexianggongzuozhengcongbiaoxingyujiyinxinglianggecengmian,shendujiexibutongziyuandetexing,wajuenaxieshangweibeirenzhidegongnengjiyin,rangziyuankaifaliyongyupinzhongxuanyugengjiayoudefangshi。
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