“科企農”攜手 打響古田銀耳的品質翻身仗

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le80萬年。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(guo)30萬畝。
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℃時shi生sheng長chang便bian逐zhu漸jian停ting滯zhi。在zai冬dong天tian,一yi般ban很hen難nan在zai野ye外wai發fa現xian其qi身shen影ying。反fan其qi道dao而er行xing的de應ying朝chao陽yang,希xi望wang可ke以yi挖wa掘jue出chu更geng多duo耐nai寒han資zi源yuan,以yi解jie決jue現xian有you品pin種zhong的de越yue冬dong難nan題ti。
行(xing)走(zou)在(zai)村(cun)道(dao)上(shang),沿(yan)途(tu)一(yi)處(chu)水(shui)塘(tang)引(yin)起(qi)了(le)應(ying)朝(chao)陽(yang)的(de)注(zhu)意(yi)。水(shui)麵(mian)上(shang)漂(piao)浮(fu)著(zhe)成(cheng)片(pian)鱗(lin)片(pian)狀(zhuang)葉(ye)子(zi),形(xing)似(si)紅(hong)萍(ping)。他(ta)當(dang)即(ji)來(lai)到(dao)池(chi)塘(tang)前(qian),近(jin)觀(guan)其(qi)形(xing)態(tai)。果(guo)不(bu)其(qi)然(ran),這(zhe)是(shi)一(yi)片(pian)在(zai)低(di)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)依(yi)然(ran)正(zheng)常(chang)生(sheng)長(chang)的(de)紅(hong)萍(ping)。他(ta)興(xing)奮(fen)地(di)取(qu)出(chu)空(kong)礦(kuang)泉(quan)水(shui)瓶(ping),連(lian)萍(ping)帶(dai)水(shui),采(cai)集(ji)回(hui)福(fu)州(zhou)。國(guo)家(jia)紅(hong)萍(ping)種(zhong)質(zhi)資(zi)源(yuan)圃(pu)即(ji)將(jiang)迎(ying)來(lai)新(xin)成(cheng)員(yuan)。
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:wangshiweibanziranhuanjing,jinfugaijiandandefangchongwang,fuyijianyitiaowentiaoshishebei,kezuoweizhanshipugongkepucanguan。wenshizaihuanjingtiaokongfangmian,zeyangededuo,bixuweihongpingshengchangchuangzaozuishiyidetiaojian。biru,huanjingwendubixuzai20℃至25℃之間,空氣濕度應在85%~90%,同時生人勿進,避免資源混雜。
litipeiyangbaocun,zeyaotiquhongpingjingjiandefenshengzuzhi,zaiwujuntiaojianxia,liyongzuzhipeiyangjishu,shiqizaipeiyangjishangzhongxinchangchengxindezhizhu。zhegeguocheng,bujinyao“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。
raner,yaoxuanyuchuzheyangdezajiaopinzhongbingburongyi。qianmiantidao,dabufenhongpingtianranjiebaolvdi,cibaoziliangyouqishao。yinci,yaoshixianzazhongyoushiliyong,bixugongkejiebaonanti——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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