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　　紅萍背葉 省農(nóng)科院供圖

　　紅萍紅色腹葉 省農(nóng)科院供圖

　　紅萍背葉及莖凸起，邊緣變紅的葉片 省農(nóng)科院供圖

　　廈門網(wǎng)訊 據(jù)福建日?qǐng)?bào)報(bào)道（記者 張輝）提到滿江紅，大多數(shù)人首先想到的，是著名的詞牌名。其實(shí)，它本是一種古老的水生蕨類植物，來自遙遠(yuǎn)的白堊紀(jì)。

　　這個(gè)詩意的名字，源自秋冬時(shí)節(jié)，其體內(nèi)花青素大量合成，葉片由綠轉(zhuǎn)紅，恰似天然顏料，染紅一池秋水。人們又稱之為紅萍、綠萍。

　　歷史上的某一天，紅萍偶遇一種叫作魚腥藻的藍(lán)細(xì)菌，從此難舍難分。紅萍通過光合作用，為魚腥藻提供營養(yǎng)；天賦異稟的魚腥藻，則將空氣中的氮?dú)夤潭ㄏ聛?，回?bào)以植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的氮肥。與人類相遇后，紅萍被物盡其用地開發(fā)成飼草、餌料與綠肥。

　　在福州北郊的新店鎮(zhèn)埔垱村，有一座始建于1979年的紅萍種質(zhì)資源圃。今年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部為首批72個(gè)國家級(jí)農(nóng)作物種質(zhì)資源庫（圃）授牌，該資源圃在列。“滿江紅”的季節(jié)，我們走進(jìn)國家紅萍種質(zhì)資源圃，探尋這場(chǎng)跨世紀(jì)的種質(zhì)資源保護(hù)與開發(fā)利用之旅。

　　結(jié)孢的紅萍 楊艷秋 攝

　　紅色的小孢子果 省農(nóng)科院供圖

　　紅萍小孢子果成熟破裂，捏有120~140個(gè)小孢子囊。省農(nóng)科院供圖

　　遇見滿江紅

　　紅萍的故事，始于史前時(shí)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4900萬年前，全球火山大范圍爆發(fā)，空氣中的二氧化碳濃度急劇攀升，引發(fā)了嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。那時(shí)的北冰洋，氣候溫暖，降水充沛，為紅萍生長(zhǎng)提供了溫床。每年夏季，具有出色固碳能力的紅萍便長(zhǎng)滿北冰洋水域，大量吸收空氣中的二氧化碳。秋去冬來，枯萎的萍體沉入海底，連同體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)碳一起被封印。這個(gè)過程持續(xù)了80萬年。其間，大氣中的二氧化碳不斷減少，“溫室”開始變?yōu)椤氨摇薄Ｐ⌒〉募t萍，加速了冰河時(shí)代的到來。

　　遇到人類后，紅萍的潛能得以進(jìn)一步開發(fā)。

　　在傳統(tǒng)農(nóng)耕時(shí)代，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，這種植物長(zhǎng)得快、產(chǎn)量大、肥效高，只要三五天生物量就能翻一番。那時(shí)，紅萍主要有兩種用途：作為青飼料，它適口性強(qiáng)、營養(yǎng)價(jià)值高，是魚蝦鴨乃至豬牛羊的優(yōu)良“代餐”；作為綠肥，它在水田里與水稻和諧共生，是天然的有機(jī)肥源。20世紀(jì)70年代，全球石油危機(jī)導(dǎo)致化肥原料價(jià)格居高不下。全球農(nóng)業(yè)從業(yè)者開始尋找替代方案。從農(nóng)耕時(shí)代走來的綠肥，重新進(jìn)入公眾視野。

　　作為傳統(tǒng)綠肥的當(dāng)家品種，紅萍成為當(dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)。省農(nóng)科院研究團(tuán)隊(duì)，將紅萍飼（餌）料與綠肥兩大功能相結(jié)合，集成了“稻-萍-魚”生態(tài)種養(yǎng)模式。

　　“該模式下，水稻、紅萍、淡水魚相互依存、相互成就?！眹壹t萍種質(zhì)資源圃負(fù)責(zé)人、省農(nóng)科院資源環(huán)境與土壤肥料研究所研究員應(yīng)朝陽說，紅萍生長(zhǎng)過程中，利用魚腥藻合成氮肥，在滿足自身生長(zhǎng)所需的同時(shí)，通過根系釋放，被水稻直接吸收。翻壓入土后，紅萍化作春泥更護(hù)花，也為魚類提供食物來源。

　　“稻-萍-漁”模式不僅實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)，增加魚類產(chǎn)量，減少了化肥使用，還能減少溫室氣體排放，同時(shí)憑借強(qiáng)大的富集能力，凈化水質(zhì)，改善水體富營養(yǎng)化。這一模式，讓廣大農(nóng)民接受了一場(chǎng)生態(tài)農(nóng)業(yè)啟蒙，曾在福建山區(qū)廣泛推廣。僅建寧縣，最高峰時(shí)發(fā)展規(guī)模便超過30萬畝。

　　經(jīng)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(tài)與特性。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，滿江紅屬植物共7個(gè)種，種下又有豐富的變種和品系，分布于世界各地淡水水域。有的生長(zhǎng)特別快，有的固氮能力特別強(qiáng)，有的不畏炎熱，有的無懼嚴(yán)寒……不同的地區(qū)適宜栽培什么樣的紅萍？栽培什么樣的紅萍才能實(shí)現(xiàn)更好的綜合效益？如何利用現(xiàn)有資源選育農(nóng)民更需要的新品種？

　　要回答這些問題，需要對(duì)紅萍有更全面深刻的認(rèn)知。建設(shè)種質(zhì)資源圃的意義，就在此。

　　1978年，應(yīng)朝陽的前輩們開始廣泛征集國內(nèi)外紅萍資源，第二年建圃。近半個(gè)世紀(jì)中，這支不斷傳承的團(tuán)隊(duì)游走鄉(xiāng)野，穿山越嶺，從池塘、水田、溝渠中，一點(diǎn)一滴地收集各種各樣的紅萍資源。

　　溫室培養(yǎng)保存 張輝 攝

　　應(yīng)朝陽在察看紅萍資源。張輝 攝

　　多級(jí)守護(hù)種質(zhì)資源

　　2016年12月的一天，在浦城縣官路鄉(xiāng)官路村一個(gè)叫作畢嶺的村落，應(yīng)朝陽帶隊(duì)開展紅萍資源調(diào)查。當(dāng)天，這個(gè)閩北山村的最低氣溫接近0℃。

　　紅萍對(duì)溫度變化十分敏感，低于10℃時(shí)生長(zhǎng)便逐漸停滯。在冬天，一般很難在野外發(fā)現(xiàn)其身影。反其道而行的應(yīng)朝陽，希望可以挖掘出更多耐寒資源，以解決現(xiàn)有品種的越冬難題。

　　行走在村道上，沿途一處水塘引起了應(yīng)朝陽的注意。水面上漂浮著成片鱗片狀葉子，形似紅萍。他當(dāng)即來到池塘前，近觀其形態(tài)。果不其然，這是一片在低溫環(huán)境下依然正常生長(zhǎng)的紅萍。他興奮地取出空礦泉水瓶，連萍帶水，采集回福州。國家紅萍種質(zhì)資源圃即將迎來新成員。

　　但新發(fā)現(xiàn)還不能馬上入圃。首先要驗(yàn)明正身——圃外擴(kuò)繁，直到來年結(jié)出孢子果，系統(tǒng)分析其形態(tài)與孢子特征，確認(rèn)其與現(xiàn)有資源確實(shí)顯著不同后，才能從中挑選健壯穩(wěn)定的植株，經(jīng)消毒滅菌后，編目入圃。這份耐寒能力超群的紅萍資源，最終根據(jù)出身被命名為“畢嶺”，成為資源圃的一員，并于2023年通過國家草品種審定。

　　在國家紅萍種質(zhì)資源圃，每一份紅萍種質(zhì)資源都有3個(gè)分身，對(duì)應(yīng)3級(jí)保存體系——網(wǎng)室、溫室、離體培養(yǎng)保存。

　　“紅萍繁殖分有性和無性兩種方式?！眹壹t萍種質(zhì)資源圃鄧素芳博士說，紅萍長(zhǎng)到一定階段后，分枝與母體斷離，自立門戶成為新的萍體，這個(gè)過程就是無性繁殖。和其他蕨類植物一樣，它們還能通過孢子有性繁殖。每年春末夏初、秋末冬初，紅萍莖上結(jié)出雌雄兩種孢子果。它們成熟后，便從母體脫落至水中，在水中結(jié)合，最后萌發(fā)出新苗。

　　在自然狀態(tài)下，大部分紅萍不易結(jié)孢，即便結(jié)孢，雌孢子數(shù)量也少之又少。因此，和水稻等農(nóng)作物不同，紅萍種質(zhì)資源以營養(yǎng)體形態(tài)保存，也就是通過無性繁殖不斷擴(kuò)繁。

　　其中，網(wǎng)室與溫室，以盆栽的形式對(duì)紅萍進(jìn)行培養(yǎng)保存。盆內(nèi)底部覆蓋了經(jīng)高溫高壓滅菌處理的水稻土，加入接近滿盆的清水，模擬紅萍水田生長(zhǎng)環(huán)境。二者的不同之處在于：網(wǎng)室為半自然環(huán)境，僅覆蓋簡(jiǎn)單的防蟲網(wǎng)，輔以簡(jiǎn)易調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備，可作為展示圃供科普參觀。溫室在環(huán)境調(diào)控方面，則嚴(yán)格得多，必須為紅萍生長(zhǎng)創(chuàng)造最適宜的條件。比如，環(huán)境溫度必須在20℃至25℃之間，空氣濕度應(yīng)在85%~90%，同時(shí)生人勿進(jìn)，避免資源混雜。

　　離體培養(yǎng)保存，則要提取紅萍莖尖的分生組織，在無菌條件下，利用組織培養(yǎng)技術(shù)，使其在培養(yǎng)基上重新長(zhǎng)成新的植株。這個(gè)過程，不僅要“純”，還要足夠“慢”。所謂“慢”，就是要限制紅萍生長(zhǎng)速度，從而減少繼代換瓶頻率，既節(jié)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(fēng)險(xiǎn)。

　　年復(fù)一年的收集與保護(hù)，讓散落在世界各個(gè)角落的紅萍資源，在原生境之外得到妥善保護(hù)。如今，國家紅萍種質(zhì)資源圃保存著650多份紅萍資源，豐富度與數(shù)量居世界之最。

　　羽葉萍 省農(nóng)科院供圖

　　離體培養(yǎng)保存 張輝 攝

　　保存創(chuàng)新的火種

　　在福建，像這樣的種質(zhì)資源保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施還有很多。

　　“我們建設(shè)了龍眼、枇杷、紅萍、水禽、魚類等23個(gè)國家級(jí)作物、畜禽、水產(chǎn)種質(zhì)資源庫（場(chǎng)、區(qū)、圃），確定了30個(gè)省級(jí)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)單位?！笔》N子總站站長(zhǎng)趙杰樑說，今年啟動(dòng)建設(shè)的福建農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源庫，建成后保存能力可達(dá)50萬份以上。

　　這些異位保存的種質(zhì)資源，為種業(yè)創(chuàng)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(zhì)資源圃承擔(dān)著種質(zhì)資源收集、保存、研究、利用和交換等職能。”應(yīng)朝陽說，多年來，該資源圃向全社會(huì)機(jī)構(gòu)及個(gè)人共享資源1萬多份次，為開展紅萍基礎(chǔ)研究、遺傳改良、生產(chǎn)推廣提供了源頭活水。

　　“閩育1號(hào)”，是我國選育的首個(gè)有性雜交且通過國家草品種審定的紅萍品種。其雙親就來自于國家紅萍種質(zhì)資源圃。

　　它的母本“小葉萍4018”抗熱性強(qiáng)、結(jié)孢性能穩(wěn)定、結(jié)孢率高、雌孢子多，但抗寒性較差；父本“細(xì)綠萍1001”抗寒性強(qiáng)、豐產(chǎn)性好、固氮能力強(qiáng)，但抗熱性較差。二者各有所長(zhǎng)，互補(bǔ)性強(qiáng)。經(jīng)過育種家撮合后，雜交后代“閩育1號(hào)”取長(zhǎng)補(bǔ)短，兼具雙親優(yōu)點(diǎn)，既抗寒又抗熱，在全國各地廣泛推廣。

　　然而，要選育出這樣的雜交品種并不容易。前面提到，大部分紅萍天然結(jié)孢率低，雌孢子量尤其少。因此，要實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)利用，必須攻克結(jié)孢難題——如何讓紅萍多結(jié)孢、多結(jié)雌孢子果。

　　多年來，應(yīng)朝陽所在的團(tuán)隊(duì)依托種質(zhì)資源圃，開展了大量人工誘導(dǎo)結(jié)孢研究。主要有兩條技術(shù)路線：改變溫度、光周期等外部條件，調(diào)控紅萍營養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)；利用化學(xué)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢。目前，相關(guān)研究取得了一定成果。發(fā)明專利“一種代謝抑制劑硫脲誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢的方法”，通過連續(xù)噴施代謝抑制劑3個(gè)月以上，能夠有效促進(jìn)紅萍孢子果形成。

　　紅萍與魚腥藻，是“你中有我，我中有你”的關(guān)系。這種共生關(guān)系，在紅萍還是孢子的時(shí)候就已發(fā)生，并伴隨其一生，代代相傳。如果萍離開了藻，或者萍“戀”上另一種藻，會(huì)發(fā)生什么呢？為此，紅萍研究者在開展遺傳改良研究時(shí)，提出了“萍藻重組”的思路。

　　“剝離孢子果頂部含有魚腥藻的孢子囊蓋，或者在莖尖離體培養(yǎng)時(shí)，通過化學(xué)藥劑滅菌，清除魚腥藻，培養(yǎng)出無藻萍，再接種不同的魚腥藻，從而實(shí)現(xiàn)‘萍藻重組’?！编囁胤颊f，“移情別戀”后的紅萍，“性情”大變，很有可能出現(xiàn)我們所需要的品種特性。

　　紅萍，這個(gè)凝結(jié)著古代勞動(dòng)人民智慧的傳統(tǒng)作物，如今正不斷拓展應(yīng)用范圍與應(yīng)用場(chǎng)景。這也對(duì)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(kuò)大紅萍的栽培區(qū)域；對(duì)氮、磷、鉀等有更強(qiáng)富集能力的品種，用于水體富營養(yǎng)化等生態(tài)治理；具有更高蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)的品種，用于開發(fā)功能性產(chǎn)品……持續(xù)壯大的種質(zhì)資源庫、日新月異的育種技術(shù)，為此提供了取之不竭的素材。

　　為提高種質(zhì)資源利用效率，國家紅萍種質(zhì)資源圃于今年啟動(dòng)精準(zhǔn)鑒定工作。這項(xiàng)工作正從表型與基因型兩個(gè)層面，深度解析不同資源的特性，挖掘那些尚未被認(rèn)知的功能基因，讓資源開發(fā)利用與品種選育更加有的放矢。