唐代詩人杜牧筆下的浮萍,是“菱透浮萍綠錦池”中一道隨波蕩漾的綠意,點綴著人間的詩情畫意。千百年后,這種微小如萍、常被忽略的水生植物,正悄然成為全球科學家們爭相研究的“明星物種”。它不再只是池塘的點綴,而是被寄予厚望——有望成為解決未來糧食危機、凈化環境甚至生產疫苗的關鍵。
12月20日,第三屆浮萍資源開發與利用研討會在中國科學院成都生物研究所開幕。這場由中國科學院成都生物研究所與江南大學聯合主辦的會議,吸引了來自全國該領域的頂尖專家學者。開幕式上,一系列圍繞浮萍前沿研究的分享,揭開了這抹小小綠色背后蘊含的宏大科學世界:從合成淀粉與蛋白到治理污水,從碳捕獲到成為生物制造平臺,浮萍正在刷新人們對農業與食物生產的傳統認知。
一株浮萍的全球視野:
從“綠色魚子醬”到增量發展
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▲現場
研討會上,一份由中國科學院院士許智宏撰寫的書面致辭,將與會者的思緒帶到了十多年前。許智宏院士因術后康復未能親臨,他在致辭中回憶道:2013年11月,他受企業委托,與多位專家專程赴以色列考察微萍的研發。“在宴請的餐桌上,第一次看到并品嘗了如芝麻大小的碧綠微萍色拉,現在形象地將其稱為‘綠色魚子醬’,感到十分驚奇。”那次出訪讓他了解到,歐美、以色列的研究機構和企業早已開始探索用浮萍生產新型食品和特殊原料。
許智宏院士的觀察,點出了浮萍研究的國際背景。這種生長迅速、結構簡單的高等植物,憑借其全株可利用、適合工廠化生產、環境友好等突出優勢,已成為國際農業與生物技術領域的前沿熱點。尤其是在“合成生物學”與“生物制造”浪潮下,浮萍因其優異的光合效率和高淀粉、高蛋白生產能力,被視為理想的“底盤物種”。
“幾年后,在上海分院院士沙龍的支持下,我們發起了一個小型沙龍,討論植物生產的潛力。”許智宏在致辭中寫道。當時討論還集中在馬鈴薯、紅薯等傳統作物,但他了解到中國科學院成都生物研究所的趙海研究員團隊,已開始利用浮萍生產生物能源并用于水體富營養化治理,便立即邀請趙海參與討論。他敏銳地意識到,“從人類農業發展的大趨勢來看,探索作物種類的多樣化勢在必行。”
許智宏院士在致辭中高度評價了浮萍研發的意義。他指出,新時代以來,國家倡導樹立“大食物觀”,要向整個國土資源要熱量、要蛋白。“浮萍研究取得的進展表明,其大規模產業化應用的意義,不僅僅是農產品的進口替代,更不是傳統作物的拾遺補缺,而是一條增量發展的路徑創新。”他展望,如果此事做成,將可能“解除植物生產對土地的依賴”,“對人類在一萬三千年前形成的農耕模式帶來顛覆性的改變”。
成都團隊的深耕:
為浮萍繪制“基因詞典”
破解蛋白與淀粉密碼
在國際視野下,國內的浮萍研究正在快速推進,而成都是其中重要的研究中心。在此次研討會上,中國科學院成都生物研究所研究員趙海分享了其團隊在浮萍蛋白與淀粉合成方面的最新突破。
趙海與浮萍結緣,源于一次學術研討活動。他原本從事生物燃料科技研發,直到2005年的一次研討會上,有專家直言:“只要是從土壤里長出來的作物,就不算真正的‘非糧’。”這句話點醒了他,促使他將目光投向不占用耕地的水生植物。在嘗試過微藻、水葫蘆后,團隊最終鎖定了繁殖快、光合效率高的浮萍。
研究起步艱難,國內基礎薄弱。為了系統研究,趙海團隊開始了長達十年的全球樣本收集。他們的足跡遍布全國乃至東南亞、歐美,最終保藏了超過800個活體生態型純培養材料。“這相當于給浮萍編織了一本‘詞典’。”趙海說,這本“詞典”是后續所有深度開發的基石。
基于豐富的種質資源,趙海團隊揭示了浮萍的高效秘密:其光能轉換效率高達5.7%-6.6%,優于玉米、甘蔗,且近90%的碳流向淀粉合成通路。團隊完成了高淀粉浮萍的全基因組測序,并開發出規模化培養技術。
“經過誘導,浮萍在10天內淀粉含量能從6%提高到76%。”趙海展示的數據令人震撼:據此測算,其畝產淀粉可達2.5噸,是水稻畝產淀粉的6倍以上。這項技術已完成中試,工業化生產在望。
在蛋白方面,成果同樣讓人驚喜。團隊篩選出的高蛋白浮萍株系,每年畝產蛋白超過850公斤,是大豆蛋白產量的10余倍。趙海特別指出,浮萍蛋白品質可與蛋清、牛奶蛋白媲美,且富含黃酮、維生素等微量營養成分,對改善現代飲食結構導致的“隱性饑餓”大有裨益。
不止于“糧”:
既是凈水器,又是“分子農場”
趙海團隊的視野并未局限于“食物”。他們開發出一套循環系統:利用浮萍處理養殖廢水等高氮磷污水,同時注入二氧化碳促進其生長,最終實現水質凈化、碳捕獲與高附加值生物質生產的“三效合一”。在云南滇池旁的示范工程中,該系統每畝每年可處理約2萬噸廢水,并聯產數噸淀粉與蛋白。
更前沿的探索是將浮萍打造成“分子農場”。團隊成功將禽傳染性支氣管炎病毒的關鍵抗原基因轉入浮萍,使浮萍在生長中持續生產疫苗成分。雛雞食用后即可激發免疫反應。這項成果證明了浮萍作為生物反應器的潛力,為生產藥物、工業酶等打開了新的大門。
“它既是高淀粉、高蛋白的新糧源,又是凈化水體的生態工具,更是合成生物制造的潛在平臺。”趙海總結道。隨著本次研討會凝聚更多學界與產業界的智慧,這株古老而新興的水生植物,正以前所未有的速度,從詩中的意境游向造福人類未來的廣闊產業藍海。
紅星新聞記者 彭祥萍
編輯 楊珒
審核 官莉





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