高晓钰 曹特 倪乐意 张霄林 丑庆川

(1.中国科学院水生生物研究所淡水生态和生物技术国家重点实验室,武汉 430072;2.中国科学院大学,北京 100049)

近年来,随着全球能源物质和高蛋白动物饲料短缺,传统的农作物如小麦、玉米等带来碳水化合物的同时也增加了对粮食耕地的竞争[1],科研人员正在寻求一种替代、可再生、更持续的能源物质和优质饲料[1,2]。因此,探索新型非食品原料以促进可持续生物能源生产及饲料开发成为一种新的趋势[3—5,6]。研究发现,浮萍科(Lemnaceae)植物具有快速吸收水体氮磷、可耐受多种不同污染物[7,8]等优势,并含有丰富的淀粉和蛋白质,且年生物质产量远高于玉米、小麦和大麦等大多数淀粉作物[4,9]。因此,利用浮萍的快速生长特性吸收富营养水体中的营养物质,并将其转化为有价值的植物生物质能源[10],必将是今后浮萍资源化开发利用的主要发展方向。

浮萍科植物(Lemnaceae),通常简称浮萍,是世界上最小的水生被子植物[11,12],在全球各地均有分布,它们大多漂浮生长在水流相对平缓的湖泊、河湾和池塘等水面上。浮萍亚科共有青萍(Lemna)、紫萍(Spirodela)、少根紫萍(Landoltia)、无根萍(Wolffia)和扁无根萍(Woffiella)5个属,共37种[13,14]。各个属之间大体上可以通过根的数目和叶的形状进行区分。浮萍科主要的繁殖方式是无性繁殖,即母体通过发芽产生子叶状体[5,15],在氮磷等营养物质充足的前提下,浮萍近乎以指数级繁殖速率增长,但倍增时间因品种和生长环境而异[5],且随着种群密度的增大繁殖速率逐渐降低。……