走进国家级农作物种质资源圃——守护一池满江红

红萍背叶 省农科院供图

红萍红色腹叶 省农科院供图

红萍背叶及茎凸起，边缘变红的叶片 省农科院供图

东南网11月25日报道（福建日报记者 张辉）提到满江红，大多数人首先想到的，是著名的词牌名。其实，它本是一种古老的水生蕨类植物，来自遥远的白垩纪。

这个诗意的名字，源自秋冬时节，其体内花青素大量合成，叶片由绿转红，恰似天然颜料，染红一池秋水。人们又称之为红萍、绿萍。

历史上的某一天，红萍偶遇一种叫作鱼腥藻的蓝细菌，从此难舍难分。红萍通过光合作用，为鱼腥藻提供营养；天赋异禀的鱼腥藻，则将空气中的氮气固定下来，回报以植物生长发育所需的氮肥。与人类相遇后，红萍被物尽其用地开发成饲草、饵料与绿肥。

在福州北郊的新店镇埔垱村，有一座始建于1979年的红萍种质资源圃。今年，农业农村部为首批72个国家级农作物种质资源库（圃）授牌，该资源圃在列。“满江红”的季节，我们走进国家红萍种质资源圃，探寻这场跨世纪的种质资源保护与开发利用之旅。

结孢的红萍 杨艳秋 摄

红色的小孢子果 省农科院供图

红萍小孢子果成熟破裂，捏有120~140个小孢子囊。省农科院供图

遇见满江红

红萍的故事，始于史前时代。其中不能不提的，是改变了全球气候走向的“红萍事件”。

在大约4900万年前，全球火山大范围爆发，空气中的二氧化碳浓度急剧攀升，引发了严重的温室效应。那时的北冰洋，气候温暖，降水充沛，为红萍生长提供了温床。每年夏季，具有出色固碳能力的红萍便长满北冰洋水域，大量吸收空气中的二氧化碳。秋去冬来，枯萎的萍体沉入海底，连同体内储存的有机碳一起被封印。这个过程持续了80万年。其间，大气中的二氧化碳不断减少，“温室”开始变为“冰室”。小小的红萍，加速了冰河时代的到来。

遇到人类后，红萍的潜能得以进一步开发。

在传统农耕时代，人们逐渐认识到，这种植物长得快、产量大、肥效高，只要三五天生物量就能翻一番。那时，红萍主要有两种用途：作为青饲料，它适口性强、营养价值高，是鱼虾鸭乃至猪牛羊的优良“代餐”；作为绿肥，它在水田里与水稻和谐共生，是天然的有机肥源。20世纪70年代，全球石油危机导致化肥原料价格居高不下。全球农业从业者开始寻找替代方案。从农耕时代走来的绿肥，重新进入公众视野。

作为传统绿肥的当家品种，红萍成为当时的研究热点。省农科院研究团队，将红萍饲（饵）料与绿肥两大功能相结合，集成了“稻-萍-鱼”生态种养模式。

“该模式下，水稻、红萍、淡水鱼相互依存、相互成就。”国家红萍种质资源圃负责人、省农科院资源环境与土壤肥料研究所研究员应朝阳说，红萍生长过程中，利用鱼腥藻合成氮肥，在满足自身生长所需的同时，通过根系释放，被水稻直接吸收。翻压入土后，红萍化作春泥更护花，也为鱼类提供食物来源。

“稻-萍-渔”模式不仅实现水稻稳产，增加鱼类产量，减少了化肥使用，还能减少温室气体排放，同时凭借强大的富集能力，净化水质，改善水体富营养化。这一模式，让广大农民接受了一场生态农业启蒙，曾在福建山区广泛推广。仅建宁县，最高峰时发展规模便超过30万亩。

经过千万年的演化，红萍这一古老的物种分化出了不同的形态与特性。普遍的观点认为，满江红属植物共7个种，种下又有丰富的变种和品系，分布于世界各地淡水水域。有的生长特别快，有的固氮能力特别强，有的不畏炎热，有的无惧严寒……不同的地区适宜栽培什么样的红萍？栽培什么样的红萍才能实现更好的综合效益？如何利用现有资源选育农民更需要的新品种？

要回答这些问题，需要对红萍有更全面深刻的认知。建设种质资源圃的意义，就在此。

1978年，应朝阳的前辈们开始广泛征集国内外红萍资源，第二年建圃。近半个世纪中，这支不断传承的团队游走乡野，穿山越岭，从池塘、水田、沟渠中，一点一滴地收集各种各样的红萍资源。

温室培养保存 张辉 摄

应朝阳在察看红萍资源。张辉 摄

多级守护种质资源

2016年12月的一天，在浦城县官路乡官路村一个叫作毕岭的村落，应朝阳带队开展红萍资源调查。当天，这个闽北山村的最低气温接近0℃。

红萍对温度变化十分敏感，低于10℃时生长便逐渐停滞。在冬天，一般很难在野外发现其身影。反其道而行的应朝阳，希望可以挖掘出更多耐寒资源，以解决现有品种的越冬难题。

行走在村道上，沿途一处水塘引起了应朝阳的注意。水面上漂浮着成片鳞片状叶子，形似红萍。他当即来到池塘前，近观其形态。果不其然，这是一片在低温环境下依然正常生长的红萍。他兴奋地取出空矿泉水瓶，连萍带水，采集回福州。国家红萍种质资源圃即将迎来新成员。

但新发现还不能马上入圃。首先要验明正身——圃外扩繁，直到来年结出孢子果，系统分析其形态与孢子特征，确认其与现有资源确实显著不同后，才能从中挑选健壮稳定的植株，经消毒灭菌后，编目入圃。这份耐寒能力超群的红萍资源，最终根据出身被命名为“毕岭”，成为资源圃的一员，并于2023年通过国家草品种审定。

在国家红萍种质资源圃，每一份红萍种质资源都有3个分身，对应3级保存体系——网室、温室、离体培养保存。

“红萍繁殖分有性和无性两种方式。”国家红萍种质资源圃邓素芳博士说，红萍长到一定阶段后，分枝与母体断离，自立门户成为新的萍体，这个过程就是无性繁殖。和其他蕨类植物一样，它们还能通过孢子有性繁殖。每年春末夏初、秋末冬初，红萍茎上结出雌雄两种孢子果。它们成熟后，便从母体脱落至水中，在水中结合，最后萌发出新苗。

在自然状态下，大部分红萍不易结孢，即便结孢，雌孢子数量也少之又少。因此，和水稻等农作物不同，红萍种质资源以营养体形态保存，也就是通过无性繁殖不断扩繁。

其中，网室与温室，以盆栽的形式对红萍进行培养保存。盆内底部覆盖了经高温高压灭菌处理的水稻土，加入接近满盆的清水，模拟红萍水田生长环境。二者的不同之处在于：网室为半自然环境，仅覆盖简单的防虫网，辅以简易调温调湿设备，可作为展示圃供科普参观。温室在环境调控方面，则严格得多，必须为红萍生长创造最适宜的条件。比如，环境温度必须在20℃至25℃之间，空气湿度应在85%~90%，同时生人勿进，避免资源混杂。

离体培养保存，则要提取红萍茎尖的分生组织，在无菌条件下，利用组织培养技术，使其在培养基上重新长成新的植株。这个过程，不仅要“纯”，还要足够“慢”。所谓“慢”，就是要限制红萍生长速度，从而减少继代换瓶频率，既节省管理成本，又降低频繁换瓶带来的微生物侵入、资源混杂风险。

年复一年的收集与保护，让散落在世界各个角落的红萍资源，在原生境之外得到妥善保护。如今，国家红萍种质资源圃保存着650多份红萍资源，丰富度与数量居世界之最。

羽叶萍 省农科院供图

离体培养保存 张辉 摄

保存创新的火种

在福建，像这样的种质资源保护基础设施还有很多。

“我们建设了龙眼、枇杷、红萍、水禽、鱼类等23个国家级作物、畜禽、水产种质资源库（场、区、圃），确定了30个省级农业种质资源保护单位。”省种子总站站长赵杰樑说，今年启动建设的福建农业生物种质资源库，建成后保存能力可达50万份以上。

这些异位保存的种质资源，为种业创新保留了希望的火种，为选育新品种提供了更多可能性。

“红萍种质资源圃承担着种质资源收集、保存、研究、利用和交换等职能。”应朝阳说，多年来，该资源圃向全社会机构及个人共享资源1万多份次，为开展红萍基础研究、遗传改良、生产推广提供了源头活水。

“闽育1号”，是我国选育的首个有性杂交且通过国家草品种审定的红萍品种。其双亲就来自于国家红萍种质资源圃。

它的母本“小叶萍4018”抗热性强、结孢性能稳定、结孢率高、雌孢子多，但抗寒性较差；父本“细绿萍1001”抗寒性强、丰产性好、固氮能力强，但抗热性较差。二者各有所长，互补性强。经过育种家撮合后，杂交后代“闽育1号”取长补短，兼具双亲优点，既抗寒又抗热，在全国各地广泛推广。

然而，要选育出这样的杂交品种并不容易。前面提到，大部分红萍天然结孢率低，雌孢子量尤其少。因此，要实现杂种优势利用，必须攻克结孢难题——如何让红萍多结孢、多结雌孢子果。

多年来，应朝阳所在的团队依托种质资源圃，开展了大量人工诱导结孢研究。主要有两条技术路线：改变温度、光周期等外部条件，调控红萍营养生长转为生殖生长；利用化学生长调节剂，诱导红萍结孢。目前，相关研究取得了一定成果。发明专利“一种代谢抑制剂硫脲诱导红萍结孢的方法”，通过连续喷施代谢抑制剂3个月以上，能够有效促进红萍孢子果形成。

红萍与鱼腥藻，是“你中有我，我中有你”的关系。这种共生关系，在红萍还是孢子的时候就已发生，并伴随其一生，代代相传。如果萍离开了藻，或者萍“恋”上另一种藻，会发生什么呢？为此，红萍研究者在开展遗传改良研究时，提出了“萍藻重组”的思路。

“剥离孢子果顶部含有鱼腥藻的孢子囊盖，或者在茎尖离体培养时，通过化学药剂灭菌，清除鱼腥藻，培养出无藻萍，再接种不同的鱼腥藻，从而实现‘萍藻重组’。”邓素芳说，“移情别恋”后的红萍，“性情”大变，很有可能出现我们所需要的品种特性。

红萍，这个凝结着古代劳动人民智慧的传统作物，如今正不断拓展应用范围与应用场景。这也对育种家提出了新的要求：多选育在炎热、酷寒、盐碱等特异性生境下的适生品种，以扩大红萍的栽培区域；对氮、磷、钾等有更强富集能力的品种，用于水体富营养化等生态治理；具有更高蛋白质、氨基酸、多糖、膳食纤维等营养物质的品种，用于开发功能性产品……持续壮大的种质资源库、日新月异的育种技术，为此提供了取之不竭的素材。

为提高种质资源利用效率，国家红萍种质资源圃于今年启动精准鉴定工作。这项工作正从表型与基因型两个层面，深度解析不同资源的特性，挖掘那些尚未被认知的功能基因，让资源开发利用与品种选育更加有的放矢。