浮萍是一種廣泛分布于全球的水生植物，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和重要的生態(tài)作用。近年來(lái)，浮萍作為飼料在畜禽養(yǎng)殖中的價(jià)值逐漸被認(rèn)識(shí)，已成為一種重要的飼料資源。本文將介紹浮萍的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、作為飼料的應(yīng)用、優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)，以提升人們對(duì)浮萍作為飼料的認(rèn)識(shí)。

浮萍富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、礦物質(zhì)和維生素等，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。浮萍還含有豐富的的不飽和脂肪酸，如亞油酸和亞麻酸等，這些脂肪酸有助于改善畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育和肉質(zhì)。

在飼料應(yīng)用方面，浮萍可以通過(guò)干燥、粉粹、壓榨或發(fā)酵等方式處理，與其它飼料原料配合使用。浮萍的適口性因品種而異，部分品種的浮萍可能對(duì)畜禽具有不良影響，因此選擇人工培養(yǎng)的飼料型品種效果更好。浮萍作為飼料具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，浮萍生長(zhǎng)迅速，繁殖能力強(qiáng)，可在較短時(shí)間內(nèi)積累大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

其次，浮萍人工種植成本極低，可用水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水、畜禽養(yǎng)殖糞水等方式進(jìn)行種植很容易形成高產(chǎn)，在大棚或工廠化能夠達(dá)到四季高產(chǎn)；最后，浮萍具有天然的抗菌、抗炎和抗寄生蟲(chóng)等特性，可在一定程度上提高畜禽的免疫力。

綜上所述，浮萍作為飼料具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和成本優(yōu)勢(shì)。

采用流動(dòng)廢水種植浮萍時(shí)，畜禽養(yǎng)殖的廢水一般建議先用如養(yǎng)殖場(chǎng)污水生物處理劑預(yù)處理，使其氨氮低入40以下；水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水基本可以直接用于種植。

發(fā)現(xiàn)浮萍全部擠滿種植水域且已經(jīng)出現(xiàn)擁擠的情況就可以采收，一般采收50%左右，工廠化采用塑料筐種植可以直接倒出留附著在塑料筐上的浮萍繼續(xù)做種即可。水產(chǎn)動(dòng)物可以直接飼喂，畜禽建議發(fā)酵后飼喂。

      浮萍有望成為未來(lái)最有發(fā)展?jié)摿Φ男率澄镔Y源

浮萍是世界上最小的開(kāi)花（高等）植物，其生長(zhǎng)速度極快，可在條件適宜時(shí)呈現(xiàn)類似微生物的指數(shù)級(jí)生長(zhǎng)，能夠在24—48小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)生物量翻倍。近年來(lái)，浮萍資源的開(kāi)發(fā)與利用研究逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)際上浮萍的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)主要集中于人類食品領(lǐng)域，已有幾家國(guó)外企業(yè)成功開(kāi)發(fā)浮萍相關(guān)的食用產(chǎn)品并進(jìn)入市場(chǎng)。浮萍富含優(yōu)質(zhì)蛋白（含量約30%—55%），可與蛋清和牛奶蛋白相媲美，并已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)定為新型替代蛋白。另外，浮萍在黃酮、硒蛋白、維生素B12等人體健康的重要營(yíng)養(yǎng)素生產(chǎn)上也具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為改善目前食物結(jié)構(gòu)帶來(lái)的“隱性饑餓”提供了可能。因此浮萍有“小植物大作為”之稱。

“浮萍是一種光合三要素物理距離最短的界面生物反應(yīng)器，其生長(zhǎng)速率是微藻的3倍、玉米的30多倍，被認(rèn)為是生長(zhǎng)力最旺盛的植物之一?！敝袊?guó)科學(xué)院成都生物研究所研究員趙海指出，浮萍生物量積累可達(dá)7噸/畝/年（干重）以上，其高淀粉株系的淀粉生產(chǎn)能力是水稻畝產(chǎn)淀粉的6倍以上，高油株系的油脂產(chǎn)量接近大豆的7倍，高蛋白株系的蛋白產(chǎn)量超過(guò)800千克/畝/年。

據(jù)了解，傳統(tǒng)農(nóng)作物的生產(chǎn)不僅占用了大量的耕地和淡水資源，還會(huì)受到全球變暖、災(zāi)害天氣和世界局勢(shì)變化等不可控因素的影響，其生產(chǎn)能力的提高也已遇到邊際效應(yīng)。而浮萍栽培不需要耕地，可通過(guò)立體栽培模式進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)單位面積上生物量成倍數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

       浮萍具有作為模式植物和合成生物學(xué)底盤(pán)生物的潛力

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院中心主任楊貞標(biāo)指出，浮萍遺傳轉(zhuǎn)化較快，且生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單，可作為新的模式植物，成為分子生物學(xué)和合成生物學(xué)研究的重要補(bǔ)充。此外，浮萍生長(zhǎng)速度快、蛋白含量高的特性，使其成為重組蛋白高效合成的理想生物反應(yīng)器，可利用合成生物學(xué)對(duì)浮萍底盤(pán)進(jìn)行改造，將其打造為植物界中的酵母，實(shí)現(xiàn)高附加值產(chǎn)品的光合綠色制造。通過(guò)對(duì)重組蛋白表達(dá)模塊、翻譯后修飾模塊、分泌、轉(zhuǎn)運(yùn)及儲(chǔ)存模塊進(jìn)行優(yōu)化和適配，將有望在浮萍中超高量積累高附加值的重組蛋白，如重組人血清白蛋白、疫苗、美妝類蛋白、工業(yè)類酶等產(chǎn)品。

       報(bào)道——趙海 | 用浮萍構(gòu)建水上糧倉(cāng)

目前，全球糧食安全形勢(shì)嚴(yán)峻，我國(guó)糧食安全也備受考驗(yàn)。如何充分開(kāi)發(fā)新的非傳統(tǒng)生物資源，建立有別于傳統(tǒng)農(nóng)耕的糧食生產(chǎn)模式迫在眉睫。

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所趙海研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)15年的研究，對(duì)水生植物浮萍在保障糧食安全上的戰(zhàn)略價(jià)值有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)，取得了重要的研究成果。

15年前，趙海的研究重心集中在薯類燃料乙醇關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，相關(guān)研究成果已獲得實(shí)際轉(zhuǎn)化應(yīng)用。但當(dāng)時(shí)學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界均認(rèn)為生物能源的開(kāi)發(fā)必須遵循不“與人爭(zhēng)糧，與糧爭(zhēng)地”的原則，只要是土壤里種出來(lái)的作物就不是“非糧原料”。因此薯類的非糧屬性始終被一些專家質(zhì)疑。

為此，趙海和團(tuán)隊(duì)決定要尋找一種不占用耕地的無(wú)爭(zhēng)議的非糧物種，他們另辟蹊徑地選擇在水生植物中尋找合適的對(duì)象，最終，關(guān)注到了浮萍這一浮水植物。

浮萍是一類在全球廣泛分布的水生植物，可生長(zhǎng)期長(zhǎng)，在溫、熱帶地區(qū)可全年生長(zhǎng)。其繁殖速度極快，最適條件下30小時(shí)即可翻倍，是生長(zhǎng)速度最快的開(kāi)花植物之一。國(guó)外對(duì)浮萍作為新型生物資源的重要價(jià)值認(rèn)識(shí)較早，但研究工作分散，而國(guó)內(nèi)對(duì)浮萍的研究不多，只開(kāi)展了一些零散的研究工作。

為了更好地研究浮萍，趙海收集了來(lái)自全球800余份具有地域代表性的浮萍株系，建成了全球最大的種質(zhì)資源庫(kù)；并通過(guò)高通量篩選與評(píng)價(jià)技術(shù)體系的建立，實(shí)現(xiàn)了各種特性的浮萍資源的系統(tǒng)篩選。

經(jīng)過(guò)多年連續(xù)的系統(tǒng)研究，趙海團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，浮萍具有高光合效能，在誘導(dǎo)條件下光能轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到5.7%～6.6%，比C4能源作物和糧食作物更高，且超過(guò)90%的碳流向了淀粉合成。為此，研究團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)最具淀粉生產(chǎn)潛力的少根紫萍的全基因組測(cè)序，系統(tǒng)闡釋了浮萍高淀粉積累的機(jī)制。

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格科學(xué)篩選出的浮萍高淀粉積累株系，可在調(diào)控下經(jīng)10天淀粉含量從6.52%提高到75.88%，達(dá)到2.5噸/畝/年的淀粉生產(chǎn)能力，是水稻畝產(chǎn)淀粉的6倍以上，已建成100m2的高淀粉浮萍自動(dòng)化植物工廠，并完成模式驗(yàn)證。篩選出的高蛋白株系，蛋白質(zhì)含量>50%，達(dá)到1噸/畝/年的蛋白生產(chǎn)能力，是大豆畝產(chǎn)蛋白的5倍以上。

團(tuán)隊(duì)還開(kāi)展了浮萍生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，以高淀粉浮萍為原料，取得了發(fā)酵效率>95%、乙醇濃度>13%，丁醇濃度每升10.65克、總?cè)軇┟可?8.65克的技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這一成果于2014年獲得聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）頒發(fā)的“全球可再生能源領(lǐng)域最具投資價(jià)值領(lǐng)先技術(shù)藍(lán)天獎(jiǎng)”。

除此之外，團(tuán)隊(duì)還開(kāi)展了將浮萍作為合成生物學(xué)底盤(pán)生物的探索性研究，已建立了浮萍遺傳轉(zhuǎn)化、基因編輯和浮萍細(xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)體系，目前已實(shí)現(xiàn)了雞瘟疫苗、白介素等高值活性物質(zhì)在浮萍中的高效表達(dá)，并驗(yàn)證了由此獲得的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的生物活性和功能。

目前，趙海團(tuán)隊(duì)發(fā)表浮萍相關(guān)《科學(xué)引文索引》（SCI）研究論文40余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利12項(xiàng)，其中已授權(quán)11項(xiàng)，被公認(rèn)為全球研究浮萍系統(tǒng)、全面的團(tuán)隊(duì)。2021年，團(tuán)隊(duì)參與第十屆國(guó)際環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展大會(huì)（ISCES），獲得由聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署頒發(fā)的“全球環(huán)境挑戰(zhàn)賽”獎(jiǎng)第二名。

對(duì)浮萍15年的研究，讓趙海意識(shí)到浮萍是極具研究與應(yīng)用價(jià)值的水生植物。浮萍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以無(wú)性繁殖為主，適于工廠化生產(chǎn)，具有“農(nóng)業(yè)產(chǎn)品工業(yè)化”的前景，可提供一種有別于傳統(tǒng)糧食生產(chǎn)的新型生產(chǎn)模式；并且還具有模式植物特性，可作為合成生物學(xué)的底盤(pán)生物，提供高效的生物反應(yīng)器。同時(shí)，浮萍的種植還有利于水體凈化和CO2的減排，為減輕溫室效應(yīng)作出貢獻(xiàn)，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

為此，趙海表示將繼續(xù)在浮萍研究領(lǐng)域深耕，讓這一具有戰(zhàn)略價(jià)值的生物資源造福人類，發(fā)揮他作為科研工作者的應(yīng)盡之力。