新聞科研進展
浮萍在污水修復和生物能源等方面具有應用潛力。自養浮萍由于受CO2和光的限制，生長速率及生物量較低。相比之下，混合營養浮萍可以同時利用光合作用和外源有機碳，代謝具有靈活性，生長速率遠大于自養浮萍。然而，在混合營養條件下，外源有機碳的添加會增加浮萍生產成本。因此，混合營養浮萍的規模化培養需要選擇經濟上可行和環境上可持續的有機碳源。
圖1 浮萍生長與木糖消耗曲線
木糖是自然界中儲量最豐富的五碳糖，是秸稈等木質纖維原料中除葡萄糖外最主要的糖組分，在造紙廢水等多種工業廢水中含量豐富，可以作為浮萍混合營養生長潛在的廉價碳源。中國科學院水生生物研究所侯宏偉團隊研究發現浮萍能夠代謝木糖進行混合營養生長，但不能進行異養生長（圖1）。同時，該團隊發現光合作用是木糖代謝所必需的，并提出了浮萍代謝木糖的分子機制。與自養浮萍相比，混合營養浮萍的光合生長受到抑制，但生物量增加了2.8倍。此外，木糖顯著促進了浮萍的淀粉積累，是自養浮萍淀粉產量的9.7倍（圖2）。本研究為基于浮萍的生物能源生產和污水處理提供了理論基礎和新的見解。
圖2 不同營養條件下浮萍的淀粉積累結果
近日，該研究以“Use of hemicellulose-derived xylose for environmentally sustainable starch production by mixotrophic duckweed”為題，以外封面（outside front cover）形式發表于英國皇家化學學會旗下期刊Sustainable Energy & Fuels（圖3）（文章鏈接：http://xlink.rsc.org/?DOI=D2SE01186G）。博士研究生孫作亮為論文第一作者，侯宏偉研究員為通訊作者。該研究得到了淡水生態與生物技術國家重點實驗室項目（2021FB04）、國家重點研發計劃（2020YFD0900305和2018YFD0900801）和國家自然科學基金（32001107）的資助。
圖3 Sustainable Energy & Fuels第7卷第3期封面（孫作亮、侯宏偉設計，上海海研科智能科技有限公司制作）