国家淡水生物资源库

National Freshwater Biological Resource Center

国家淡水植物资源库


  • 全部
  • 平台组建的重要性和紧迫性
  • 国内外现状和趋势
  • 平台资源收集保存
  • 平台运行服务情况
  • 平台持续发展能力
平台组建的重要性和紧迫性
浮萍
浮萍是一种淡水浮水生的单子叶植物,是地球上最小的开花植物。其生长速度快,可近指数型增长,生物量产量可达55吨/公顷.年(干重)。浮萍形态高度退化,由叶状体结构组成,没有茎,没有或有少数几条根。浮萍可种殖用于家畜和鱼类的饲料资源,甚至一些东南亚国家以某些种类为人类食物,一些种类在我国也是传统中药材。因为其在淀粉生产上的巨大潜力,美国能源部(DOE)和中国政府早已将浮萍列为新型的可再生能源植物。平台前期工作已筛选出高效淀粉积累的浮萍株系,培养10天后淀粉含量从起始的6%迅速增至75%以上,淀粉产量相当于2.5吨/亩.年。同时,还系统筛选到了高蛋白产量(含量50%,产量1.7吨/亩.年)、高效氮磷污水治理(3天内V类水降至III类水)、高效重金属镉富集(富集系数300以上)、高效黄酮生产(含量5%以上)等各种特性的株系,因此,浮萍具有多方面的研究和潜在应用价值。同时,由于其个体小、繁殖快、结构相对简单,具有作为模式植物和合成生物学底盘生物的潜在价值。
国内外现状和趋势
浮萍
国外对浮萍的应用价值认识较早,也充分认识到了其作为战略生物质资源的潜在价值,但研究总体零星、分散,研究方向主要集中在植物生理、系统分类、废水处理等领域。并且基本都是在野外随机收集到少量株系或是从全球仅有的几个资源库中获取一两个株系开展研究,因此无法全面反映浮萍在不同方面的特性和真正的潜力。而浮萍因无性繁殖不同株系之间差异巨大的特性,以及活体保藏困难,因此全球范围内资源系统收集与研究较少的现状,决定了建立浮萍活体种质资源库并开展系统评价与筛选在该领域研究中的重要性。浮萍无法收集并保藏种子,目前主要通过无菌的固体平板或液体三角瓶进行活体保藏,每2-3个月就要进行一次转种保种。工作量十分巨大,需配备专人以长期维持其运行,这是国外研究机构无法做到的。因此,本平台保藏的700余株来自世界各地的浮萍株系就是现阶段全球规模最大、管理最规范的种质资源库,在全世界处于领跑地位。
平台资源收集保存
浮萍

(一)资源收集保存的范围与规模

本平台保藏的700余株浮萍活体种质资源收集自全球各地,是目前全球3个大型浮萍活体种质资源库(德国耶拿大学资源库、美国罗格斯大学资源库和本资源库)中资源保藏量最大的一个,其产权归属中国科学院成都生物研究所;成都生物研究所对浮萍开展了10余年的全方位研究,研究方向涵盖了品种收集、保藏、品系筛选、废水处理、规模化培养、能源转化和综合利用等领域,被外国同行专家评价为“全球研究浮萍最集中的团队”。

(二)资源质量

建立了样本采集标准与管理规范,建立了浮萍种质资源数据库,每个采集样本纪录其采集地地理信息、形态、生境、化学成分等在内的60余个采集信息。平台收集的样本85%以上都经过浮萍形态分类泰斗Elias Landolt教授的鉴定,拥有全世界公认的唯一国际编号。除此之外的样本,也经过DNA barcoding的分类鉴定。

(三)资源收集模式

本平台已拥有全球收集的浮萍样本700余份,后续收集以与大样本量的国际性种质资源库进行较大规模资源交换为主,辅以零星的单点采样,采样地选取有代表性或资源库中暂缺的区域。

(四)资源信息化水平

平台资源数字化已全覆盖收集的所有资源,资源数字化加工的比例为100%。平台在线服务系统尚在建设中。

平台运行服务情况
浮萍

(一)服务成效

2016年以来,平台已向国际、国内多家研究机构的浮萍领域研究学者提供了其所需的品种明确、信息完善的浮萍样本。

(二)服务范围

平台服务的主要用户目前全部为国际、国内多家研究机构的浮萍领域研究学者,服务于平台参加单位以外的用户所占总服务用户的比例占到了90%以上。今后平台服务的用户要更多的面向应用型的研究机构和企业等。

(三)服务模式

平台可根据合作模式无偿或有偿提供无菌的浮萍种质,并提供相应的培养方法资料。

建立平台网站,在网站上提供所有浮萍样本的国际编号、分类鉴定信息和采集地信息;特性样本(如高淀粉、高蛋白、高黄酮、高氮磷吸收、高效重金属富集等)有各自专门的分类,并进一步提供这些特性样本的关键参数。

服务模式为网上一站式服务,网络查询、咨询、下单申请、订单审核、上传资源使用协议、订单通过、在线支付、订单发货、物流跟踪、交易完成评价等整个服务流程都直接在网站上进行。

平台持续发展能力
浮萍

(一)资源持续收集与服务能力

平台每6个月会系统整理汇总资源的新收集情况,更新资料,更新网站信息,总结在样本保藏过程中出现的新情况、新经验。同时,平台共建单位成都生物研究所还将在品种收集、品系筛选、废水处理、规模化培养、能源转化和综合利用等方面开展长期的研究,因此会有更多的特性品系被发现、更多的生理数据被记录、更多的新技术被开发,都可以更加丰富该平台的数据信息与资源开发程度。

(二)支撑保障能力

浮萍领域的研究是平台共建单位成都生物研究所的重点研究方向,会继续对浮萍开展长期的全方位研究。目前研究所为平台建设提供了场地、设施等最基本的支持,但尚未被纳入所级平台建设和管理。

(三)平台持续发展的优势与特色

平台共建单位成都生物研究所针对浮萍开展了10余年的全方位研究,研究方向涵盖了品种收集、品系筛选、废水处理、规模化培养、能源转化和综合利用等领域。承担的包括国家科技支撑计划项目、科学院重点部署项目在内的浮萍研究课题共计18项。在浮萍研究领域已发表论文30篇,其中SCI 论文22篇,申请发明专利11项,已授权7项。同时,已对浮萍特定种进行了全基因组测序,开展了比较基因组、转录组、蛋白组、代谢组等多组学研究,并结合其生理生化特性,已深度解析了浮萍高效淀粉生产的代谢机制。更进一步已经建立了稳定的遗传转化体系,并对功能基因进行了成功表达。成都生物研究所对浮萍的持续深入研究能保障该平台的持续性发展。