浮萍在污水修復(fù)和生物能源等方面具有應(yīng)用潛力。自養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)浮萍。然而，在混合營養(yǎng)條件下，外源有機碳的添加會增加浮萍生產(chǎn)成本。因此，混合營養(yǎng)浮萍的規(guī)?；囵B(yǎng)需要選擇經(jīng)濟上可行和環(huán)境上可持續(xù)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(zhì)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(yè)廢水中含量豐富，可以作為浮萍混合營養(yǎng)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(fā)現(xiàn)浮萍能夠代謝木糖進行混合營養(yǎng)生長，但不能進行異養(yǎng)生長（圖1）。同時，該團隊發(fā)現(xiàn)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(yǎng)浮萍相比，混合營養(yǎng)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(yǎng)浮萍淀粉產(chǎn)量的9.7倍（圖2）。本研究為基于浮萍的生物能源生產(chǎn)和污水處理提供了理論基礎(chǔ)和新的見解。 

圖2 不同營養(yǎng)條件下浮萍的淀粉積累結(jié)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(fā)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(tài)與生物技術(shù)國家重點實驗室項目（2021FB04）、國家重點研發(fā)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(shè)計，上海海研科智能科技有限公司制作）