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发现培育植物的一些实用功能 蚂蚁或比人早几百万年

已有 1625 次阅读 2017-12-15 19:32 |个人分类:物理|系统分类:科研笔记| 蚂蚁或比人早几百万年

   发现培育植物的一些实用功能蚂蚁或比人早几百万年

   科学家发现让植物发光方法:将来或能取代路灯台灯

   英媒称,路灯可能会被发光的树取代,因为科学家已经发现了让植物在黑暗中发光的方法。

   科学家们相信,有朝一日植物能照亮人们的家和办公室,而且还能提供街道照明,这些都不需要电力。

2017-12-15 14:03:57 来源:参考消息网

据英国《每日电讯报》网站1213日报道,在美国能源部资助的一项研究中,美国麻省理工学院的研究人员证明,可以给叶子注入萤火虫使用的发光化学物质,使它们闪闪发光。

报道称,在用豆瓣菜进行的实验中,它的叶子发出的光足以为阅读书籍提供照明。科学家们相信,有朝一日植物能照亮人们的家和办公室,而且还能提供街道照明,这些都不需要电力。

研究报告资深作者、麻省理工学院化学工程学教授迈克尔·斯特拉诺说:“我们的设想是打造出一种能够当台灯使用的植物——一盏你不用插电的灯。”

他还说:“凭借我们的研究成果,未来可以用处理过的树充当路灯并为住宅提供间接照明。”

为了打造发光树,麻省理工学院的这个团队将目光投向了荧光素酶——萤火虫利用这种酶发出柔光。荧光素酶能够作用于一种名为荧光素的分子,使它发光,而第三种化学物质则通过清除那些阻断荧光素的障碍来推动整个过程。

这三种成分都被装进不同大小的微型纳米颗粒,这使它们能够进入叶子的不同部位。接下来,它们要么被注射到植物体内,要么用几个小时的时间渗透到植物里。

一旦进入叶子,荧光素纳米颗粒就会逐渐释放其载荷,而这些成分就会进入植物细胞。在那里,荧光素酶会进行分子发光所需的化学反应。

报道称,以前打造发光植物的尝试均依赖于对植物实施基因工程,而这一过程耗时耗力,结果却只能产生极其微弱的光,而且必须弄清楚每一株植物的基因编码。

这种新方法则适用于任何植物。到目前为止,除了豆瓣菜之外,它还在芝麻菜、甘蓝和菠菜上得到了验证。

这项研究报告发表在美国《纳米通讯》月刊上。

西媒:研究称一种南极植物或可开发防晒霜

参考消息网717日报道

西媒称,智利圣地亚哥大学科研人员发现了一种南极植物,它含有可过滤阳光的分子,或可用来保护人类的皮肤。

据埃菲社715日报道,生物和化学系主任、研究人员古斯塔沃·苏尼加解释说,已经证明该植物具有“保护DNA等大分子的能力,DNA是保护细胞免受紫外线辐射伤害的重要组成部分”。

苏尼加接着说,这一发现将有助于利用该植物制造“含有天然且非常有效分子”的防晒霜。他强调,相对目前市场上含有化学成分的防晒霜,该植物防晒霜将更具优势。

苏尼加表示,有些防晒霜使用人工合成化学物质,虽然很有效,但是会给消费者带来一些不良作用。

报道称,这种能够过滤阳光的植物被称为南极之珠或南极康乃馨,它有一套对抗南极极端外部环境造成伤害的防御机制。

在地球上其他地方,生物体暴露在紫外线辐射下的方式是均衡一致的,但是南极不同,在那里紫外线辐射集中在一年的一段时期。在这个时期,植物从冰雪覆盖的保护中转变为完全暴露在阳光下。

苏尼加说:“紫外线会伤害到细胞,植物通过这些分子避免自己受到高强度紫外线辐射的影响。”

报道称,该研究项目从15年前开始,目的是研究南极植物如何应对气候变化。更具体地说,是如何应对最近几年南极紫外线辐射加剧的情况。

为此,科研人员4年前在圣地亚哥大学设立了一个实验室,试图在其中模仿南极的气候条件。实验室的气温比南极气温高,但是他们因此偶然发现南极康乃馨在这种条件下也能生长。

既然能够生长就可以持续培育,苏尼加说,“与传统作物不同,南极康乃馨必须等到一年的特定时期才能收割和使用”。

因此,如果这种植物可以培育,苏尼加预计在不久的将来就能开发一种原型植物,方便企业将这一发现用于商业化发展。

2017-07-17 11:50:13

英媒:植物“大脑”可控制种子发芽

参考消息网67日报道

英媒称,英国伯明翰大学的科学家在一项最新研究中发现,植物中的一组细胞具有植物胚胎“大脑”的作用,能够评估环境条件并决定种子何时发芽。

据英国物理科学新闻网站65日报道,当天发表在美国《国家科学院学报》月刊上的研究报告中,伯明翰大学的科学家证明这种在速度与准确性之间的取舍是由植物中的一小组细胞控制的,它们的运转方式类似于人类的大脑。

报道称,决定何时发芽是植物一生中做出的最重要决定之一。发芽太早,植物可能会受到冬季恶劣条件的伤害;发芽太晚,又可能竞争不过其他较早发育的植物。

科学家指出,植物的这一“决策中心”名为阿拉伯芥(又名拟南芥),包含两种细胞,一种能够促进种子休眠,另一种则可以促进种子发芽。这两种细胞通过移动的荷尔蒙进行交流,类似于我们的大脑在决定是否采取行动时的机制。

科学家利用数学模型证明,这些分离的细胞之间的交流决定了植物对环境的敏感性。按照这一理论,他们使用一种变异植物——这种植物的细胞之间的化学联系更加紧密,相当于强化了“电路元件”之间的交流——证明,发芽的时机取决于这些区域内部发送的信号。

研究报告第一作者、伯明翰大学生物科学院教授乔治·巴塞尔说:“我们的研究揭示了植物决策中心的内部元件之间存在一种至关重要的‘分离’。在人类的大脑中,这种分离被认为导致了时间延迟,理顺了来自环境的嘈杂信号,提升了我们做出决定的准确性。在种子的‘大脑’中,这些组成部分的分离看来对它的运转同样至关重要。”

参加这项研究工作的伯明翰大学生物数学家伊恩·约翰斯顿博士补充说:“‘电路元件’的分离扩大了对环境刺激作出反应的种类范畴。这就像是在决定去不去电影院之前,读四遍同一名影评人的影评和读四名不同影评人的影评之间的差别。”

据这一描述植物决策功能的数学理论预测,与稳定的环境相比,在面对多变的环境时——比如波动的气温——更多的种子会发芽。科学家在实验室里对这一理论进行了检验,结果发现植物的行为确实如此。

巴塞尔教授说:“我们的研究对于了解农作物和种子的生长方式具有重要意义。”

他说:“现在可以将这一知识应用到商业作物上,以促进和同步发芽过程,提高作物产量并减少除草剂的使用。”

2017-06-07 13:47:34

热浪或致植物成空气污染源气温上升灌木会释放化学物质

参考消息网519日报道

美媒称,街道两边的树木会为城市居民带来很多好处。但一项新研究发现,在遭遇热浪时,树木及其他植物会令空气质量变得更差。

据美国《科学新闻》双周刊网站517日报道,种树通常被认为是使城市更绿、更清洁、更健康的策略。但在遭遇热浪时,城市里的树木实际上会加剧空气污染。研究人员在517日一期的美国《环境科学与技术》月刊上发表文章称,气温上升时,高达60%的地面臭氧是在城市灌木丛释放的化学物质的帮助下产生的。

美国得克萨斯大学奥斯汀校区的城市规划专家罗伯特·扬说,尽管这一发现似乎有悖常理,但“每件事都有多面性”。扬没有参与上述研究。他警告说,这一研究结果并不意味着,应停止在城市种树的计划。相反,需采取更严格的措施来控制其他空气污染源,比如汽车尾气排放。

城市绿化的好处包括有助于减少暴雨造成的内涝、提供树荫以及把二氧化碳转化为氧气。但研究还显示,树木及其他灌木释放出的化学物质可与周边环境相互作用,造成空气污染。其中一种化学物质异戊二烯可与一氧化氮等化合物发生反应,形成地面臭氧——一种对人类健康有害的无色气体。单萜和倍半萜烯也可与一氧化氮发生反应,一旦发生此类反应,类似煤烟的大量微粒会在空气中积聚。在城市里,轿车和卡车的尾气是一氧化氮等氮氧化物的主要来源。

在这一最新研究中,德国洪堡大学的加林娜·丘尔金纳及其同事对柏林-勃兰登堡大都市区植物排放的化学浓缩物进行了模拟试验比对。研究人员聚焦两个夏天:出现热浪的2006年夏天,以及气温更具代表性的2014年夏天。

根据模拟,在气温达到夏季正常最高温、即平均约25摄氏度时,植物的化学排放促成了约6%20%的臭氧形成。在遭遇热浪、气温达到峰值即超过30摄氏度时,植物的排放也达到峰值,促成了高达60%的臭氧形成。丘尔金纳说,她和同事对于植物与污染之间似乎有悖常识的关系并不感到意外。她说:“但程度令人震惊。”

她特别指出,这一结果表明,城市里的植树活动不能孤立地进行。只有将植树运动与大幅减少机动车污染物排放结合起来,同时增加清洁能源使用量,多种树才能提高生活质量。

2017-05-19 10:39:25

蚂蚁早在几百万年前培育植物开始时间或比人早

科技日报北京1127日电

英国《自然·植物》杂志日前在线发表的一篇论文称,斐济的一种蚂蚁会积极培育植物,之后栖居其上以获得保护。在对这种行为进行演化分析后,研究人员得出结论:蚂蚁早在几百万年前就开始培育植物,远在人类开始农业耕作之前。

有多种动物,如培养真菌的切叶蚁或甲虫,已经与其他生物体发展出互惠关系,这些动物会种植、滋养或培育其他生物体。

德国慕尼黑大学研究人员纪尧姆·乔米基和苏珊娜·雷娜在最新的研究中发现,在斐济群岛上,凹头臭蚁属的一种蚂蚁,已积极培育了至少6种穗鳞木属植物,这种植物是在其他植物或树上生长的附生植物,无法从土壤中获取养分。

研究人员还发现,这些蚂蚁会收集植物果实的种子,然后将其插入寄主树的缝隙中。长出的幼苗组成“小房间”,蚂蚁会时时到此排泄,为幼苗提供养分,使其在没有肥沃的热带土壤滋养的情况下也能成长。随着这种小房间不断扩大,可为路过的工蚁和永久性蚁群提供栖息地和保护。

论文作者表示,与此前观察到的蚁植共栖不同,论文所述的这种互动关系并非兼生性而是必需的:蚂蚁和植物相互依赖,无法独活。研究表明,蚂蚁培育的单一作物在寄主树上形成一个居住网络,上面布满了蚂蚁踪迹,蚁后居于中心位置。

最后,论文作者重建了蚂蚁和植物的演化历史,表明大约在300万年前,在共同演化的作用下形成了这种模式:穗鳞木属植物演化形成了在树皮上固定自己的特殊能力,蚂蚁则开始了植物培育行为。

2016-11-28 08:14:08




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