人的手指如果不小心受伤,有创可贴可用。那么如果植物受伤了,有创可贴用吗?
难治的黄龙病
人类世界正因新冠肺炎而举步维艰的同时,还有几种流行性疾病也正在危害着全球的农作物,柑橘、香蕉等水果的生产正处于危险之中。
比如,在美国的“阳光之州”佛罗里达——这里贡献了美国80%的橙汁产量,每个柑橘园都有大约一半的果树染上一种叫作黄龙病或柑橘绿化症的致命流行病。患病后,果树的树根变得畸形,叶子比正常状态短2厘米,而且开始发黄。完全长成的柑橘还是青色的,它们本来应该像垒球那么大,但现在却只有乒乓球大小。发育不良的果实将提前坠落并腐烂,然后整株果树会慢慢死亡。
佛罗里达的柑橘园是黄龙病最严重的地方。更令人担忧的是,这种疾病还传播到了世界其他地方,包括墨西哥、印度、巴西和非洲南部,并感染了多种作物,造成了数百亿美元的损失。
科学家经过研究发现,黄龙病是由一种名为亚洲柑橘木虱的昆虫传播的,它携带的致病细菌进入植物体内,专门感染植物循环系统中的韧皮部,尤其是根部。传统的治疗方法很难到达这些部位,大多数农药只是简单地喷洒或涂抹在植物的叶子或茎上,抗菌化合物很难通过循环系统运输到植物的根部。
为了对抗黄龙病、挽救果树,虽然科学家可以培育抵御黄龙病的转基因数株,但这会让水果消费者避而远之。相比之下,改进农药的使用方式或许才是更好的办法。于是,就读于麻省理工学院的中国生物医学博士曹云腾,想到了一个好方法——给植物贴上“创可贴”。
植物微针贴片
所谓的“植物创可贴”,其实是一种微针贴片。
曹云腾发明的植物微针贴片,可以贴在大型植物的茎、叶、根或其他部位,将杀虫剂、农药等物质直接送入它们的循环系统中,提高吸收效率。虽然植物微针也是用丝质材料制作的,但是与人类使用的微针贴片所用的材料并不相同。这是因为植物体内的水分通常比人类少,所以微针在溶解时需要一些帮助。为此,制成的成品植物微针需要具有较强的亲水性(吸水性),以便更好地利用水分。但与此同时,植物微针仍然需要足够坚韧,才能刺破植物的表皮。
在实验中,植物微针已经被成功用于向烟草植物和西红柿中注入荧光粒子,随后可以看到荧光粒子从植物的茎部移动到叶子和根部。除了运送抗生素或者营养素,植物微针还被证明有很多用途,它可以帮助科学家理解植物中的运输现象。
到目前为止,植物微针是一种精密设备的实验室技术,曹云腾希望它在农业中大规模使用,以对抗黄龙病。所以,他所在的研究小组利用一种安装在小型无人机上的玩具枪进行了田间应用测试,玩具枪能够将植物微针射入田间植物中。如果实验效果良好,那么在将来,植物微针将用于大规模的农业自动化生产中。
微针识别植物病害
新的微针技术加速了植物疾病的检测。该技术使用微针贴片在1分钟内从植物组织中收集DNA,而不是传统的技术需要很长时间。DNA提取是鉴定植物病害的第一步,新方法有望开发现场植物病害检测工具。
新的DNA提取技术涉及微针贴片和水性缓冲溶液,邮票大小的贴片由聚合物组成,贴片一侧的表面由数百根仅0.8毫米长的微针组成。从固定贴片、剥离贴片,然后用缓冲溶剂将微针上的遗传物质冲洗到无菌容器,这一过程仅需1分钟。微针技术极大地缩短了检测时间,人们正在朝着创建一个集成的、低成本的便携式检测设备的目标前进着。
未来,微针不仅可以用来运输杀虫剂,还可以运输微量元素或基因。(本报综合)