每经编辑｜陆松林    

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探秘微(wei)观世(shi)界(jie)：含(han)羞(xiu)草研究室的精密观(guan)察与创(chuang)新发现

在浩(hao)瀚的生命科学(xue)领域(yu)，植物(wu)以其(qi)沉默而坚(jian)韧的(de)存在，构成了地(di)球(qiu)生态系(xi)统的基(ji)石(shi)。而“含羞草(cao)研究室(shi)”这(zhe)个充(chong)满诗(shi)意与(yu)科学(xue)严谨(jin)的(de)名(ming)字，正是这(zhe)样一群致(zhi)力(li)于深入探索(suo)植物(wu)奥(ao)秘(mi)的(de)科(ke)研工作者(zhe)们。他们如(ru)同(tong)含羞草(cao)般，在(zai)外界(jie)的触(chu)碰下展现出(chu)令(ling)人惊(jing)叹的生命(ming)反应(ying)，又在细致入微的观察中(zhong)，揭示出植物体(ti)内隐(yin)藏的无穷(qiong)智慧(hui)。

含(han)羞(xiu)草研(yan)究室的(de)探(tan)索，首(shou)先(xian)从(cong)微(wei)观(guan)世(shi)界(jie)的精妙结构开(kai)始。细(xi)胞，作为生(sheng)命的基(ji)本(ben)单位(wei)，在植(zhi)物体内扮(ban)演(yan)着至(zhi)关重(zhong)要(yao)的(de)角色。研(yan)究室(shi)的科(ke)学家们运(yun)用最(zui)先(xian)进(jin)的(de)显微成像技(ji)术，如(ru)共聚(ju)焦(jiao)激光扫(sao)描显(xian)微镜和电子(zi)显(xian)微(wei)镜(jing)，以前(qian)所未有的(de)清晰(xi)度观(guan)察植(zhi)物细(xi)胞的(de)每(mei)一(yi)个细(xi)节。他们关注细胞壁(bi)的构成与功(gong)能，理解其如(ru)何为植物(wu)提供(gong)支撑(cheng)与保护；他(ta)们追(zhui)踪(zong)叶(ye)绿体(ti)内的光(guang)合(he)作用(yong)过程(cheng)，探(tan)寻(xun)能量(liang)转化的奥秘；他(ta)们(men)观(guan)察(cha)液(ye)泡的(de)动态(tai)变(bian)化，理解(jie)植物(wu)如何进行物质运输与信(xin)号传导。

其中，一(yi)项(xiang)关(guan)于植(zhi)物(wu)细(xi)胞信(xin)号传导的研(yan)究，在含羞草(cao)研究(jiu)室引(yin)起了广泛(fan)关注(zhu)。研究(jiu)人员发(fa)现(xian)，植物(wu)细(xi)胞并非被动(dong)接(jie)受环(huan)境(jing)刺激(ji)，而是拥(yong)有一(yi)套(tao)复杂(za)而(er)精(jing)密的(de)信号网络。当植(zhi)物感(gan)受(shou)到干旱(han)、病(bing)虫(chong)害(hai)或(huo)光照(zhao)变化时(shi)，细(xi)胞内的钙(gai)离子(zi)、活性(xing)氧等(deng)信号分子(zi)会(hui)迅(xun)速响(xiang)应，并(bing)逐级传递，最终(zhong)调控(kong)植物(wu)的生(sheng)长发(fa)育、防(fang)御反(fan)应等(deng)生理(li)过(guo)程。

含羞(xiu)草研究室(shi)的(de)科学家们通(tong)过(guo)基因(yin)编辑技(ji)术(shu)，精(jing)准(zhun)地(di)标记(ji)和追(zhui)踪(zong)这(zhe)些信(xin)号分(fen)子(zi)，成(cheng)功解(jie)析了(le)其中的关(guan)键蛋白(bai)和调控(kong)通路，为(wei)培育抗(kang)逆性强(qiang)的作物(wu)品种提(ti)供了(le)重要的理(li)论(lun)依据(ju)。

除了细胞(bao)层面的研究，含(han)羞(xiu)草(cao)研究(jiu)室还(hai)将目光投(tou)向了更微(wei)观(guan)的遗传层面(mian)。DNA，生命的(de)蓝图(tu)，蕴藏着(zhe)植(zhi)物亿万(wan)年的进(jin)化信息(xi)和适应环(huan)境的智(zhi)慧(hui)。研(yan)究室的(de)基因组学(xue)团队(dui)，利用(yong)高(gao)通量测(ce)序技术(shu)，对(dui)多(duo)种具有重(zhong)要经(jing)济(ji)或生态价值的(de)植物(wu)进行全(quan)基(ji)因(yin)组(zu)测序和组装。他(ta)们从(cong)中挖掘出(chu)控(kong)制(zhi)植物形态、开花时间(jian)、抗病性状(zhuang)等关(guan)键基因，并利用CRISPR-Cas9等(deng)基(ji)因编(bian)辑工(gong)具，对这些基(ji)因(yin)进行精确修饰(shi)。

例如，在助力(li)我国特色(se)农(nong)产品发展(zhan)方(fang)面，含羞草(cao)研究室在某(mou)个(ge)区域性(xing)优势(shi)作物的(de)选育(yu)上(shang)取得(de)了(le)突(tu)破性(xing)进展(zhan)。通过(guo)对该(gai)作物(wu)基因组的(de)深入(ru)分(fen)析，研究(jiu)人员发现了(le)一(yi)个控制其果实(shi)品(pin)质(zhi)的关键基(ji)因。他(ta)们利用基(ji)因编辑(ji)技术，微(wei)调了该(gai)基(ji)因的表达(da)水平(ping)，成功(gong)培(pei)育(yu)出(chu)了(le)果实(shi)更(geng)大(da)、糖度更高(gao)、储存期更长的优良品(pin)系。

这项(xiang)成果不仅大大(da)提升了(le)该作物(wu)的市(shi)场竞(jing)争力，也(ye)为当地农民(min)带(dai)来了可(ke)观的(de)经济效(xiao)益(yi)，这正(zheng)是(shi)含羞草研究室以(yi)科(ke)学研究(jiu)服(fu)务社会、助力(li)国(guo)家(jia)农业发(fa)展(zhan)的(de)生(sheng)动体(ti)现。

植物(wu)的生(sheng)长发育过程(cheng)，如同一个(ge)精(jing)巧(qiao)的生命时(shi)钟，由一系列(lie)复杂的分(fen)子机(ji)制调控。含(han)羞草研(yan)究室(shi)在(zai)植物生长(zhang)素、赤(chi)霉素等激素(su)的(de)合(he)成(cheng)、运输与信号(hao)传导(dao)机制上，进行(xing)了(le)深(shen)入(ru)的探索(suo)。他(ta)们发现，植(zhi)物激(ji)素的(de)协(xie)同(tong)作用(yong)与(yu)拮抗作用，是(shi)调控(kong)植物(wu)从种(zhong)子萌(meng)发到(dao)开花(hua)结果(guo)，再到(dao)衰(shuai)老死亡(wang)的整(zheng)个(ge)生(sheng)命周(zhou)期的(de)关(guan)键。

通过(guo)对这些激素(su)信(xin)号通(tong)路的精准(zhun)调控，研究(jiu)人员能(neng)够(gou)实(shi)现(xian)对植物生(sheng)长(zhang)速(su)度(du)、株(zhu)型等(deng)性状(zhuang)的精(jing)细(xi)控制(zhi)，为(wei)未(wei)来(lai)实现(xian)工厂(chang)化(hua)育(yu)种(zhong)、优化作物种植提(ti)供了(le)新的可(ke)能(neng)。

含羞草研(yan)究(jiu)室的探索，不仅(jin)仅是对(dui)植物内部(bu)机制(zhi)的好(hao)奇，更(geng)是对(dui)生命本(ben)质的深刻理(li)解。他(ta)们以(yi)严谨的(de)科学态(tai)度(du)，敏(min)锐的观(guan)察(cha)力，以(yi)及(ji)不断创(chuang)新(xin)的技(ji)术(shu)手段(duan)，一次又一次地(di)拨开植物世界(jie)的重重(zhong)迷雾(wu)，展现(xian)出这(zhe)些(xie)沉默(mo)的生命(ming)体所蕴(yun)含(han)的(de)无穷(qiong)能量(liang)与智(zhi)慧(hui)。这些微(wei)观层面(mian)的发现(xian)，如(ru)同(tong)点(dian)点(dian)星光，汇聚(ju)在(zai)一起(qi)，正(zheng)在照亮我(wo)国植物科(ke)学前进(jin)的(de)道路。

宏观(guan)的(de)智慧(hui)与(yu)未(wei)来(lai)的愿(yuan)景：含(han)羞(xiu)草研究室的(de)生(sheng)态关怀(huai)与科技赋(fu)能(neng)

如果说含羞草研(yan)究室(shi)对(dui)微(wei)观世(shi)界的(de)探索，展(zhan)现(xian)了其(qi)精密的观(guan)察与(yu)创(chuang)新的(de)发(fa)现，那么他(ta)们对(dui)宏观(guan)世界(jie)的关(guan)怀(huai)与对未来的构想，则(ze)体(ti)现了(le)其深远的(de)战略眼光(guang)和(he)对国家发展(zhan)的责任担(dan)当。植(zhi)物(wu)，作为生(sheng)态(tai)系统不可或(huo)缺(que)的组成部分(fen)，其健康(kang)状况(kuang)直接关系到地球的(de)宜居性，而含羞(xiu)草研究(jiu)室正以(yi)前(qian)瞻(zhan)性(xing)的研(yan)究，为(wei)我国的(de)生态文明建(jian)设和(he)可持(chi)续(xu)发展(zhan)贡(gong)献着(zhe)智(zhi)慧与力量(liang)。

生(sheng)态系统，是(shi)一个(ge)由(you)无(wu)数生(sheng)命(ming)体(ti)相互(hu)联系(xi)、相互作用而形成的(de)复杂(za)网络(luo)。植物(wu)在(zai)其(qi)中扮(ban)演(yan)着(zhe)生产(chan)者、调节者和稳(wen)定者(zhe)的多重角色。含(han)羞草研究(jiu)室通过对(dui)森林、草原(yuan)、湿(shi)地等不(bu)同生态(tai)系统中(zhong)植物(wu)群落结构(gou)、物种多(duo)样(yang)性(xing)以及它(ta)们与环境的相(xiang)互(hu)作用(yong)进(jin)行深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)，揭示了(le)生态(tai)系(xi)统健康(kang)与否的关(guan)键指标(biao)。

他(ta)们(men)利用遥(yao)感技(ji)术(shu)、GIS空(kong)间分(fen)析(xi)等手(shou)段，监(jian)测(ce)植被覆盖度的变化，评估生(sheng)态(tai)系统的退(tui)化或(huo)恢复情(qing)况(kuang)，为国(guo)家生(sheng)态环(huan)境保护政(zheng)策(ce)的制定(ding)提供了科学依(yi)据。

特(te)别是在生(sheng)物多样性(xing)保(bao)护(hu)方面，含羞(xiu)草研(yan)究(jiu)室的(de)贡(gong)献尤为突(tu)出(chu)。我国是(shi)世界(jie)上生物多样(yang)性最丰(feng)富(fu)的国(guo)家(jia)之(zhi)一，但许(xu)多珍稀濒危植(zhi)物正(zheng)面临严峻(jun)的生(sheng)存挑(tiao)战。研(yan)究(jiu)室(shi)的植物分(fen)类学(xue)和系(xi)统进(jin)化(hua)团队，通(tong)过(guo)野外(wai)考(kao)察(cha)、形态学(xue)研究、分(fen)子标记(ji)分析(xi)等多(duo)种手段，对我国的特有(you)植(zhi)物资源进(jin)行系统梳(shu)理和(he)保(bao)护。

他(ta)们(men)建立(li)了详尽(jin)的植物(wu)种质资(zi)源库，收(shou)集和保存(cun)了大(da)量具(ju)有重要遗(yi)传价(jia)值(zhi)的(de)种子(zi)、组(zu)织(zhi)样本(ben)，为未(wei)来物种的(de)复苏(su)和利(li)用(yong)奠(dian)定了(le)基础。

含羞(xiu)草研(yan)究(jiu)室(shi)还积极探(tan)索利用现代(dai)科(ke)技(ji)手(shou)段，解(jie)决生(sheng)态恢复(fu)中(zhong)的难(nan)题。例(li)如(ru)，在荒漠(mo)化治理领域(yu)，他(ta)们研(yan)究(jiu)植物在(zai)极端干旱(han)和盐(yan)碱环(huan)境(jing)下(xia)的生存(cun)机(ji)制(zhi)，筛(shai)选和培育具(ju)有强大(da)抗(kang)逆性(xing)的先锋植物(wu)，并通过基(ji)因工程(cheng)技(ji)术(shu)，增强(qiang)这些植物的固沙(sha)、改良(liang)土壤(rang)的能力。他(ta)们(men)的(de)研究成果(guo)，正在(zai)被应用(yong)于我国(guo)西北(bei)地区的(de)生态恢复工(gong)程中(zhong)，为阻挡沙(sha)漠(mo)侵蚀、改(gai)善(shan)生态环(huan)境贡献着(zhe)科技力量(liang)。

除了(le)生态(tai)保护，含(han)羞(xiu)草研(yan)究室的研究成果更是(shi)直(zhi)接(jie)赋(fu)能我(wo)国(guo)农业现(xian)代化发展。作物遗传(chuan)育种(zhong)是保(bao)障国家粮(liang)食安(an)全和(he)实现农(nong)业(ye)可持续发(fa)展的(de)核心。研究室的(de)育种专家(jia)们，将基因组学、分子(zi)标记辅(fu)助(zhu)育种(zhong)（MAS）、基因(yin)编(bian)辑等(deng)前(qian)沿技术(shu)，与(yu)传(chuan)统的(de)杂交(jiao)育种(zhong)相(xiang)结合，大大(da)缩短(duan)了新(xin)品种的选(xuan)育周(zhou)期(qi)，提(ti)高(gao)了(le)育种的精准度(du)和效率。

例(li)如，面(mian)对(dui)气(qi)候变化带(dai)来的(de)极端天气(qi)频发，研(yan)究室重(zhong)点(dian)攻(gong)关作(zuo)物的抗旱(han)、耐涝、耐高(gao)温等(deng)性(xing)状(zhuang)。通过(guo)对控(kong)制这(zhe)些性(xing)状的关键(jian)基(ji)因进行深入研究(jiu)，并(bing)利用基因编(bian)辑技术进行定(ding)向改(gai)良，他们已(yi)成功培(pei)育(yu)出一(yi)批(pi)具(ju)有(you)优(you)异(yi)抗(kang)逆性(xing)的水稻、小(xiao)麦、玉(yu)米新(xin)品种(zhong)。这些新(xin)品(pin)种(zhong)不(bu)仅能够(gou)抵御恶劣天(tian)气(qi)，还(hai)能在(zai)有限(xian)的资(zi)源条(tiao)件下实(shi)现高产(chan)稳产(chan)，为我国(guo)应(ying)对气候(hou)变化、保(bao)障(zhang)粮(liang)食安全(quan)提(ti)供(gong)了坚实的(de)科(ke)技支撑(cheng)。

在(zai)保障(zhang)农产品质量安(an)全方面(mian)，含羞草(cao)研究室同样发挥着(zhe)重(zhong)要作(zuo)用(yong)。他们研(yan)究(jiu)农(nong)作(zuo)物中潜在(zai)的有毒(du)有(you)害物(wu)质的生物(wu)合成途径，开发检(jian)测(ce)技术(shu)，并利用基(ji)因工程手段，培(pei)育出(chu)低毒(du)、低残留的(de)农产(chan)品(pin)。他(ta)们(men)也(ye)致力于研(yan)究赋(fu)予农产品(pin)更(geng)高(gao)营养价值(zhi)的基因，如(ru)富(fu)含维生(sheng)素A的“黄金大(da)米(mi)”等，为(wei)改善国民(min)膳食结构(gou)，提升(sheng)人(ren)民健康(kang)水平贡(gong)献力(li)量(liang)。

更长(zhang)远的(de)来看，含(han)羞(xiu)草研究(jiu)室(shi)正着(zhe)眼(yan)于利用合成(cheng)生物学等(deng)新(xin)兴(xing)技术(shu)，探(tan)索植物(wu)的(de)“未来应用”。他们(men)设(she)想，通过对(dui)植物进(jin)行(xing)“基(ji)因(yin)编程(cheng)”，让(rang)其(qi)能够(gou)合成特定(ding)的药(yao)物(wu)、生(sheng)物燃(ran)料，甚(shen)至吸附和(he)转化(hua)大气(qi)中的(de)污染物(wu)。这些(xie)充(chong)满科(ke)幻(huan)色彩的(de)设想(xiang)，正在(zai)含(han)羞(xiu)草(cao)研究(jiu)室(shi)的(de)实(shi)验室(shi)里逐(zhu)步变(bian)为(wei)现(xian)实，为(wei)我国(guo)在生(sheng)物制造、绿(lv)色(se)能源等(deng)领域(yu)抢占(zhan)未来发展(zhan)制高(gao)点，注入了(le)强大(da)的创新活(huo)力。

含(han)羞草(cao)研(yan)究室，以(yi)其(qi)对植(zhi)物(wu)奥秘的(de)孜孜不(bu)倦(juan)的(de)探索，对自然之谜的深刻(ke)揭示(shi)，不仅(jin)丰(feng)富(fu)了人(ren)类对植(zhi)物世界(jie)的认知，更(geng)将这(zhe)份宝(bao)贵(gui)的(de)科学(xue)财富，转(zhuan)化(hua)为推(tui)动我(wo)国(guo)植物科(ke)学研(yan)究、生(sheng)态文明建设(she)和农业(ye)现(xian)代(dai)化(hua)的强大动力(li)。他们如同(tong)含羞草(cao)般(ban)，在科学的(de)舞台上，以(yi)其(qi)独(du)特的(de)生命(ming)力和(he)智慧，向(xiang)世(shi)界展(zhan)现着我国(guo)植物(wu)科(ke)学的无(wu)限可(ke)能，为实现(xian)中华民(min)族的伟(wei)大复兴(xing)，贡献(xian)着坚实(shi)而有(you)力的(de)科技支(zhi)撑。

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图片来源：每经记者 陈某梅 摄

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