每经编辑｜陈岗    

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植物的“触觉”：含(han)羞草(cao)的秘(mi)密语(yu)言

想象一(yi)下，当(dang)一阵微风拂(fu)过(guo)，一株含羞(xiu)草的(de)叶(ye)片(pian)瞬(shun)间合拢(long)，仿佛一位(wei)害羞(xiu)的少女(nv)，悄然藏(cang)起心事。这(zhe)便(bian)是(shi)含羞(xiu)草最为人(ren)熟知的“羞(xiu)涩”姿(zi)态，也(ye)是(shi)“含(han)羞草(cao)实验(yan)室(shi)”研(yan)究所(suo)着迷(mi)的(de)起点。这(zhe)份(fen)“羞涩(se)”并(bing)非简单的生(sheng)理反(fan)应，而是植物(wu)精密(mi)感(gan)应(ying)机制的生(sheng)动(dong)体(ti)现。含(han)羞草(cao)实验室的(de)研究(jiu)人员(yuan)们(men)，正(zheng)以严(yan)谨的科学态度(du)和无限(xian)的(de)好奇(qi)心，试(shi)图破(po)译(yi)这(zhe)门(men)古(gu)老而奇妙(miao)的植(zhi)物语(yu)言(yan)。

“含(han)羞草(cao)实(shi)验(yan)室(shi)”不(bu)仅仅(jin)是(shi)一个名(ming)字(zi)，它代表着(zhe)一(yi)种探(tan)索精神，一(yi)种对(dui)生(sheng)命(ming)根(gen)源(yuan)的好(hao)奇，以及(ji)一种将(jiang)科学(xue)发现转化(hua)为实际应用的决心。研究所汇(hui)聚(ju)了(le)一批(pi)在植物(wu)学(xue)、分子(zi)生(sheng)物(wu)学、生物物(wu)理学(xue)、以及计算(suan)机(ji)科学等领(ling)域(yu)的顶(ding)尖专家(jia)，他(ta)们共(gong)同的(de)目标(biao)是深入(ru)理解植物的(de)感应(ying)世(shi)界(jie)。这(zhe)里(li)的研究涵(han)盖了从宏观的(de)生态环(huan)境(jing)变(bian)化到(dao)微观的(de)细胞(bao)信(xin)号传导，力(li)求勾勒(lei)出植(zhi)物如(ru)何感知光照(zhao)、温(wen)度(du)、湿度、土壤(rang)养(yang)分，甚至(zhi)声(sheng)音(yin)和触碰的(de)完(wan)整图(tu)景(jing)。

含羞草的(de)运(yun)动(dong)机制，是(shi)研究(jiu)所(suo)早期(qi)研(yan)究(jiu)的(de)焦点(dian)之(zhi)一。它们(men)叶片(pian)下方的“叶枕”结构，内含特(te)殊(shu)的水(shui)分调节细(xi)胞(bao)，当受(shou)到外(wai)界刺激(ji)时(shi)，这些(xie)细胞会迅速失(shi)水，导致叶片向(xiang)内卷曲(qu)。这(zhe)一过(guo)程的(de)背后(hou)，是复(fu)杂的离(li)子通道和信(xin)号传导通(tong)路。含(han)羞(xiu)草实验(yan)室的(de)科(ke)学(xue)家们(men)，通过基(ji)因(yin)编辑、荧光(guang)示踪(zong)等(deng)先进技(ji)术，精(jing)准定(ding)位了(le)参(can)与(yu)这一(yi)过程的关(guan)键(jian)基(ji)因(yin)和蛋(dan)白(bai)质，并深入研究了它(ta)们的(de)功能(neng)和调控机制。

他(ta)们发(fa)现，这不仅仅是简单的收(shou)缩，更是一(yi)种(zhong)能量的节(jie)约(yue)和对潜在危险的规避，例(li)如(ru)减少水分蒸(zheng)发，或者在受到(dao)动物(wu)啃(ken)食时，通(tong)过改变(bian)形态来降低其吸(xi)引力(li)。

植物的感应(ying)能(neng)力远(yuan)不止于此(ci)。研究所的研(yan)究(jiu)视野早(zao)已(yi)超越(yue)了(le)含羞草本身(shen)，将目光(guang)投向了(le)更多具(ju)有独特(te)感(gan)应能力的(de)植物。例(li)如，一(yi)些植(zhi)物能够感(gan)知土(tu)壤中的特定化(hua)学信号，从(cong)而(er)调整根系的(de)生长方向(xiang)，寻找更适(shi)宜的生长(zhang)环境(jing)；另(ling)一些植物则对光(guang)照的(de)细微(wei)变化(hua)异常(chang)敏感(gan)，能(neng)够(gou)精确(que)地(di)调(diao)整叶片角度(du)，最(zui)大化(hua)光(guang)合(he)作用(yong)的效率(lv)。

还有一(yi)些研(yan)究，甚(shen)至开(kai)始触(chu)及植(zhi)物之(zhi)间通过化(hua)学信(xin)号(hao)进(jin)行“交流(liu)”的奥秘，例如释放(fang)挥发性有机(ji)化(hua)合物(wu)来(lai)警(jing)示同伴(ban)，或(huo)者吸引传(chuan)粉者(zhe)。

“含羞草(cao)实验室(shi)”的(de)独(du)特之(zhi)处在于，它不(bu)拘泥于(yu)传统(tong)的植(zhi)物学研究(jiu)范(fan)式(shi)，而(er)是积(ji)极(ji)拥抱(bao)跨学(xue)科(ke)的(de)融合(he)。研(yan)究所(suo)与工程(cheng)学、材(cai)料(liao)学、以及人工(gong)智能领域(yu)的专家紧密(mi)合(he)作，旨在(zai)将(jiang)对植(zhi)物感应(ying)机制(zhi)的(de)理解，转(zhuan)化为可(ke)应用于实际生(sheng)产的(de)创新(xin)技(ji)术。例(li)如(ru)，他们(men)正在开发能(neng)够模拟(ni)植物(wu)光合(he)作用效(xiao)率的仿(fang)生材(cai)料，以及能(neng)够(gou)实(shi)时监测和响应(ying)环境变(bian)化的智(zhi)能传(chuan)感器(qi)。

这些(xie)研究的最终(zhong)目标，是(shi)推动农(nong)业(ye)的现代(dai)化(hua)和智(zhi)能化(hua)，让农业生(sheng)产更(geng)加高(gao)效、环(huan)保(bao)和可持续。

在(zai)这个过程(cheng)中，“含(han)羞草实(shi)验(yan)室”的(de)研究人员们秉(bing)持着(zhe)一(yi)种(zhong)开放(fang)的心态。他(ta)们不(bu)仅在(zai)内部进行(xing)深(shen)入的(de)合(he)作，还(hai)积极与(yu)国内(nei)外(wai)的高校、科研(yan)机构以及企(qi)业建(jian)立(li)联系，共同(tong)推进植物(wu)科(ke)学的边界。每(mei)一(yi)次实验的成功(gong)，每(mei)一次新(xin)发现的诞(dan)生，都(dou)为他们解(jie)锁了植物世(shi)界的(de)更多秘密(mi)，也(ye)为农业的(de)未来(lai)描绘(hui)出(chu)更加广(guang)阔的前景(jing)。

含羞(xiu)草(cao)的“羞涩(se)”，在他(ta)们的(de)手中，逐渐(jian)变成(cheng)了(le)揭示生(sheng)命智慧(hui)的钥匙(shi)，开启了(le)通(tong)往无(wu)限可能(neng)的大门(men)。

从实验室到田野(ye)：感应(ying)机制驱(qu)动(dong)的(de)农(nong)业革命(ming)

“含羞(xiu)草(cao)实(shi)验室(shi)”研(yan)究(jiu)所的价值(zhi)，并不仅仅(jin)停留在对植物奥(ao)秘(mi)的(de)纯(chun)粹探索，更在(zai)于(yu)其将科(ke)研(yan)成果(guo)转化为实(shi)际应(ying)用，驱动农(nong)业革命(ming)的(de)宏大(da)愿(yuan)景。那(na)些在(zai)实(shi)验室(shi)里被(bei)细致(zhi)描绘的(de)植(zhi)物(wu)感(gan)应机制，正(zheng)逐渐(jian)走出(chu)象牙塔，成(cheng)为赋能现代(dai)农(nong)业(ye)创新(xin)的强大(da)引擎。从(cong)精(jing)准感(gan)知环境(jing)到智能(neng)响应(ying)变化(hua)，“含羞草实(shi)验(yan)室”的(de)研(yan)究正在重(zhong)塑我(wo)们对(dui)农业生产(chan)的认知。

想(xiang)象一(yi)下，在未(wei)来(lai)的智(zhi)能(neng)农场里(li)，每一(yi)株作(zuo)物都如同拥有(you)了自己的(de)“智慧”。它们能(neng)够(gou)通过(guo)内置(zhi)的生物传(chuan)感器，实(shi)时(shi)监测(ce)土(tu)壤的(de)湿度、温度(du)、pH值以及(ji)各种(zhong)营养元素(su)的含(han)量。当土壤(rang)水分不(bu)足(zu)时，作(zuo)物会(hui)向(xiang)灌(guan)溉(gai)系(xi)统发(fa)送(song)信号，触(chu)发精准(zhun)的(de)滴灌；当土壤养(yang)分缺乏时(shi)，它(ta)们会指(zhi)示(shi)施肥系统注(zhu)入适量的肥料(liao)。

这种“作物主导(dao)”的智能灌溉和施肥系统(tong)，正是(shi)“含羞(xiu)草实验室(shi)”在植物(wu)感应机制研究(jiu)上的重(zhong)要应用方(fang)向。通(tong)过模拟(ni)植物自(zi)身的信号(hao)通路(lu)，研究(jiu)人员(yuan)们正(zheng)在开(kai)发能够(gou)与(yu)作物进行“对话”的(de)传(chuan)感器和控(kong)制系(xi)统，实现前(qian)所未有的(de)精准(zhun)农业(ye)。

光照是植(zhi)物生(sheng)长(zhang)至关重要的因素(su)，而“含(han)羞(xiu)草实验室”的研究人(ren)员们正(zheng)在探(tan)索(suo)如何通过模(mo)拟(ni)植(zhi)物的(de)光(guang)感应机制，来(lai)优(you)化作物生长(zhang)环境。他们(men)研究(jiu)植物(wu)如(ru)何(he)感知(zhi)不同(tong)波长的光，以及如何利用(yong)这(zhe)些信息来调(diao)节生长发育。基(ji)于这些(xie)研(yan)究，新型(xing)的(de)LED植物生长(zhang)灯应运(yun)而生，这(zhe)些灯光(guang)能(neng)够根(gen)据作物的不(bu)同(tong)生长阶(jie)段和需(xu)求，精确(que)地(di)调整(zheng)光谱(pu)和强度，从(cong)而(er)提(ti)高光(guang)合作(zuo)用效率，缩(suo)短生(sheng)长周期(qi)，甚(shen)至(zhi)改(gai)善作(zuo)物的营养价值。

在一些垂(chui)直农(nong)场和温室(shi)项目中，这些技(ji)术已经开(kai)始发(fa)挥重要作(zuo)用，它们不仅节约了(le)土地和水资源(yuan)，还能够在(zai)不受(shou)季节和(he)气(qi)候(hou)影(ying)响(xiang)的(de)条件(jian)下(xia)，实(shi)现全(quan)年稳(wen)定生(sheng)产。

“含羞草(cao)实(shi)验(yan)室”对植物抗逆性的研(yan)究(jiu)，也为(wei)应对(dui)气候变化带来的挑战提(ti)供了(le)新的(de)解决方案(an)。植物在(zai)面(mian)对干旱(han)、盐(yan)碱、高(gao)温等逆境时，会(hui)启动(dong)一(yi)系列复(fu)杂的(de)防(fang)御机(ji)制(zhi)，包括改变(bian)代谢途(tu)径(jing)、合(he)成(cheng)保(bao)护(hu)性物质等。研究(jiu)人员(yuan)们(men)正在(zai)深(shen)入剖析(xi)这些机(ji)制，并(bing)试(shi)图(tu)通过(guo)基因工程或(huo)分子育(yu)种的方式(shi)，培育(yu)出具(ju)有更(geng)强(qiang)抗(kang)逆性的作(zuo)物品种。

这(zhe)对于(yu)保障粮(liang)食(shi)安全，尤(you)其(qi)是(shi)在极端(duan)气候(hou)条件下，具(ju)有极(ji)其重要的(de)意(yi)义(yi)。例(li)如(ru)，一(yi)些(xie)研究(jiu)正在(zai)着(zhe)力(li)开发(fa)能(neng)够耐旱的高(gao)产水稻，或(huo)者能(neng)够(gou)适(shi)应高(gao)盐土(tu)壤(rang)的小麦，这些(xie)都(dou)将为全球农(nong)业的(de)可持续发(fa)展(zhan)注入新(xin)的活力。

“含(han)羞草(cao)实验(yan)室”的研究(jiu)还不仅(jin)仅(jin)局限(xian)于单(dan)株植物的(de)层(ceng)面，他(ta)们还关(guan)注植(zhi)物群(qun)落之(zhi)间的相(xiang)互(hu)作用(yong)。植物会(hui)通过释(shi)放气味、分泌(mi)物(wu)等方(fang)式(shi)，影响周(zhou)围的植物(wu)和(he)微(wei)生物(wu)。研究(jiu)人员(yuan)们正(zheng)试图(tu)利用这些(xie)信(xin)息，来开(kai)发(fa)更环保(bao)的病(bing)虫(chong)害(hai)防治方法(fa)。例如(ru)，通过(guo)诱(you)导植物释放天然的驱(qu)虫物质，或(huo)者(zhe)通(tong)过优化植(zhi)物(wu)群落结构来(lai)增强生态系统(tong)的自(zi)我调节能(neng)力，从(cong)而减少对(dui)化(hua)学(xue)农药(yao)的依赖。

这种基于(yu)生(sheng)态智(zhi)慧的(de)农(nong)业模式(shi)，不(bu)仅能够(gou)保护环境，还能(neng)生产出(chu)更健康(kang)、更安全、更优质(zhi)的农产品(pin)。

“含(han)羞草实(shi)验(yan)室”研究(jiu)所的(de)每(mei)一(yi)次突(tu)破，都是一次对(dui)农(nong)业(ye)生(sheng)产模(mo)式(shi)的(de)深刻(ke)革(ge)新。他(ta)们用科学的(de)严(yan)谨(jin)，揭示了(le)植物世界(jie)的(de)无限可(ke)能；用(yong)创新(xin)的精(jing)神，将(jiang)这些(xie)可能(neng)变为(wei)现(xian)实(shi)。从一(yi)株含羞草(cao)的“羞(xiu)涩”，到智能农场(chang)的“智(zhi)慧”，这条探(tan)索(suo)之路，充满(man)了挑(tiao)战，但(dan)也充满(man)了希(xi)望(wang)。它(ta)预(yu)示(shi)着一个(ge)更(geng)加高(gao)效、更加可(ke)持续、也更加(jia)令人充(chong)满期待(dai)的(de)农业未来，一个真正(zheng)能够与自(zi)然和(he)谐共(gong)处的未(wei)来(lai)。

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图片来源：每经记者 陈实 摄

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