烟雾解决方案——用于植物

烟雾解决方案——用于植物

碳 11

图片:科学家们使用由密苏里大学研究反应堆 (MURR) 的回旋加速器制造的放射性同位素碳 11 来帮助他们追踪烟雾如何影响向日葵的血管系统,或在整个植物中运输碳、水和微量营养素的系统植物。
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学分:密苏里大学

Richard Ferrieri 从没想过一瓶简单的液态烟雾会改变他团队的研究轨迹。 最初,Ferrieri 和密苏里大学的一组研究人员专注于研究被野火引起的浓烟浸透的土壤如何改变植物生长。 但在他们开始研究后,他们用流行的食品添加剂发现了一个令人惊讶的发现——他们相信这一发现有朝一日可以用来改善粮食作物的健康。

Ferrieri,密苏里大学化学系研究教授和研究员 研究反应堆 (MURR) 表示,当研究小组在植物生长的土壤中添加液态烟雾时,研究人员发现它可以增强植物的自然防御能力并增强其抵抗病虫害的能力。 通过燃烧木材产生的烟雾冷凝产生的液态烟雾被用来在实验室环境中模拟野火可能产生的烟雾条件。

“当植物试图保护自己免受主动威胁时,它们无法逃跑,”同时也是 MU 跨学科植物小组成员的 Ferrieri 说。 “因此,植物需要大量的精力来投入通常用于其生长的宝贵资源来保护自己。 就像人体一样,植物健康的关键在于其血管系统在压力下的运作能力,并将宝贵的资源转移到不同的生长部位。”

在这项研究中,科学家使用由 MURR 的回旋加速器产生的放射性同位素碳 11 来帮助他们追踪烟雾如何影响向日葵的血管系统,或在整个植物中运输碳、水和微量营养素的系统。 Ferrieri 说,他们发现在经过液态烟雾处理的土壤中生长的向日葵叶子更大、更厚、更绿,而且看起来更不容易受到病虫害的侵袭。

“植物利用太阳的能量,固定二氧化碳并制造糖,利用它们的血管系统在整个植物中运输,”Ferrieri 说。 “通过将含有碳 11 的二氧化碳气体喂入一种常见的驯化向日葵品种中,我们能够使用放射成像技术绘制出糖分去向的物理图。 这使我们能够评估烟雾对血管运输的影响。”

MURR 的植物放射性示踪剂实验室主要包括一系列设备,这些设备在 30 多年后从美国能源部布鲁克海文国家实验室转移到 MU。 在实验室内,Ferrieri 一直在使用碳 11 以及 MURR 生产的其他放射性同位素来研究植物如何应对环境施加的压力。

这项研究的合著者 Mary Benoit 是 Ferrieri 在 MU 的前学生之一。 根据 Ferrieri 的建议,Benoit 在 MU 期间开始研究最初的主题。 Benoit 于 2022 年 5 月毕业后,Randi Noel 加入了 Ferrieri 的实验室继续研究。 Noel 是 Ferrieri 实验室的大二学生和现任本科生研究员,她表示,这段经历培养了她成为第一个了解新事物的好奇心的天性。

“我成为这项研究中可能对作物产生重大影响的人之一,这一事实真的很巧妙,”该研究的第一作者诺埃尔说,他也在攻读植物科学学士学位。

未来,Ferrieri 希望通过测试大豆等农作物来扩展这项研究。 他说,大豆可能是他们现有研究的自然延伸,因为它们与向日葵具有相似类型的血管系统,而且它们也容易患上各种疾病。

“叶枯病是一种由某种细菌引起的大豆病害,”Ferrieri 说。 “当农作物被耕回土壤中时,这些细菌可以越冬,使下一季的农作物容易受到同样的枯萎病的影响。 我们要做的是确定用液态烟雾处理土壤是否有可能保护植物免受这种枯萎病和其他病原体的侵害。”

Ferrieri 希望他的实验室的工作能够为全球粮食安全问题提供一种可能的解决方案,通过提供一种天然的替代农药来帮助农民提高作物抵御各种疾病的能力。 最终,他说这种方法可能有助于增加农民能够种植特定作物的数量。

“用烟液和烟气中普遍存在的某些化学成分进行处理可减少向日葵的韧皮部血管扇形性,从而促进生长,”发表在 国际分子科学杂志. MU 的 Stacy Wilder、Spenser Waller 和 Michael Schueller 也为这项研究做出了贡献。 Ferrieri 还要感谢为这项研究做出贡献的 MU 本科生团队。

部分资金由能源部提供,并通过密苏里大学由内部资金提供。 内容完全是作者的责任,并不一定代表资助机构的官方观点。


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