水是如何在植物中循环的?betway88体育官网科学家观察实时摄取

“这项创新技术是植物科学领域真正的游戏规则改变者，它使研究人员第一次能够在活的植物组织中以细胞和秒级的尺度观察水的运动。”马尔科姆·班尼特

对于使用非侵入性方法的研究人员来说，试图精确地可视化植物是如何吸收水分的，并了解使水分流经或被不同细胞组织储存的过程，一直是一个难题。现在，诺betway88体育官网丁汉大学的科学家们通过使用一种基于诺贝尔奖得主拉曼散射技术的新成像方法，成为世界上第一个实时观察植物根系如何吸收水分的人，这种方法为帮助识别未来的抗旱抗洪作物提供了潜力。

观察实时过程

研究负责人、光学和光子学研究小组的凯文·韦伯博士解释说:“为了在不损害植物的情况下观察活植物的水分吸收，我们应用了一种敏感的、基于激光的光学显微镜技术，以非侵入性地观察活根内的水运动，这是以前从未做过的。

“从根本上说，植物能够茁壮成长并成为高产作物的过程是基于它吸收水分的能力以及它对这一过程的管理能力。水在植物组织中作为营养物质、矿物质和其他生物分子的溶剂发挥着重要作用。我们已经开发了一种方法，可以在单细胞水平上观察这个过程。我们不仅能看到水在根部上升，还能看到水在哪里流动，如何流动。

“养活世界上不断增长的人口已经是一个问题。气候变化正在导致地球上瀑布的模式和密度发生巨大变化，导致洪水或干旱地区的作物种植出现问题。通过选择能够更好地应对压力的植物，我们的目标是通过了解和使用在任何特定环境下(无论多干或多湿)都能最高产的、生存几率最大的植物品种，来提高全球粮食产量

这项由Leverhulme信托基金资助的研究结果首次证实，水分的吸收受到根的中心组织的限制，而水血管位于根的中心组织内部。

应对气候变化挑战

该研究的联合负责人、大学植物科学教授马尔科姆·贝内特(Malcolm Bennett)说:“这项创新技术是植物科学领域真正的游戏规则改变者，它使研究人员首次能够在活的植物组织中以细胞和秒级尺度观察水的运动。这有望帮助我们解决一些重要的问题，比如——植物是如何“感知”水分的可用性的?这个问题的答案对于设计更好地适应我们面临的气候变化和天气模式变化的挑战的未来作物至关重要。”

该研究小组目前正在与欧盟和英国的合作伙伴一起竞标欧洲研究委员会的协同拨款，以使对水分吸收和抗旱性的研究成为一种新的工具，帮助选择和理解特定作物如何与特定的当地生长条件相匹配。

他们目前也正在将这些相同的方法移植到人类细胞上，以在更小的范围内理解完全相同的过程。

研究结果发表在《自然通讯》杂志上，题为“细胞分辨率下植物根的无创水动力成像”(DOI 10.1038/s41467-021-24913-z)。

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