您当前的位置:首页 >> 科技中心 >> 科技进展 >> 种植业 >> 正文
利用量子点技术追踪花粉以提高作物授粉效率
日期:2019-03-18 作者:编译:赵静娟 来源:农科智库 点击:
     一名来自南非斯泰伦博斯大学(Stellenbosch University,SU)的传粉生物学家正在使用量子点追踪研究个体花粉粒的命运。一个多世纪以来,由于缺乏通用的花粉追踪方法,这一领域的研究一直停滞不前,现在则开辟出了一片新天地。
    在刊登于本周的《生态和进化方法》(Methods in Ecology and Evolution)上的一篇文章中,科尼尔·米纳尔(Corneile Minnaar)博士对这种新方法进行了说明。利用这一方法,传粉生物学家能够追踪从第一个传粉媒介到其终点的整个授粉过程,既包括成功转移到另一朵花的柱头上的过程,也包括途中遗失的过程。
    米纳尔表示,即便对于授粉过程已经进行了两百多年细致的研究,研究人员仍然无法确定大多数用显微镜才能看见的花粉粒在离开花朵之后究竟落在了何处。“植物会生成大量花粉,但是似乎90%以上的花粉都到不了柱头。小部分总算到达柱头的花粉,其间它们经历了怎样的旅程我们也不清楚,比如是哪种传粉媒介帮助了它们,以及是从哪里开始的?”
    米纳尔从2015年开始决定踏上一条许多其他科学家无功而返的道路,借由他在SU植物学和动物学系(Department of Botany and Zoology)的博士研究接受了这一挑战。
    “地球上的大多数植物都依赖昆虫进行传粉,包括30%以上我们食用的粮食作物。然而全球的昆虫数量正在急剧减少,这就迫切需要我们了解哪些昆虫能够对不同植物进行传粉,这样我就开始追踪花粉粒了。”他解释道。
    米纳尔看到一篇文章中讲到利用量子点追踪老鼠体内的癌症细胞,之后他想到了利用量子点追踪花粉粒的方法。量子点是体积微小的半导体纳米晶体,像人工原子一样行动。暴露在紫外线下时,会发出强烈的不同颜色的荧光。如果使用到花粉粒上,理论上量子点和“喜欢脂肪”(亲脂性)的配体会附着在花粉粒含有脂肪的外层上,即花粉鞘,然后量子点绚烂的颜色就能给花粉粒贴上独特的“标签”,追踪它们最后在哪里落地。
    下一步就是找到经济划算的方法,在视野立体显微镜下观察发出荧光的花粉粒。到了这一步,米纳尔使用的设备还是从家族经营的餐馆中拿的一支玩具笔,和从教授那里借来的一台小型紫外线LED灯。
    “我当时决定设计一个能放在立体显微镜下的荧光盒。而且我希望别人也能使用这种方法,所以我设计的荧光盒用3D技术就可以打印出来,成本大约5,000兰特,包括了所需的电子元件。”
    到目前为止,这一方法以及荧光激发盒都证明了是一种简单易行、并相对成本低廉的追踪个体花粉粒的方法。“我用量子点给植物的花药贴上标签,然后捕获了拜访过这些植物的昆虫并进行了研究,就能看到花粉被带到了哪里,哪些昆虫实际上携带了较多或较少的花粉。”
但是贴标签之后,仍然需要数小时的辛勤的计数和检查工作。米纳尔笑着说:“我想这三年里我可能已经数了有十几万颗花粉粒了。”
    作为SU植物学和动物学系布鲁斯·安德森(Bruce Anderson)教授的研究小组中的一名博士后,米纳尔将会继续利用这一方法调查研究该领域的未解之谜。
(来源:南非斯坦陵布什大学    北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
注:本网站为公益性网站,若单位或个人不同意刊载本信息请与本站联系。
 
 
版权所有:北京市农林科学院农业信息与经济研究所
电 话: 010-12396(按0转人工) 地 址:北京市海淀区板井曙光花园中路9号
京ICP证090834号 京ICP备09053977号 京公网安备11010802014047