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新鲜!“房车”里育种,全球各纬度植物可生长
2021/10/19 16:54  新华报业网  

  交汇点讯 外形似“房车”,透过“车窗户”可以看到里面透出的紫光、红光、蓝光。走入“房车”内,一排排堆叠的架子上紫苏、迷迭香、火绒草冒出新芽。原来这是位于无锡的安利(中国)植物研发中心内的植物工厂,在这里,全球各维度的植物都可以得到培育,充满科幻感与未来感。

  “在植物工厂,我们可以通过高精密度环境智能计算机,电子传感系统控制温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件,实现农作物连续高效生产。”安利(中国)植物研发中心科研人员李廷钊博士介绍,在实验室里,植物不是生长在土壤中的,而是在水中和空气中。科研人员可以通过精准控制各类参数,同时又因为实验室是无虫无菌的,植物可以生长得又快,品质又高。

  在植物工厂内处处都暗含科技含量。李廷钊指着提供光照的灯说:“灯的核心是芯片,能够激发精准光谱,同时光电转化效率也很高。”此外,在营养液箱、种植台面等各个地方都配置有各种类型的传感器,帮助科研人员捕捉营养成分的变化、光照的变化、甚至是植物体内活性物质的变化。传感器传回的数据在电脑端汇总,分析,建模,最终实现无人化管理生产。

  “打造这一植物工厂的主要目的之一就是快速育种。”在室外育种,一般作物顺利的话,至少要经历10年以上的时间才能完成。而在这里,一年可以做到5-6代,极快地加速了育种进程,尽快满足社会需求。

  记者在植物工厂内看到,这里探索性地种植了很多中草药植物。根据植物生长的不同需求,在光照、营养液等几方面都实行个性化定制。在户外,植物接受光照,太阳光既是植物光合作用的能量来源,也是植物多种生理活动的刺激信号。

  “植物能够吸收的太阳光就是我们眼睛能够看到的可见光(红橙黄绿青蓝紫)波段范围。”李廷钊举例,其中,植物能够吸收利用的主要是红光和蓝光,像橙光、绿光利用率就很低。而远红光,紫外线等又主要起到信号/刺激作用。合理的光谱组成除了可以提高光合作用本身的效率,更重要的是调节植物生长。所以在植物的不同生长阶段,科研人员会将光照方案着力于无害且高效地调整植物生长模式,包括初级代谢产物的生产分配和次级代谢产物的富集,以此达到生产目标并节省能源消耗。

  李廷钊进一步解释,在植物生长和代谢的过程中,光的不同波长,还可以调控次生代谢物(植物营养素)的合成及“产量”。何为次生代谢呢?科学家将植物的新陈代谢分为初生代谢和次生代谢。初生代谢是指植物通过光合作用产生糖类,糖类经过不同的途径分解利用,产生诸如蛋白质、脂类等物质;次生代谢则是能量分解的代谢,植物在生长过程中会遇到各种各样的威胁,比如高温和暴晒让他们失去水分,低温和寒冷会让他们凋零等等。植物和环境做斗争的方法是通过各种化学反应——消耗体内宝贵的能量,合成例如萜类,酚类以及含氮化合物,这就是植物在环境胁迫下催生出来的次生代谢产物。

  次生代谢物离我们并不远,安利(中国)植物研发中心科研人员马小明介绍,如人参中的次生代谢物皂苷可以缓解疲劳、改善记忆;甘草中的次生代谢物甘草酸具有抑菌消炎、保肝解毒的功效。“所以通过调整光的波长,让植物的次生代谢物含量更丰富,我们就可以培育更多优质原料,为消费者提供更多优质的产品。”

  新华日报·交汇点记者 沈峥嵘 蒋明睿 实习生 陈晓颖

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责编:刘艳元

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