第一次 科学家直接观察到植物吸收水的过程

植物和人类都需要水，但它们究竟是如何通过木质部组织吸取雨水的仍然是一个有点神秘的问题，因为试图直接观察会破坏这一过程。

诺丁汉大学物理学家弗拉维乌斯??帕斯卡特的团队以一种新的方式应用温和的成像技术，实时观察植物喝水时的内部运作。

诺丁汉大学的电生理学家 Kevin Webb 说：“我们开发了一种方法，可以让我们在单细胞水平上观察这个过程。我们不仅可以看到水在根部上升，而且还流向水流的位置和方式。

水不仅是植物本身所必需的，也是在整个生命结构中运输其他养分、矿物质和重要生物分子的载体。植物如何有效地引导珍贵的液体流动，对其抵御恶劣环境条件的能力有着巨大的影响。

Webb 解释说：“为了在不损坏植物的情况下观察活植物的吸水情况，我们应用了一种灵敏的、基于激光的光学显微镜技术，以非侵入性的方式观察活生物的根部。水上运动，以前从未做过。

通过检测光子如何从窄激光源散射，拉曼显微光谱提供实时分子级成像。在自然条件下，不需要分子标记。

这种技术非常灵敏，它可以检测分子之间的质量和方向。这意味着可以通过使用与环境不相容的分子来提供对比度 - 在这种情况下，使用称为重水的氧化氘代替普通水。氘是氢的同位素。它有一个中子和普通氢的孤质子，它的质量增加了一倍。

重水的性质虽然略有不同，但与普通水足够相似，生理上不会发生变化。

在扫描研究人员研究最多的植物——拟南芥（Arabidopsis thaliana）的根部后80秒内检测到重水的脉冲信号。研究小组交替将开花植物暴露在普通水和重水中，以观察“新”水如何穿过植物组织。

奇怪的是，研究人员只检测到根部内部吸入的水分，而输送水分的根组织木质部就在这里。这表明在开始时，水从根部上升到植物的其余部分。该过程不与周围的组织共享。

研究人员认为，这意味着工厂内部存在“两个水世界”，第二轮水扩散系统将水分配给这些外部组织。

能够观察到这一过程将有助于我们了解植物的生理机能，并为我们面临的动荡未来提供更好的作物规划。

“我们的目标是通过了解和使用具有最佳生存机会的植物品种来提高全球粮食生产力，这些植物品种可以在任何特定环境中发挥最大生产力。”

Pascut 团队正在开发一种便携式成像技术，以方便实地研究。他们还相信这项技术可以用于医疗保健监测设备，即使我们的细胞比植物的细胞小得多。

但就目前而言，“这有望帮助我们解决一些重要问题，例如——植物如何‘感知’水的可用性？”诺丁汉大学的植物科学家马尔科姆·贝内特解释说。

“这个问题的答案对于设计未来作物以更好地适应气候变化和不断变化的天气模式所面临的挑战至关重要。

这项研究发表在 Nature Communications 上。