在植物的接受雌性部分发现了一种独特的花粉夹持机制

对于过敏患者，授粉期是一个艰难的时期，而对于植物来说，它是重现的机会：除了风之外，特别是昆虫将花粉从一朵花带到另一朵花来授粉它们。在这种运输过程中，花粉必须反复附着和分离不同的表面。迄今为止，基础粘合机制迄今尚未研究过。现在，基尔大学动物研究所的科学家发现这些机制远比以前假设的复杂得多。它们根据接触的持续时间和表面的微观结构而不同。他们在本期“皇家学会学报”杂志上发表的研究报告他们首次在植物的接受雌性部分发现了一种独特的花粉夹持机制。结果可以为药用物质的运输提供重要的知识，并且鉴于昆虫种群的惊人下降，可以为农业和粮食生产的替代战略的制定提供重要的知识。

花粉：全方位的粘合剂天赋

发痒的鼻子，红眼睛，不断打喷嚏的材料科学家Shuto Ito患有严重的花粉过敏症。为了更多地了解花粉散布的过程，他离开了他的家乡日本，在基尔大学的斯坦尼斯拉夫·戈尔布教授的指导下研究花粉的粘性特性。仿生学研究员戈尔布及其工作组“功能形态学和生物力学”研究了植物和动物的特殊能力，以及如何人工模仿它们。

“如果花粉是由昆虫从花朵运到花朵，它会遇到三种不同类型的表面，它必须附着在其上然后再分离。我们想找出哪种粘合机制能够实现这一点，”戈尔布解释说。博士研究员Ito使用Hypochaeris radicata作为模型物种Hypochaeris radicata，也称为普通猫耳(或假蒲公英)来研究这些机制。复合植物家族中的这一物种在整个北半球从春季到深秋开花。与许多其他植物一样，黄色花朵上的花粉上覆盖着一种叫做pollenkitt的油性物质。“到目前为止，科学家们认为pollenkitt具有中心粘附功能。但我们发现，在某些条件下，它的表现恰好相反。

检查花粉之旅的起点和终点

在他们目前的研究中，科学家们集中在植物的两个部分，这对授粉最重要。它们代表了授粉的起点和终点：在花的风格上，花粉粒在被昆虫擦掉之前呈现。在风格的上端，进入的花粉粒落在柱头上。

通过原子力显微镜，科学家们测量了花粉在Hypochaeris radicata中对花柱和柱头的粘附程度。他们发现植物的两个部分都具有非常明显的粘附特性，这些特性在授粉过程中会发生变化。因此，柱头上的花粉粘附增加，而样式上的花粉粘附相当受限制。新鲜花粉在柱头表面上的粘附力在180秒的接触时间内显着增加了11.9倍，而新鲜花粉在花柱表面上的粘附力仅增加了2.7倍。

进化过程中的最佳调整

“我们假设在进化过程中，植物的两个部分已经发挥了不同的功能，以优化授粉过程，”Ito解释道。如果作为授粉起点的风格上的附着力增加，则花粉粒不能脱落。相反，柱头增加了其粘附性能并且一旦与花粉粒接触就保持花粉粒的保持。“在柱头上新发现的花粉夹持机制可能通过将花粉锚定在柱头上直到受精发生来确保植物繁殖”伊藤继续说道。

科学家们认为植物两部分的不同特性是由于它们的表面结构不同以及表面分泌液体的存在与否，这可以从电子显微镜的分辨率看出。他们用Cryo扫描电子显微镜检查植物的休克冷冻样品。在这种情况下，样品保持其原始结构，甚至可以在高分辨率图像中观察到诸如柱头上的分泌液体之类的流体。

可以对涂层工艺和运输药物的新见解

“如果我们能够发现可以控制微粒和表面这种相互作用的机制，我们就可以得出涂层和印刷过程，药物运输或呼吸系统疾病治疗的结论，”戈尔布怀疑道。也许有一天花粉过敏患者的特殊过滤器。

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