发明西瓜更爱夜间生长

植物可衣着茎撒播感器

最近，浙江大学生物系统工程与食物科学学院IBE团队刘湘江、应义斌，信息与电子工程学院汪小知和农业与生物手艺学院胡仲远，为植物团结发明一款衣着式“电子皮肤”。时至今日，通过衣着电子装备监测心率、脉搏等，已经成为康健治理的主要一环。

这莳植物可衣着茎撒播感器，通过将柔性衣着电子手艺应用到植物体表，乐成在自然生长状态下，首次一连监测草本植物体内水分的动态传输和分派历程。同时，科研职员还发明植物果实生长与光相助用差别步的征象，这不但改变人们恒久以来对植物生长发育历程的基本熟悉，更将为作物高产育种及莳植手艺研发提供新的思绪。

这项研究，克日刊发在《先进科学》上。

柔性传感器实现植物心理监测

众所周知，血液是维持人体生运气动的主要物质，通过血液循环能够把人体所需要的种种营养物质，运输到各个组织和器官。

植物也有类似也“血液”的物质，被称为茎流，是植物在蒸腾作用、渗透势等内外部压力下茎秆中爆发的上升液流。茎流也是植物水分、养分、信号分子运输的载体。因此，实现对茎流的恒久实时监测就能够探讨植物生长历程水养分分派、信号传导以及植物对情形的响应机制等神秘。

然而，现有的茎流检测要领多为大型侵入式探测器，在丈量时会对植物造成物理危险，并且仪器体积大限制了它们在草本植物上的应用。很长一段时间内，科学界没有一种要领可以在自然生长状态下恒久监测植物茎流。

为相识决这一难题，来自浙江大学的智能生物工业装备立异团队（IBE）、智能传感与微纳集成团队、蔬菜种质立异与分子设计育种团队开展了跨学科交织研究，针对植物茎秆特殊的心理特征，使用芯片级的微纳加工工艺，制备了一莳植物可衣着式茎撒播感器。

记者看到，这款传感器薄如蚕翼，厚度仅0.01毫米，重0.24克，犹如“纹身”一样，能贴附在植物茎秆外貌举行茎流监测。

另一个工程难题是阻止传感器对植物生剃头生影响。研究团队通过特殊设计，使得植物正常生长发育所需的阳光、氧气、水和二氧化碳能够自由通过传感器，实现了传感器与植物的恒久“清静共处”，最终实现在自然生长状态下恒久视察茎流的目的。

“这项事情为以后研制植物可衣着传感器提供新的研究范式。”汪小知先容，未来怎样针对特定植物外貌结构和心理特征，设计制备可衣着传感器，怎样评估传感器对植物生长和心理的影响，都可以从他们的研究中找到手艺路径。

发明西瓜生长竟在夜晚生长

工欲善其事必先利其器，有了这么好的检测“传感器”，科研团队开展了一系列富厚的研究。

浙大科研职员在西瓜茎干上几个要害位点安排了茎撒播感器，恒久无损的视察了水分在西瓜叶片、果实、茎秆等差别器官上的动态分派情形。通过对茎流数据的剖析，研究团队首次发明了西瓜果实生长与光相助用差别步的征象。

西瓜果实绝大部份是水（95%左右），然而径撒播感器丈量发明：在白天只有少少部分水被运输入果适用于生长（5%），绝大部份水被叶片蒸腾作用消耗掉；可是到了夜间，险些所有的水分都被运输到果实，绝对茎流量相对日间增添了10倍。

“白天积累的光合产品导致的渗透势差应该是夜晚径流激增的主要缘故原由。同时，夜晚没有蒸腾作用消耗水分，促使大宗径流输入到西瓜果实，从而实现了果实的重量增添与体积膨大” 胡仲远体现，这一发明也间接证实西瓜果实生长主要在夜间。

这一发明改写了关于植物果实生长的古板熟悉。教科书中一样平常以为，植物生物量积累主要靠光相助用，而夜间以消耗生物量的呼吸作用为主。

这个反知识性的发明不但具有主要的科学价值，同时具有优异的应用远景。浙大科研团队体现，水是珍贵的农业资源，基于茎流对西瓜等耐旱作物体内水分运输和抗旱机理的剖析，将为全球干旱地区的农业生产、节水浇灌、抗旱作物选育提供了新理论依据和手艺支持。

该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发妄想、浙江省重点研发妄想的支持。

相关论文信息：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003642