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探秘逆境植物實驗室
[日期:2010-04-16]  來源:山東商報  作者:   發(fā)表評論(0)打印



    這是一個特殊的實驗室,它的四周由玻璃制成,看起來好像是一間巨大的溫室,里面擺放著各色植物,有的植物因為長期未澆水,已經(jīng)變得枯萎,有的植物則被特意種植在鹽堿土壤中,還有的植物則被放置在具有重金屬污染的土壤中。它們所有的生長繁殖都被記錄下來,進行科學研究。

  這就是逆境植物實驗室,用來觀察植物的抗逆性,并且進行各種轉(zhuǎn)基因?qū)嶒。近日,記者來到了山東師范大學生命科學學院,對山東省逆境植物重點實驗室進行了探訪。

 



  狗尾巴進入溫室

  在山師大生命科學學院樓前的空地上,記者見到了已經(jīng)建成一年之久的“山東省逆境植物重點實驗室”,據(jù)生命科學學院正在讀博士的侯蕾同學介紹,這只是逆境植物實驗室的一部分而已。

  記者走進這間實驗室發(fā)現(xiàn),里面擺滿了各種植物,有的植物因為缺水,梢已經(jīng)開始發(fā)黃枯萎,還有的培養(yǎng)皿中帶有一些白色的結(jié)晶顆粒。

  “這些都是實驗室要用的植物,”侯蕾向記者解釋說,為了研究植物的抗逆性,實驗室會專門針對不同的植物進行模擬生態(tài)繁殖。比如說有的植物會種植在富含鹽堿的土壤中,有的植物則要種植在干旱的土壤中。更讓記者驚訝的是,在溫室的一角,記者居然發(fā)現(xiàn)了大量的狗尾巴草,而它們則是實驗室進行抗逆實驗的一部分!拔覀兘o予這些狗尾巴草各種惡劣的環(huán)境,觀察它們對惡劣的環(huán)境所產(chǎn)生的應變反應。”

  除了進行模擬自然條件下惡劣的生長環(huán)境外,實驗室的工作人員跟教授們還在進行著各種嘗試,比如通過各種特殊的燈光模擬紫外線對植物進行光照,考察植物的反應;或者是可以降低或提升溫度,觀察植物的生長變化等等。“事實上所謂的逆境實驗室,就是給植物極其惡劣的生存環(huán)境,逼迫促使它們在生長中對這些環(huán)境產(chǎn)生應對能力!焙罾俑嬖V記者說,對于植物來說,當它們遭遇到嚴酷的逆境時,往往會產(chǎn)生一些意想不到的突變:“不可能每一株植物都會產(chǎn)生基因的突變,但是總會有一小部分的植物能夠適應突變的環(huán)境,生存下去!比绻猛ㄋ椎脑捳f,就是人為的促進植物進行進化。

  未來用海水種植水稻?

  那么逆境植物實驗室將為科學家們提供什么樣的幫助呢?或許我們可以從山師大的博士生導師張慧所描述的場景里窺得一二。

  “我們都知道現(xiàn)在地球的淡水資源在減少,那么將來淡水不夠用了怎么辦?我們可以用海水來灌溉農(nóng)田!睆埢巯蛴浾呙枋隽诉@樣一種情況:在未來的數(shù)年間,我國沿海各省將會在海邊修建大量的水利工程,蔚藍色的海水被引入內(nèi)陸地區(qū),經(jīng)過河道或者專用的管道,然后送到水稻田中進行大面積的灌溉。

  這些生活在蔚藍色海水中的水稻,像普通的水稻一樣生長,發(fā)芽,最后結(jié)果,然后被收割機收割,最終送上我們的餐桌;而困擾我們的干旱和沙漠也得到了有效的治理,一株株特殊的植物開始在干旱的沙漠中快速生長,原本漫天的黃沙變成了綠洲;原本懼怕低溫的農(nóng)作物開始在北方不斷的生長發(fā)育,威脅到我們身體的重金屬污染也因為一些特殊植物的出現(xiàn)而被分解消化。

  “這么說可能大家覺得是在癡人說夢,但是對于我們這些研究植物抗逆性的專家來說,這個夢想已經(jīng)距離現(xiàn)實越來越近了!睆埢劭隙ǖ母嬖V記者說。

  喝鹽水長大的滿天星

  張慧為何會如此確信海水種植水稻不是夢想呢?記者在逆境植物實驗室中找到了答案。

  在實驗室的溫室中,一種特殊的植物被大量培育,其土壤中含有大量的鹽分,經(jīng)過仔細觀察記者發(fā)現(xiàn),這些植物的表面都有著層層的白色顆粒,“這些白色的東西就是土壤中的鹽分。”張慧告訴記者說,這種植物叫做補血草(即俗稱的滿天星)。與其他植物不同,補血草本身具有一種分泌鹽分的能力,“這就好比我們?nèi)祟,劇烈運動時,我們的汗腺會排出大量的汗水,補血草本身也具有這種類似汗腺的東西。”當實驗室的工作人員用含鹽量高的水去灌溉補血草時,它們會把鹽分通過根莖吸收,然后通過葉子表面的“汗腺”把其中的鹽分排出體外,從而得以繼續(xù)生存。

  如今,張慧正帶領著自己的學生培育大量的補血草,然后在顯微鏡下將補血草葉面的“汗腺”分離出來進行觀察,“為什么補血草會有這種汗腺,而其他植物沒有呢?我們可以通過DNA的對比,發(fā)現(xiàn)其汗腺出現(xiàn)的原因,然后嘗試著去把這種DNA鑲嵌到水稻中去,讓水稻也具有排泄鹽分的能力!

  張慧告訴記者說,世界上已經(jīng)有很多科學家在研究類似的問題,“大家都在嘗試著使用海水去灌溉植物,因為在未來淡水資源會越來越珍貴,所以如何利用海水是一個很重要的課題。”

  “在不同的環(huán)境下,植物會表現(xiàn)出各種抗逆性,比如說抗旱、抗鹽堿、抗低溫或者抗高溫等等,這些都是植物的抗逆性!睆埢鄹嬖V記者說,我國一直很重視農(nóng)業(yè)發(fā)展,因此在研究植物的抗逆性上投入了很大的資金:“希望我們通過植物的逆境實驗,能夠培育出抗旱、抗鹽堿、抗低溫或者是抗高溫之類的植物,來改變生態(tài)環(huán)境,加大農(nóng)業(yè)的發(fā)展力度!

  可以分解重金屬的植物

  “除了可以培育出抗旱、抗鹽堿、抗低溫高溫的植物外,我們還可以利用植物的抗逆性來分解重金屬污染!睆埢鄹嬖V記者說,由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動日益增多,造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤中,引起嚴重的環(huán)境污染。

  “比如說蔬菜,前一段時間就有新聞報道說某些地方的蔬菜重金屬污染超標,但是某些植物對于重金屬有分解作用!睆埢鄹嬖V記者說,在一些富含重金屬的礦山附近,往往會生長著一些植物,這些植物對于重金屬污染已經(jīng)有了分解能力:“我們可以通過模擬礦山或使用重金屬污染的土壤培育一些植物,然后觀察它們對重金屬的抗逆性,根據(jù)它們的變化來選擇出可以分解重金屬的物種進行研究,然后培育出可以分解重金屬或者是抵抗重金屬的植物!

  名詞解釋:植物抗逆性

  “任何一種植物,都具有抗逆性!鄙綎|師范大學博士生導師張慧告訴記者說,所謂的植物抗逆性,是指植物所具有的抵抗不利環(huán)境的某些性狀!芭e個簡單的例子,仙人掌可以在極度缺水的沙漠中存活,海南的紅樹林可以長期生活在海水中等等,這都是植物所具備的抗逆性!

  張慧告訴記者說,在遙遠的遠古時期有很多的植物,當?shù)貧ひ驗檫\動而發(fā)生改變時,這些植物的生存環(huán)境也發(fā)生了劇烈變化:有的時候因為大陸的抬升,造成了氣候的濕潤和溫度的降低,有時候地面的凹陷,導致了河水海水的倒灌,在環(huán)境的劇烈變化下,大批的植物因為無法適應突變的環(huán)境而死去,但是也有少數(shù)植物,雖然其生理活動遭到了重創(chuàng),但是卻頑強的活了下來。

  周圍生存環(huán)境的劇變依然在延續(xù),這些頑強生存下來的植物開始逐漸的適應這些環(huán)境,于是它們繼續(xù)開始繁殖,其體內(nèi)的基因也開始逐漸變化,最后直至完全適應了現(xiàn)有的生存環(huán)境。“一些植物可以采取不同的方式去抵抗各種脅迫因子,這就是植物的抗逆性!睆埢鄹嬖V記者說,正是因為植物具有這種抗逆性,才能夠不斷的適應環(huán)境,經(jīng)過數(shù)千萬年的不斷進化,形成了如今我們所看到的各種植物。

  “當然,正因為植物具有抗逆性,它們的其他方面就會減弱,比如說仙人掌,雖然耐旱耐高溫,但是生長緩慢!睆氖轮参锟鼓嫘曰蜓芯慷嗄甑膹埢鄄挥傻酶锌煳镏鞯纳衿妫骸斑@就好像人一樣,你的某一方面突出的同時,另一方面可能就會弱化,所以說我們這個世界沒有全能型人才就是這個原因! (本文來源:山東商報 )

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