植物变身危险化学品探测器

如果您的室内植物告诉您您的水不安全怎么办?科学家们距离实现这一愿景又近了一步，他们成功地改造了一种植物，使其在禁用的有农药存在下将甜菜变成。

为了实现这一目标，加州大学河滨分校的研究人员必须解决一个工程难题：如何使植物能够感知环境中的化学物质并做出反应，而不损害其在所有其他方面正常运作的能力。

“这里最重要的部分是我们在不改变植物天然代谢的情况下创造了一种环境传感器，”加州大学河滨分校化学与环境工程副教授 Ian Wheeldon 说。“以前，生物传感器组件会扰乱植物向光生长的能力，或者在受到压力时停止用水。这不会。”

一篇详细介绍这一成就背后的化学原理的新论文已发表在《自然化学生物学》杂志上。工程过程从一种称为脱落酸(ABA)的蛋白质开始，它可以帮助植物适应环境中的压力变化。

干旱期间，土壤干燥，植物产生 ABA。其他蛋白质(称为受体)可帮助植物识别 ABA 并做出反应。这反过来又告诉植物关闭叶子和茎上的毛孔，从而减少水分蒸发，植物就不太可能枯萎。

去年，研究小组证明 ABA 受体蛋白可以通过训练与 ABA 以外的化学物质结合。现在，研究小组已经证明，一旦受体与另一种化学物质结合，甜菜植物就会变成。

在这次演示中，该团队使用了谷硫磷，这是一种在许多地方被禁用的农药，因为它对人类有。“与我们一起工作的人们正试图从远处感知环境中化学物质的信息，”加州大学河滨分校植物细胞生物学教授肖恩·卡特勒说。“如果你有一片这样的区域，它们变成，从视觉上看，这将是非常明显的。”

作为同一实验的一部分，研究小组还展示了将另一种生物体转变为传感器的能力：酵母。研究小组能够同时显示酵母对两种不同化学物质的反应。然而，这在植物中尚不可能。

“如果我们最终能够设计出一种能够检测 100 种禁用农药的一站式工厂，那就太好了，”卡特勒说道。“可以堆叠的越多越好，特别是对于涉及环境健康或国防的应用。但目前我们可以为这些新的传感能力设计的东西是有限的。”

需要明确的是，这些植物并未进行商业种植。这需要监管部门的批准，而这需要很多年的时间。这也是一项新技术，在应用于农田或现实世界的其他地方之前需要解决一系列问题。然而，这一发现开启了可能性。

“这篇论文展示了植物对一种化学物质的视觉反应。我们正试图能够感知环境中的任何化学物质，”卡特勒说。“供水系统中还有其他农药，还有避孕药或百忧解等药物，人们担心会接触到这些物质。这些应用现在触手可及。”

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