生物學(xué)家找到了破解植物求救信號(hào)的方法,這有助于構(gòu)建農(nóng)作物的蟲害和疾病預(yù)警體系。瑞士巴塞爾的一支農(nóng)業(yè)科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)了對植物電生理信號(hào)的解讀。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人帕特里克·霍格表示,這些信號(hào)可以理解為植物在“喊疼”。
一百年前,植物學(xué)家就發(fā)現(xiàn)植物能在機(jī)體內(nèi)傳遞電信號(hào),但這些信號(hào)一直難以被人類理解。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器破譯和解析海量數(shù)據(jù)的能力打破了這一壁壘。通過給植株接上電信號(hào)監(jiān)測設(shè)備,研究人員安科·布赫霍爾茨發(fā)現(xiàn)植物并不總是“沉默”的。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了對照實(shí)驗(yàn),第一組番茄植株暴露在土壤微型線蟲環(huán)境中,第二組大豆植株被投放了椿蟲群。通過持續(xù)監(jiān)測植物電信號(hào)輸出,并導(dǎo)入軟件模型分析,科研團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)鎖定了植物遭受侵害時(shí)發(fā)出的電信號(hào)。由于常規(guī)手段很難及時(shí)察覺蟲害,這一信號(hào)可能會(huì)成為至關(guān)重要的早期預(yù)警機(jī)制。
霍格指出,線蟲蟄伏在土壤中,肉眼無法觀測,只有當(dāng)作物產(chǎn)量銳減時(shí),人們才會(huì)察覺到它們的存在。而中南美洲常見的椿蟲,其傷害往往也要待作物遭侵襲一周后才會(huì)顯現(xiàn)。作為全球核心糧食作物之一,大豆占植物性蛋白供應(yīng)量近半數(shù),但每年有21%的大豆植株因害蟲和疾病而損耗。布赫霍爾茨認(rèn)為,這項(xiàng)新技術(shù)有望促進(jìn)更精準(zhǔn)、更溫和的農(nóng)藥迭代。目前農(nóng)場只能大量噴灑化學(xué)藥劑,這種地毯式轟炸策略太粗放且缺乏針對性,治標(biāo)不治本。
目前科學(xué)家只能判定植物是否處于應(yīng)激狀態(tài),無法甄別侵害的來源。布赫霍爾茨已將解讀電生理信號(hào)差異、準(zhǔn)確判定“殺手是誰”納入了下一步科研目標(biāo)。如果能準(zhǔn)確掌握作物遭受侵害的時(shí)間和病蟲種類,農(nóng)民只需要“對癥下藥”,施用專門藥劑,便能定向清除病蟲害。布赫霍爾茨表示,他們計(jì)劃建立植物信號(hào)庫,使其成為植物保護(hù)領(lǐng)域的實(shí)用工具。
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