生物学家找到了破解植物求救信号的方法,这有助于构建农作物的虫害和疾病预警体系。瑞士巴塞尔的一支农业科研团队运用机器学习技术,首次实现了对植物电生理信号的解读。研究团队负责人帕特里克·霍格表示,这些信号可以理解为植物在“喊疼”。
一百年前,植物学家就发现植物能在机体内传递电信号,但这些信号一直难以被人类理解。随着人工智能技术的发展,机器破译和解析海量数据的能力打破了这一壁垒。通过给植株接上电信号监测设备,研究人员安科·布赫霍尔茨发现植物并不总是“沉默”的。
研究团队进行了对照实验,第一组番茄植株暴露在土壤微型线虫环境中,第二组大豆植株被投放了椿虫群。通过持续监测植物电信号输出,并导入软件模型分析,科研团队精准锁定了植物遭受侵害时发出的电信号。由于常规手段很难及时察觉虫害,这一信号可能会成为至关重要的早期预警机制。
霍格指出,线虫蛰伏在土壤中,肉眼无法观测,只有当作物产量锐减时,人们才会察觉到它们的存在。而中南美洲常见的椿虫,其伤害往往也要待作物遭侵袭一周后才会显现。作为全球核心粮食作物之一,大豆占植物性蛋白供应量近半数,但每年有21%的大豆植株因害虫和疾病而损耗。布赫霍尔茨认为,这项新技术有望促进更精准、更温和的农药迭代。目前农场只能大量喷洒化学药剂,这种地毯式轰炸策略太粗放且缺乏针对性,治标不治本。
目前科学家只能判定植物是否处于应激状态,无法甄别侵害的来源。布赫霍尔茨已将解读电生理信号差异、准确判定“杀手是谁”纳入了下一步科研目标。如果能准确掌握作物遭受侵害的时间和病虫种类,农民只需要“对症下药”,施用专门药剂,便能定向清除病虫害。布赫霍尔茨表示,他们计划建立植物信号库,使其成为植物保护领域的实用工具。