神奇的 “植物創可貼”

嚴穹

難治的“黃龍病”

人類世界正因新冠肺炎而舉步維艱的同時，還有幾種流行性疾病正在危害著全球的農作物，使柑橘、橄欖和香蕉等水果的生產處于危險之中。

比如，在美國的“陽光之州”佛羅里達——這里貢獻了美國80%的橙汁產量，每個柑橘園都有大約一半的果樹染上來自亞洲的致命流行病，稱作“黃龍病”或“柑橘綠化癥”?；疾『螅麡涞臉涓兊没危~子比正常狀態短兩厘米，而且開始發黃。完全長成的柑橘還是青色的，它們本來應該像壘球那么大，但現在卻只有乒乓球大小。發育不良的果實將提前墜落并腐爛，然后整個樹株會慢慢死亡。

佛羅里達的柑橘園是“黃龍病”最嚴重的地方。更令人擔憂的是，這種疾病還傳播到了世界其他地方，包括墨西哥、印度、巴西和非洲南部，并感染了多種作物，造成了數百億美元的損失。

科學家經過研究發現，“黃龍病”是由一種名為“亞洲柑橘木虱”的昆蟲傳播的，它攜帶致病細菌進入植物體內，專門感染植物循環系統中的韌皮部，尤其是根部。傳統的治療方法很難達到這些部位，大多數農藥只是簡單地噴灑或涂抹在植物的葉子或莖上，抗菌化合物很難通過循環系統運輸到植物的根部。

為了對抗“黃龍病”、挽救果樹，雖然科學家可以培育抵御“黃龍病”的轉基因數株，但這會讓水果消費者避而遠之。相比之下，改進農藥的使用方式或許才是更好的辦法。于是，就讀于麻省理工學院的中國生物醫學博士曹云騰，想到了一個好方法——給植物貼上“創可貼”。

神奇的“創可貼”

所謂的“植物創可貼”，其實是一種微針貼片。

在人類醫療中，微針貼片已經有了廣泛的應用。它通常含有一個小小的方塊晶片，晶片上面布滿了密密麻麻、細小尖銳的微型針頭。這些針頭由角蛋白、絲蛋白等絲質材料制成，內含藥物。當微針貼片貼在身體上時，會無痛地刺破皮膚表層，然后，針頭緩慢溶解，漸漸將藥物釋放到皮膚細胞間的間隙液中，進而使其進入血液。與傳統的打針注射相比，微針貼片的疼痛感要小得多，對患者造成感染或其他傷害的風險較小，而且可以持續釋放藥物，增加療效，因而深受患者歡迎。

考慮到微針貼片的上述優點，曹云騰發明了一種植物微針貼片，可以貼在大型植物的莖、葉、根或其他部位，將殺蟲劑、農藥等物質直接送入它們的循環系統中，提高吸收效率。雖然植物微針也是用絲質材料制作的，但是與人類所用的材料并不相同。這是因為植物體內的水分通常比人類少，所以微針在溶解時需要一些幫助。為此，制成的成品植物微針需要具有較強的親水性（吸水性），以便更好地利用水分。但與此同時，植物微針仍然需要足夠堅韌，才能刺破植物的表皮。與人類微針貼片一樣，相比于對植物進行傳統的皮下注射，使用植物微針的方式對植物的傷害也沒有那么大。

在實驗中，植物微針已經被成功用于向煙草植物和西紅柿中注入熒光粒子，隨后可以看到熒光粒子從植物的莖部移動到葉子和根部。除了運送抗生素或者營養素，植物微針還被證明有很多用途，它可以幫助科學家理解植物中的運輸現象，也可以用來運送基因，以此改造植物。

到目前為止，植物微針是一種精密設備的實驗室技術，曹云騰希望它在農業大規模使用，以對抗“黃龍病”。所以，他所在的研究小組利用一種安裝在小型無人機上的玩具槍進行了田間應用測試，玩具槍能夠將植物微針射入田間植物中。如果實驗效果良好，那么在將來，植物微針將用于大規模的農業自動化生產中。