對于過敏患者，授粉期是一個艱難的時期，而對于植物來說，它是重現(xiàn)的機會：除了風之外，特別是昆蟲將花粉從一朵花帶到另一朵花來授粉它們。在這種運輸過程中，花粉必須反復附著和分離不同的表面。迄今為止，基礎粘合機制迄今尚未研究過?，F(xiàn)在，基爾大學動物研究所的科學家發(fā)現(xiàn)這些機制遠比以前假設的復雜得多。它們根據(jù)接觸的持續(xù)時間和表面的微觀結構而不同。他們在本期“皇家學會學報”雜志上發(fā)表的研究報告他們首次在植物的接受雌性部分發(fā)現(xiàn)了一種獨特的花粉夾持機制。結果可以為藥用物質(zhì)的運輸提供重要的知識，并且鑒于昆蟲種群的驚人下降，可以為農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的替代戰(zhàn)略的制定提供重要的知識。

花粉：全方位的粘合劑天賦

發(fā)癢的鼻子，紅眼睛，不斷打噴嚏的材料科學家Shuto Ito患有嚴重的花粉過敏癥。為了更多地了解花粉散布的過程，他離開了他的家鄉(xiāng)日本，在基爾大學的斯坦尼斯拉夫·戈爾布教授的指導下研究花粉的粘性特性。仿生學研究員戈爾布及其工作組“功能形態(tài)學和生物力學”研究了植物和動物的特殊能力，以及如何人工模仿它們。

“如果花粉是由昆蟲從花朵運到花朵，它會遇到三種不同類型的表面，它必須附著在其上然后再分離。我們想找出哪種粘合機制能夠?qū)崿F(xiàn)這一點，”戈爾布解釋說。博士研究員Ito使用Hypochaeris radicata作為模型物種Hypochaeris radicata，也稱為普通貓耳(或假蒲公英)來研究這些機制。復合植物家族中的這一物種在整個北半球從春季到深秋開花。與許多其他植物一樣，黃色花朵上的花粉上覆蓋著一種叫做pollenkitt的油性物質(zhì)。“到目前為止，科學家們認為pollenkitt具有中心粘附功能。但我們發(fā)現(xiàn)，在某些條件下，它的表現(xiàn)恰好相反。

檢查花粉之旅的起點和終點

在他們目前的研究中，科學家們集中在植物的兩個部分，這對授粉最重要。它們代表了授粉的起點和終點：在花的風格上，花粉粒在被昆蟲擦掉之前呈現(xiàn)。在風格的上端，進入的花粉粒落在柱頭上。

通過原子力顯微鏡，科學家們測量了花粉在Hypochaeris radicata中對花柱和柱頭的粘附程度。他們發(fā)現(xiàn)植物的兩個部分都具有非常明顯的粘附特性，這些特性在授粉過程中會發(fā)生變化。因此，柱頭上的花粉粘附增加，而樣式上的花粉粘附相當受限制。新鮮花粉在柱頭表面上的粘附力在180秒的接觸時間內(nèi)顯著增加了11.9倍，而新鮮花粉在花柱表面上的粘附力僅增加了2.7倍。

進化過程中的最佳調(diào)整

“我們假設在進化過程中，植物的兩個部分已經(jīng)發(fā)揮了不同的功能，以優(yōu)化授粉過程，”Ito解釋道。如果作為授粉起點的風格上的附著力增加，則花粉粒不能脫落。相反，柱頭增加了其粘附性能并且一旦與花粉粒接觸就保持花粉粒的保持。“在柱頭上新發(fā)現(xiàn)的花粉夾持機制可能通過將花粉錨定在柱頭上直到受精發(fā)生來確保植物繁殖”伊藤繼續(xù)說道。

科學家們認為植物兩部分的不同特性是由于它們的表面結構不同以及表面分泌液體的存在與否，這可以從電子顯微鏡的分辨率看出。他們用Cryo掃描電子顯微鏡檢查植物的休克冷凍樣品。在這種情況下，樣品保持其原始結構，甚至可以在高分辨率圖像中觀察到諸如柱頭上的分泌液體之類的流體。

可以對涂層工藝和運輸藥物的新見解

“如果我們能夠發(fā)現(xiàn)可以控制微粒和表面這種相互作用的機制，我們就可以得出涂層和印刷過程，藥物運輸或呼吸系統(tǒng)疾病治療的結論，”戈爾布懷疑道。也許有一天花粉過敏患者的特殊過濾器。