Nature、Science关注：与众不同的玫瑰花

　　

生物通报道  每朵玫瑰皆有刺——但种植在瑞典一家实验室中的玫瑰还有晶体管及电极。来自瑞典林雪平大学的研究人员通过整合植物相容性电子材料构建出了一些仿生玫瑰花。其中一种改造玫瑰茎中贯穿着简单的数字电路：另一种玫瑰在施加电压时叶子会改变颜色（延伸阅读：一水解酶对玫瑰花香形成至关重要 有助培育更香玫瑰 ）。

这些科学家们希望为生物学家生成一些记录或调控植物生理学的工具——这一植物相当于电子起搏器一类的医疗植入体。该研究的领导者、林雪平大学材料科学家Magnus Berggren说，电子元件也可能成为在不改变DNA的情况下操控植物的一种途径。这项研究发布在《Science Advances》杂志上。Nature和Science网站均对这一突破性的成果进行了热点新闻报道。

一些材料学家表示，他们喜欢Berggren的创造力，但却不知道如何完成这些实验。斯坦福大学的鲍哲楠（henan Bao）说：“这看起来很酷，但我却不知道其意味着什么。但我猜是科学与科学好奇心。”卡耐基梅隆大学生物医学工程师Christopher Bettinger从事可食用和可生物降解电子材料开发研究，他称赞这项工作“很酷，有趣且发人深思。”

仿生植物并非是一个新概念。去年，麻省理工学院的化学工程师Michael Strano就发现，菠菜叶绿体可以摄取碳纳米管。他报道称，这提高了植物的光合作用速率，因为纳米管可以吸收某些波长的光线。

但瑞典研究小组的工作是第一次将一个电子电路中的所有元件（包括晶体管）整合到了植物中。

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Berggren一开始将玫瑰茎切口端浸入到PEDOT溶液中，PEDOT是一种导电聚合物通常用于可印刷电子产品，其溶于水。毛细管作用将聚合物拉进了玫瑰的微管组织或木质部。因此，聚合物从溶液中出来，自组装成电线，其中一些长达10厘米。通过让包被PEDOT的金色探针连接这些电线，研究人员制造出了单个的晶体管，并利用一些开关证实了一个简单的数字电路。Berggren说，这些晶体管的电学性能与传统打印的PEDOT电路相当。

接下来，研究人员将玫瑰的叶子放在充满了PEDOT与纤维素纳米纤维混合溶液的注射器中。通过施加真空，他们排出了组织中的空气，然后让PEDOT进入到气孔中。当施加电压时，仿生叶子微妙地改变了颜色。

花能

Bettinger推测，或许可以通过嵌入的电子电路来操控植物——例如，激发生长。

但Strano怀疑，给玫瑰负责输送水分的茎以及负责气体交换的叶填充了导电聚合物，是否可能会干扰正常的植物蒸腾作用。

Berggren说，尽管大多数的初步研究是采用的植物插条，研究小组还使得活体植物的叶子改变了颜色。这些植物在数月后仍然存活，叶子并未脱落。

该研究小组现正与一些生物学家合作，开发一些应用程序来监测植物生理学。Berggren也在调查是否可以将这一PEDOT设备用于一个系统中将植物转变为活体燃料电池——以往曾用单细胞生物做到过，但曾未用过植物。这样的系统将可以将植物的一些糖类直接转变为电能，“我们将它称为花能，”Berggren说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Electronic plants

The roots, stems, leaves, and vascular circuitry of higher plants are responsible for conveying the chemical signals that regulate growth and functions. From a certain perspective, these features are analogous to the contacts, interconnections, devices, and wires of discrete and integrated electronic circuits. Although many attempts have been made to augment plant function with electroactive materials, plants’ “circuitry” has never been directly merged with electronics. We report analog and digital organic electronic circuits and devices manufactured in living plants. The four key components of a circuit have been achieved using the xylem, leaves, veins, and signals of the plant as the template and integral part of the circuit elements and functions. With integrated and distributed electronics in plants, one can envisage a range of applications including precision recording and regulation of physiology, energy harvesting from photosynthesis, and alternatives to genetic modification for plant optimization.