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  • 科学家首次在植物中发现的稀有矿物质——球霰石

  • 责任编辑:kasa11 来源: 科技狗 2018-03-08 15:38:04
  •    Sainsbury实验室剑桥大学的科学家们发现,矿石球霰石,碳酸钙(变形)的一种形式,是一个主要组件的保护的银白色地壳形成许多高山植物的叶子,这是花园的一部分的国家欧洲虎耳草属物种的集合。

      自然发生的球霰石是地球上很少发现。少量的球霰石晶体中发现了一些海洋和淡水甲壳类动物、鸟卵,大马哈鱼的内耳,陨石和岩石。这是第一次罕见的和不稳定的矿物被发现在如此大的数量和它第一次被发现与植物有关。

      这个发现是通过剑桥大学剑桥大学间的合作机构- Sainsbury实验室显微镜设施和剑桥大学植物园,作为正在进行的研究项目的一部分,正在调查植物的内部运作使用新的显微镜技术在花园里。研究结果已发表在最新一期的植物。

      实验室的显微镜核心设施经理,雷蒙德•怀特曼博士球霰石是制药行业感兴趣的说:“生物化学家正在努力综合生产球霰石,因为它有潜力用于药物输送,但它是不容易的。

      球霰石具有特殊属性,使它成为一个潜在的优良载体药物由于其高承载能力、高吸收细胞和其溶解特性,使它能够提供一个持续的和有针对性的对患者治疗药物的释放。例如,球霰石纳米粒子含有抗癌药物似乎减轻癌症的药物慢慢地只在网站,因此限制了消极的副作用的药物。”

      球霰石的其他潜在用途包括改善水泥用于矫形外科和作为工业应用提高喷墨打印的论文质量减少油墨的横向传播。

      怀特曼博士说球霰石是常与外太空,在太阳系中的行星对象和陨石中发现:“球霰石不是很稳定的在地球大气潮湿经常返回更常见形式的碳酸钙,如方解石。这使它更值得注意的是,我们发现球霰石等大量的植物叶子表面。”

      植物园高山和森林的主管保罗•阿斯顿西蒙•沃利斯和他的同事领导了研究这些高山植物的再结构与怀特曼博士。

      沃利斯,国际虎耳草属植物协会主席说:“我们开始抽样尽可能广泛的一系列虎耳草属植物物种从我们收集。的显微镜分析植物想出了令人兴奋的发现,一些植物,散发着球霰石”“粉笔腺体(排水器)在它们的叶子的边缘。然后我们注意到新兴模式。虎耳草属的植物生产球霰石的部分称为Porphyrion。

      进一步,看来,尽管许多物种产生球霰石和方解石在本节中,至少有一个物种,虎耳草属sempervivum,生产纯球霰石。”

      怀特曼博士说两个新设备在显微镜设备被用于揭示植物的内部运作和揭示细胞结构前所未有的描述:“我们cryo-scanning电子显微镜允许我们的观点,详细,细胞和植物组织在“本地”完全水化状态下迅速冷冻样品和维护冷真空电子显微镜。我们也使用拉曼显微镜分子识别和地图。

      在这种情况下,显微镜不仅确认签名对应于碳酸钙形成地壳,但也能够区分方解石和球霰石混合物形式存在时,同时仍然附着在叶子表面。”

      那么为什么这些物种产生碳酸钙晶体地壳和为什么有些外壳方解石和其他球霰石吗?

      剑桥大学植物园团队希望回答这个问题通过进一步分析虎耳草属的叶解剖组。他们怀疑球霰石可能存在更多的植物物种,但正在转化为不稳定的矿物方解石当暴露于风雨。这也可能是为什么有些植物都有球霰石和方解石在同一时间。

      显微镜研究也发现了一些新的细胞结构。阿斯顿补充道:“除了生产vaterite, Saxifraga scardica还有一种特殊的组织,围绕着叶片边缘,似乎可以将光线从边缘转移到叶子上。这些细胞似乎正在产生新的细胞壁结构以达到这种偏转。这可能是为了帮助植物收集更多的光线,特别是如果它在部分荫蔽的环境中生长。

      该研究小组认为,有一天,Saxifrages的新型细胞壁结构将有助于为通信电缆和光纤等工业制造新的生物激发光学器件和光子结构。

      阿斯顿说,这些最初的发现只是一个开始:“我们预计可能会有其他的植物也能生产出vaterite,并有特殊的叶子结构,它们在像阿尔卑斯地区这样的恶劣环境中进化。我们将要研究的下一个物种是Saxifraga lolaensis,它有非常微小的叶子,它的细胞类型是以前没有在叶子上看到的,我们认为这将揭示出关于植物复杂性的更有趣的秘密。

      这些微小但令人惊叹的高山植物有可能因气候变化而消失,高山娱乐运动带来的破坏和过度收集。关于这些植物还有很多需要了解的地方,但是塞恩斯伯里实验室和剑桥大学植物园团队的合作成果揭示了关于叶片解剖和生物化学的迷人见解,同时也展示了Saxifrages提供新的生物材料的潜力。

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