科学家绘制植物根系隐藏的“地图”

科学家绘制植物根系隐藏的“地图”当在一个阳光明媚的春日里随意地在公园里漫步时，很容易忽视地底下看不见的复杂情况。然而，植物生物学家明白，存在于地下的庞大的、结构细致的根系是植物生命和生长的基础。例如，树木错综复杂的根系网络可以在地下伸展开来，就像树木本身伸向天空一样广泛。由加州大学圣地亚哥分校生物科学博士后学者TaoZhang和助理教授AlexandraDickinson领导的研究小组，使用一种先进的成像技术来研究玉米植物的根部。他们开发了一个"化学路线图"，详细说明了关键小分子沿着植物干细胞的分布，以及它们对植物发育的影响。该研究的见解发表在《自然-通讯》杂志上，可以为这些基本的根部化学物质如何影响植物生长提供关键的见解。细胞和发育生物学系的一名教师迪金森说："这个化学路线图提供了一个资源，科学家可以用来寻找调控植物生长的新方法。当我们考虑保护自然环境中的植物并使其更具有可持续性时，拥有更多关于根部如何生长的信息在保护方面可能是有用的，特别是在农业方面。"研究人员使用一种先进的成像技术，对负责植物生长的基本根部化学物质有了新的认识。在斯坦福大学担任访问科学家时，迪金森开始与研究的共同第一作者萨拉-诺尔和理查德-扎雷教授合作，后者开发了一个质谱成像系统，帮助外科医生在肿瘤切除手术中区分癌症和良性组织。迪金森、扎雷和诺尔将这项技术--"解吸电喷雾质谱成像"或DESI-MSI--用于探测植物根部参与生长和能量生产的化学物质。他们最初专注于玉米植物的根尖，那里的干细胞在植物的发育中发挥着积极作用。他们的方法包括切开根部的中心，以获得内部化学物质的清晰图像。"为了帮助从生物学方面了解植物根部，我们需要找出那里有哪些化学物质，"Zare说。"我们的成像系统喷出液滴，打击根的不同部分，并溶解该位置的化学物质。一个质谱仪收集液滴飞溅并告诉我们这些溶解的化学物质是什么。通过系统地扫描液滴目标点，我们制作了一个根部化学物质的空间图。"由此产生的图像，被认为是最早揭示干细胞和成熟根组织之间过渡的一些图像，显示了代谢物的基础作用--参与植物能量生产的分子。三羧酸（TCA）循环代谢物成为研究的重点，因为它们被发现是控制根部发育的一个关键角色。在进行这项研究时，研究人员预计化学品的分布会相对均匀。相反，在他们掌握了化学路线图之后，他们发现TCA代谢物在整个根部成片地聚集起来。迪金森说："我对许多化学物质以真正独特的模式出现感到惊讶。我们可以看到，植物是故意这样做的--它需要这些分子在特定区域正常生长。迪金森实验室表明，这些TCA代谢物在发育过程中具有可预测的影响，不仅在玉米，而且在另一种植物物种（拟南芥）中也是如此。这可能是因为TCA代谢物是高度保守的--它们在所有植物和动物中都有制造。"从新的图像中出现的还有以前未被识别的化合物。这些神秘的化合物可能对植物的生长至关重要，因为它们也在特定的位置分组，表明在发育过程中发挥了突出的作用。迪金森和她的同事们现在正在研究这些化合物，并比较对恶劣气候条件和干旱等不利威胁具有不同抗压水平的玉米品种。新的信息将帮助他们开发新的化学和遗传策略，以改善植物生长和抗压能力。"我们正在研究具有抗旱性的不同玉米植物，了解我们是否已经找到了该品种特有的化学物质，而我们在其他品种中还没有看到。"迪金森说。"我们认为这可能是找到能够促进生长的新化合物的一种方式，特别是在恶劣的条件下。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362327.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362327.htm

科学家用100%的轮胎橡胶骨料制造优质混凝土

科学家用100%的轮胎橡胶骨料制造优质混凝土近年来，我们听说过用碎裂的废旧轮胎取代混凝土中的一些骨料的努力。但是现在，科学家们已经成功地生产出了高质量的混凝土，其中所有的骨料都被轮胎颗粒所取代。混凝土由三部分组成：水，将所有东西结合在一起的水泥，以及沙子或砾石等骨料。这种骨料必须从地下开采，实际上现在在世界许多地方都是供不应求。废弃的轮胎在一定程度上可以被回收利用，但最终往往只是在垃圾填埋场或被烧掉。一些团体试图用另一种方法来解决这个问题，即用磨碎的轮胎代替一部分沙子或砾石。由此产生的混凝土往往比普通混凝土更坚硬，因为其中的橡胶颗粒允许它在压力下弯曲而不是破碎。但不幸的是，如果用轮胎颗粒代替了太多的骨料，混凝土就会缺乏抗压强度和分裂抗拉强度。这至少部分是因为水泥不能很好地与橡胶碎片结合，所以它们不能被牢牢地固定在一起。在他们同事的研究基础上，澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科学家们确定，粘合问题是由于轮胎橡胶的多孔性造成的。更确切地说，当混凝土最初被混合时，橡胶中的孔隙充满了水，但一旦水蒸发和混凝土凝固，这些孔隙就会在橡胶/水泥界面上变成空洞。为了解决这个问题，研究人员从所有骨料都是轮胎颗粒的湿混凝土开始，然后在混凝土凝固时将其置于特殊的钢制模具中。这些模具对混凝土施加压力，压缩颗粒和其中的孔隙。结果，一旦混凝土干燥并凝固，水泥就能更好地与"预载"轮胎颗粒结合。与用传统方法生产的100%轮胎骨料混凝土相比，预载混凝土的抗压、抗折和抗拉强度分别提高了97%、59%和20%。科学家们现在正在研究如何加固这种新的混凝土，从而使其更适合于建筑项目的使用。研究报告的共同作者和团队负责人李杰教授说：“由于典型混凝土的主要部分是粗骨料，用废旧轮胎橡胶取代所有这些骨料可以大大减少自然资源的消耗，也可以解决如何处理废旧轮胎这一重大环境挑战。”有关这项研究的论文最近发表在《资源、保护与回收》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1303525.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1303525.htm

洋葱和真菌能让人造肉闻起来更香

洋葱和真菌能让人造肉闻起来更香食物的香味在人们对其味道的感知中起着重要作用，遗憾的是，许多植物肉类替代品闻起来并不像真正的肉类。不过，由于真菌和洋葱的出现，这种情况可能会有所改变。目前，一些植物肉类替代品含有"风味前体"化学物质，在烹饪时会产生肉香。然而，由于这些化学物质是通过合成工艺生产的，因此在许多国家，含有这些化学物质的食品都不能标注为"天然"食品。某些真菌以前曾被证明能产生肉味，但它们必须与合成成分结合才能产生肉味。在张艳艳研究员的带领下，德国霍恩海姆大学（UniversityofHohenheim）的科学家团队开始研究是否可以用蔬菜代替这些成分。当食品生产商想让植物肉替代品吃起来更有肉味时，他们通常会添加肉类中的前体成分，这些成分在烹饪过程中会转化为调味剂。或者，先通过加热香料前体或其他化学处理方法制备香料，然后添加到产品中。由于这些调味剂是通过合成工艺制成的，许多国家不允许食品制造商将其标注为"天然"。要想获得基于植物的"天然"肉类调味料，就必须从植物中提取调味化学物质，或通过酶、细菌或真菌进行生化处理。因此，张艳艳及其同事想知道，已知能从合成来源产生肉味和气味的真菌是否能用来从蔬菜或香料中产生同样的化学物质。研究小组将不同种类的真菌与一系列食物一起发酵，发现只有葱属（Allium）的食物，如洋葱和韭菜，才能产生肉香味。香味最浓郁的样品来自使用伞形多孔菌对洋葱进行的长达18小时的发酵，产生了类似肝肠的脂肪和肉香味。研究人员利用气相色谱-质谱法对洋葱发酵物进行了分析，以确定味道和气味的化学物质，并发现了许多已知会导致肉类不同味道的化学物质。他们发现的一种化学物质是二（2-甲基-3-呋喃基）二硫化物，这是肉类和咸味食品中的一种强效气味剂。研究小组说，葱属植物的高硫含量有助于它们产生肉味化合物，而肉味化合物通常也含有硫。研究人员说，这些洋葱发酵物有一天可能会被用作各种植物肉类替代品的天然调味剂。洋葱和其他葱科植物（如韭菜和韭葱）含有大量硫磺，肉类中天然存在的一些气味物质也含有大量硫在使用气相色谱-质谱法鉴定所产生的气味物质时，发现其中五种气味物质在很大程度上造成了肉类的不同风味。这绝非巧合，因为洋葱和这些气味物质的天然硫含量都很高。我们还需要进行更多的研究，但希望研究小组的发现最终能用于生产更美味的全天然肉类替代品。有关这项研究的论文最近发表在《农业和食品化学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382129.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382129.htm

磨损的轮胎被发现是造成水道污染的主要原因之一

磨损的轮胎被发现是造成水道污染的主要原因之一很多人会认为，汽车尾气是造成污染的最大原因，这是可以理解的，因为汽车尾气是近期研究的重点。但事实上，轮胎磨损产生的颗粒物污染更大。伦敦帝国学院的一个专家小组在2023年2月发布的简报中指出，城市中轮胎磨损对环境造成的风险可能是其他微塑料的四倍。轮胎磨损产生的微粒物质是水道中微塑料的重要来源，它们在下雨时通过路面径流迁移。在一项新的研究中，澳大利亚格里菲斯大学的研究人员检测了城市雨水径流中轮胎磨损颗粒（TWPs）的数量和类型，并探讨了减少轮胎磨损颗粒的方法。该研究的主要作者ShimaZiajahromi说："由于微塑料在水生生物和生态系统中的持久性和累积性，微塑料对我们水道的污染是一个新出现的环境问题。雨水径流含有沉积物、化学、有机和物理污染物的混合物，是微塑料在降雨时从城市环境中被冲走并进入当地水生栖息地的重要途径。"随着轮胎的分解，它们会释放出一系列大小不一的颗粒，从可见的橡胶块到微颗粒。在全球范围内，每年有660万吨TWPs被释放出来。轮胎废物不会自然降解，会在环境中积聚，并可能与其他污染物和生物有机体发生作用。研究人员在2020年的11次暴雨事件中，从昆士兰州的停车场和道路收集了25个雨水样本。为了最大限度地减少采样过程中的背景污染，采样罐始终保持封闭状态，采集样本时也没有使用塑料材料。此外，还使用了现场对照样本（敞口玻璃瓶）来监测空气中可能存在的微塑料污染。使用立体显微镜对可疑微塑料进行检查和计数。此外，研究人员还根据可疑微塑料的形态--纤维、碎片、珠状物--和颜色对其进行了分类。雨水样本中大部分（85%）疑似微塑料被鉴定为塑料聚合物，换句话说，就是微塑料。样本中的微塑料含量从每升3.8到59个微粒不等，仅TWPs就占微塑料总量的每升2.5到58个微粒。研究人员说，他们的研究结果表明，雨水径流会大大增加水道中的微塑料数量。湿地和蓄水池被认为是减少排放到水道中的微塑料数量的一种方法。研究人员从建造的雨水湿地的入口和出口处采集的沉积物样本中，每公斤（2.2磅）沉积物含有1450到4740个微粒，在入口处的沉积物中观察到更多的微塑料，这表明湿地能够从雨水中清除微塑料。进入用于雨水排放系统的人工湿地的微塑料会在沉积物中沉淀并形成生物膜，导致它们随着时间的推移不断积累，从而将它们从雨水径流中清除掉。除了建造湿地之外，研究人员还评估了一种旨在清除雨水中污染物的雨水处理装置的有效性。"该装置是一个由0.2毫米网眼制成的袋子，可以改装到雨水排水沟中，"该研究的共同作者之一FredLeusch说。"虽然最初设计的目的是为了捕捉总污染物、沉积物、垃圾和油脂，但它能显著减少沉积物中的微塑料，将其从雨水径流中清除。"研究人员说，这两种策略都为减轻微塑料在水道中的积累提供了一种手段。Ziajahromi说："我们的研究结果表明，建造湿地和雨水捕捉装置都是可以用来防止或至少减少微塑料（和）轮胎磨损颗粒从雨水中进入水道的策略。"轮胎磨损颗粒对人类健康的影响日益受到关注。在制造过程中，化学物质被混合在一起，生产出高耐久橡胶，然后浇铸成轮胎。成分包括多芳烃(PAH)、苯并噻唑、异戊二烯以及锌和铅等重金属。研究表明，环境微粒子（包括双酚A）会对心肺、发育、生殖和癌症产生负面影响。与当前的研究一样，上述帝国理工学院的论文强调了优先解决TWPs对人类健康和环境的潜在有害影响的重要性，而不是仅仅关注减少燃料排放。该论文的共同作者玛丽-瑞安（MaryRyan）说："电动汽车是实现交通去碳化的关键一步，但我们也需要从大局出发。有些人担心电动汽车会更重，这可能会增加轮胎磨损。这正是帝国理工学院采用整体联合方法应对可持续发展挑战的原因所在。"该研究发表在《环境科学与技术》（EnvironmentalScience&Technology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381967.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381967.htm

新研究揭示历史上在洛杉矶海岸倾倒DDT带来的持久威胁

新研究揭示历史上在洛杉矶海岸倾倒DDT带来的持久威胁2021年7月，在"生物多样性边疆考察"期间，"法尔科"号科考船上的研究人员使用遥控潜水器SuBastian在洛杉矶海岸采集沉积物推移岩芯。图片来源：施密特海洋研究所尽管这种工业规模的污染在当时是合法的，但当这种污染的细节在2020年引起广泛关注时，引起了科学家和公众的极大关注。在一项新的研究中，来自加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所和圣地亚哥州立大学的研究人员发现，在卡塔利娜岛近海倾倒场附近采集的深海鱼类和沉积物受到多种DDT相关化学物质的污染。这项由美国国家海洋和大气管理局资助的研究最近发表在《环境科学与技术通讯》杂志上，研究结果表明，几十年前倾倒的DDT残留物可能会继续渗入海洋食物网。对海洋生态系统的影响和人类健康风险研究人员正在紧急调查深埋地下的DDT残留物是否会渗入海洋生态系统，并对野生动物和人类健康造成危害。斯克里普斯大学海洋化学教授、该研究的共同作者LihiniAluwihare说："这些深海生物在海面上呆的时间并不多，它们受到了这些DDT相关化学物质的污染。确定目前深海食物网中DDT污染的分布情况，为思考这些污染物是否也在通过深海食物网向上移，进入可能被人类食用的物种奠定了基础。"监管背景和历史背景从1948年到至少1961年，DDT生产商蒙特罗斯化学公司（MontroseChemicalCorporation）承包的驳船从洛杉矶港驶向卡塔利娜（Catalina），将满载硫酸和高达2%浓度DDT的生产废料直接泵入太平洋。在1972年之前，这种近海倾倒一直是合法的，但由于被蒙特罗斯公司的其他废物处理方法所掩盖，这种做法在很大程度上逃脱了公众的监督：通过洛杉矶县的下水道，将同样含有DDT的稀释酸性泥浆泵入帕洛斯维第斯附近的海域。估计有100吨DDT最终进入了帕洛斯维第斯大陆架的沉积物中，环境保护局于1996年宣布该处为水下超级基金场所。2000年，法官命令该公司支付1.4亿美元，以弥补环境损害。此后的研究表明，帕洛斯维第斯大陆架的DDT污染与当地野生动物的污染和健康问题有关，这些野生动物包括海狮、海豚、底栖鱼类，甚至还有沿海的加利福尼亚秃鹰（可能是食用了死去的海洋哺乳动物）。重新发现与公众认识2011年，加州大学圣塔芭芭拉分校的大卫-瓦伦丁（DavidValentine）使用海底机器人重新发现了卡塔利娜垃圾场（现称为垃圾场2）。2020年，《洛杉矶时报》发表了一系列关于该地区近海倾倒有毒废弃物的报道，这一发现引起了公众的关注。瓦伦丁和斯克里普斯大学的研究人员帮助绘制了倾倒范围图，在比旧金山市还大的海底区域发现了与DDT有关的化学物质。目前尚不清楚的是，这些污染是在原地不动，还是以对海洋生物或人类构成危险的方式在海底环境中移动。识别污染物2021年，Aluwihare和其他合作者开始了一系列研究工作，致力于解决两个关键问题：潜伏在2号倾弃场附近海底的DDT相关化学物质是否被深海中的海洋生物搅动并摄入？他们能否找出2号倾弃场和其他近海倾弃场污染所独有的化学指纹，用于将它们与来自帕洛斯维第斯大陆架的污染物区分开来？研究小组从2号倾弃场附近的圣佩德罗盆地的水体中采集了沉积物样本和深海动物，以检测各种与DDT有关的化合物。收集这些样本的研究航行得到了美国国家科学基金会和施密特海洋研究所的资助。测试和结果通常情况下，DDT测试会检测四到八种化学物质，但2016年由Hoh和Aluwihare合著的一篇论文在南加州海岸附近的海豚脂肪中发现了45种与DDT相关的化学物质。结果表明，在现实世界中，野生动物接触到的DDT化合物种类要多得多。在本研究中，研究小组对这一大类与DDT相关的化学物质（称为DDT+）进行了检测，希望有助于为2号倾倒场和蒙特罗斯使用的其他近海倾倒场建立化学指纹。对DDT+进行检测还可以全面了解沉积物和动物的污染程度，否则这些污染可能不会被发现。当研究人员分析沉积物中是否存在DDT+时，他们发现至少有15种化学物质，其中14种以前曾在南加州的鸟类和海洋哺乳动物体内检测到过。研究人员在2号垃圾倾倒场附近收集了215种鱼，包括三种常见鱼类。化学分析显示，这些鱼体内含有10种与DDT有关的化合物，所有这些化合物也都存在于沉积物样本中。其中两个鱼种是在546米（1791英尺）和784米（2572英尺）之间采集到的--Cyclothoneacclinidens和Melanostigmapammelas。第三种是在546米（1791英尺）和海面之间采集到的Leuroglossusstilbius。在较浅水域采集到的鱼种所含的污染物浓度较低，而且缺少最深鱼类体内的一对与DDT有关的化合物。斯克里普斯的生物海洋学家、该研究的共同作者AnelaChoy说："这些鱼类都不在海底沉积物中觅食。一定有另一种机制使它们接触到这些污染物。一种可能是，垃圾场2附近的沉积物存在物理或生物重悬过程，使这些污染物进入深水食物网。"正在进行的研究和未来步骤Aluwihare说，这些发现不能排除PalosVerdes超级基金场地是鱼类体内污染的潜在来源。但是，研究中发现的几个证据--较浅水域鱼类的总体浓度较低和缺少两种与DDT有关的化合物，以及在沉积物中发现的污染物与在海洋哺乳动物和鸟类体内发现的污染物之间的重叠--表明污染正从海底转移到海洋食物网中，这种可能性令人担忧。"无论来源如何，这都证明DDT化合物正在进入深海食物网，"该研究的第一作者、南达科他大学环境化学家玛格丽特-斯塔克说。"这令人担忧，因为它最终进入海洋哺乳动物甚至人类体内的可能性并不大。"霍说，了解与DDT有关的化学物质进入食物网的途径至关重要，"这将帮助我们找出在减轻影响方面应该做什么，以及在近海开发方面不应该做什么，因为近海开发可能会通过搅动这些污染物而使问题更加严重。"阿卢维哈雷说，还需要做更多的工作来确定他们在深海鱼类中发现的DDT污染物的来源，并确定人类食用的大型公海鱼类是否也存在同样的污染。为了回答这些紧迫的问题，还有许多研究正在进行中。斯克里普斯大学和南达科他大学的研究人员目前正在分析休闲垂钓者和商业渔业的目标鱼种样本，包括鲈鱼和沙丁鱼，以检测DDT+。将这些鱼类体内发现的化学物质及其浓度与从帕洛斯维第斯大陆架和2号倾倒场收集的沉积物样本进行比较，可能会让研究小组确定这些鱼类体内毒素的来源。Hoh说："在DDT被倾倒到深海50多年后，我们仍然可以在深海生物和海洋沉积物中看到这种DDT污染。我不知道那家公司是否预料到他们的污染后果会持续这么久，但他们确实做到了"。除了Aluwihare、Stack、Choy和Hoh外，斯克里普斯大学的RaymmahGarcia、TranNguyen、PaulJensen和JohannaGutleben以及南达科他大学的WilliamRichardot和NathanDodder也是这项研究的共同作者。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435272.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435272.htm

科学家发现让植物肉更具有“肉香”的天然方法

科学家发现让植物肉更具有“肉香”的天然方法最近，美国化学学会《农业与食品化学杂志》上的一项研究揭示了一种很有前景的解决方案：洋葱、韭菜和韭葱在与典型真菌发酵后，可以产生类似肉类咸味的天然化合物。当食品生产商想让植物肉类替代品吃起来更有肉味时，他们通常会添加肉类中的前体成分，在烹饪过程中转化为调味剂。或者，先通过加热风味前体或其他化学处理方法制备风味剂，然后添加到产品中。由于这些调味剂是通过合成工艺制成的，因此许多国家不允许食品制造商将其标注为"天然"。要想获得基于植物的"天然"肉类调味料，就必须从植物中提取调味化学物质，或通过酶、细菌或真菌进行生化处理。因此，张艳艳及其同事想知道，已知能从合成来源产生肉味和气味的真菌是否能用来从蔬菜或香料中产生同样的化学物质。研究小组将各种真菌与一系列食物一起发酵，发现只有洋葱和韭菜等葱属食物才能产生肉香味。香味最浓郁的样品来自使用伞形多孔菌对洋葱进行的长达18小时的发酵，产生了类似肝肠的脂肪和肉香味。研究人员利用气相色谱-质谱法对洋葱发酵物进行了分析，以确定味道和气味的化学物质，并发现了许多已知会导致肉类不同味道的化学物质。他们发现的一种化学物质是二（2-甲基-3-呋喃基）二硫化物，这是肉类和咸味食品中的一种强效气味剂。研究小组表示，葱属植物的高硫含量有助于它们产生肉味化合物，而肉味化合物通常也含有硫。研究人员说，这些洋葱发酵物有一天可能会被用作各种植物肉类替代品的天然调味剂。参考文献ManonJünger、VerenaKarolinMittermeier-Kleßinger、AnastasiaFarrenkopf、AndreasDunkel、TimoStark、SonjaFröhlich、VeronikaSomoza、CorinnaDawid和ThomasHofmann于2022年5月20日在《农业与食品化学杂志》上发表的论文："味觉调节肽的感官蛋白质组学发现与酱油味觉再造"。DOI:10.1021/acs.jafc.2c01688编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402733.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402733.htm