科学家也没招：无籽石榴可能永远种不出来

科学家也没招：无籽石榴可能永远种不出来这种水果就是石榴，估计许多人不喜欢吃石榴就是因为它吃一口就要吐一大口籽，但石榴富含花青素、类黄酮等抗氧化剂对人体很有好处。那么有趣的问题是，为什么科学家们没有创造出无籽的石榴，让这种水果变得更受欢迎呢？目前，完全无籽的石榴确实不存在，市面上宣传的所谓“无籽石榴”其实都是一些让籽变得非常小或者非常软从而不影响咀嚼的品种。之所以没有无籽石榴，我们可以找到非常简单的答案：我们吃的许多水果其实是包裹种子的部分，也就是果皮部分，是由子房壁发育来的，而我们吃的石榴却是它的种子，是由胚珠发育来的。正因为如此，创造无籽石榴就相当于失去了可食用的部分，这没有任何意义，所以不会有无籽石榴存在。以上是最大众化的解释，但我觉得并非完全如此，创造一种依然可食用的、真正的无籽石榴是可能的。之所以目前没有，是因为这么做确实很难——甚至可能真的无法实现，另一个重要原因就是它的商业价值还不值得这么去做。石榴有一些功效，但是它的种植并不是完全为了吃，这种植物的花朵相当漂亮，所谓“石榴裙”其实并不是特指一种裙子，而是指石榴的花朵很漂亮，另外它们的种子像宝石一样也相当漂亮。所以，人们种植石榴很大一部分原因是观赏，这让它和别的水果有一些不同的“待遇”，种植者选择性育种的方向并不是完全朝着方便食用的方向发展。另一方面，就像我们前文提到的，我们吃的是石榴的种子，却又不想要种子，这似乎真的不可能，但其实我们只吃石榴种子的一部分而已——外种皮或者假种皮。考虑到那些籽小到忽略不计、以及软籽的所谓“无籽石榴”的存在，所以我觉得创造真正无籽石榴也是可能的。只是要让它只发育外种皮而不发育真正的种子肯定会很困难，而且树也不像蔬菜那样容易培育——因为生命周期相对长。那么，无籽的石榴可能会如何培育出来呢？开花植物结果分为两个步骤：雄性植物的花粉使雌性植物的胚珠受精（有些植物会同时具有雄性和雌性生殖结构）；然后胚珠变成种子，而子房变成果实。没有受精，种子和果实就长不出来。但如你所见，我们市面上到处是无籽的水果，这是因为在一些情况下，种子不需要受精也可能可以结果。目前，科学家主要有三种形式来获得无籽水果，这里就有一种方式就可能会适合无籽石榴的培育。一种是科学家通过杂交手段来产生具有不相容染色体的后代，从而让种子无法正常发育。这种方法的主要代表就是西瓜和香蕉，以西瓜为例，科学家是通过将具有四个染色体拷贝的西瓜与具有两个染色体拷贝的西瓜杂交来生产无籽西瓜的。第二种是通过激素来引发多倍体，这也以产生类似杂交得到的不相容染色体的后代，典型的代表是菠萝，它本身是普通二倍体，但是经过赤霉酸处理后，它就会产生无籽的多倍体菠萝。这两种方式都是直接让种子无法正常发育，理论上都不是很适合石榴，因为它们都会让种子无法发育。还有第三种方式，就是自然突变，然后通过无性生殖复制，我觉得这种情况还是有可能培育出真正的无籽石榴。你可能想象不到，现在世界上所有的脐橙（一种无籽柑橘）都来自19世纪巴西修道院中的一棵柑橘树上一个突变的单支。生物的体细胞在分裂过程中也会发生突变，对于动物而言，这种突变很难传递给后代，但是植物相对很容易传递给后代。植物有一种被称为芽变的过程——就是树枝发芽或者其它萌新过程中发生了突变，这种情况下就会在一棵树上出现一个有别于其它的树枝。19世纪巴西修道院的园丁发现了一株柑橘的枝丫长出了无籽的柑橘，然后培育的科学家通过插条和嫁接等无性生殖的过程复制了这个枝丫，最终创造了全世界的脐橙。目前的“无籽葡萄”也是相同的方式得到的，对于石榴而言，我觉得也可能通过相同的方式得到。长期以来，石榴种植者已经在不停选择性育种那些种子很小，外中皮很很厚的石榴品种。随着时间推移某颗石榴树上突然出现一种种子发育不全，而外种皮却不影响的石榴变异体完全是可能的。但是，花时间去寻找符合的变异体，以及有目的的去选择性育种，需要考虑的东西会很多——主要就是投入产出情况，无籽石榴的困难程度和它的商业价值很难支撑。当然，这些也只是我个人的推测，并没有人真正做到。最后所有让水果变得无籽的方法被统称为单性结实，虽然目前单性结实在农业中有非常广泛的人为控制和利用，但其实这种行为在自然界非常普遍，或者说植物天生就会不停尝试结出无籽的果实，这才让育种者有可乘之机。然而，无籽果实存在巨大的生存挑战，因为这种变异体无法快速基因调整来适应致病菌，比如目前全球的食用香蕉都存在巨大的灭绝风险，原因就是它们是无籽的。那么既然如此，为什么植物还会演化出各种单性结实能力呢？这里有两个非常有趣的解释：一个是植物更喜欢通过杂交来释放新的进化潜能。由于无法移动，植物确实比动物更容易杂交，但是它们大多时候并没有采取防御措施，因为杂交有时候对它们是有利的，而单性结实是作为杂交的“副产品”出现。另外一个是植物进入了进化的死胡同。任何生物自然演化的结果基本都是进入死胡同，这和生存、繁殖的策略的极致适应有关系。植物会通过更优质的果实来吸引动物，明显无籽水果更诱人，而且由于无籽水果不需要为种子投入资源，所以植物可以结出更多水果，它因此可以吸引更多移动种子的载体，而极致情况自然就是不要任何种子。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418445.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418445.htm

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管虽然我们已经看到了其他实验性的环保吸管，但有些（如那些由纸制成的）在潮湿时就会分解，而其他（如那些由甘蔗制成的）则需要复杂的生产过程。非一次性的多用吸管当然是一种选择，尽管不是每个人在外出时都会随时带着这样的吸管。考虑到这些限制，韩国仁荷大学的科学家们将目光投向了木质素，这是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。它也是纸浆和造纸业的副产品，以前曾被提出用于更便宜的电池、废弃的碳纤维和更坚固的混凝土等应用。研究人员将木质素与马铃薯淀粉或植物衍生的聚乙烯醇（PVA）相结合，然后向该混合物中添加柠檬酸。然后他们将浆液铺成薄片，将该薄片卷成圆柱体并使其干燥，然后在真空中以180ºC（356ºF）的温度加热该圆柱体。一批木质素基吸管由此产生的生物塑料沿着缝隙自我密封，形成一个长长的、细细的管子，被切割成单独的柔性吸管。这些吸管在浸入液体时不会变湿，甚至比传统的聚丙烯吸管更坚固。传统吸管在被暴露在大自然中两个月后仍然没有变化，但木质素吸管已经明显地生物降解了。关于这项研究的论文由DickensAgumba、DucHoaPham和JaehwanKim领导撰写--最近发表在ACSOmega杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348075.htm

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物为了创造一个能够从植物物质中提取水分的过程，以至于不需要热干燥，日本冈山大学的研究人员创造了一个滚动压缩机。然后他们将雪松木板、雪松碎片和一种被称为Alpiniazerumbet的生姜品种送入压机。然后将所有三种脱水材料变成颗粒，并进行燃烧，以评估它们作为燃料的有效作用。科学家们发现，雪松木板和姜类植物的压缩性比木屑更好，他们认为这是由于植物材料的内部结构以一种结构化的方式排列，而不是以木屑中更混乱的方式排列。想想看，把一管牙膏从底部卷起来。你能够从一个笔直和空心的管子中提取更多的东西，而不是从一个纵横交错的不同通道中提取。他们还发现，由雪松木板制成的颗粒在燃烧时产生的热值比生姜植物还要高。雪松颗粒的燃烧水平与总部设在瑞士的国际标准化组织（ISO）制定的标准相符，而生姜的燃烧水平约为标准的95%。(ISO是一个国际组织，在广泛的行业中制定标准)。"我们的方法不需要时间，不需要库房，也不需要额外的热干燥，可以现场操作，"研究报告的共同作者，冈山大学病理学和实验医学系的助理教授ToshiakiOhara说。"这种压缩机可以挤压木材和草药，使我们可以利用当地种植的植物促进生物质发电。这些特点对推进当地的可持续发展是有益的"。此外，即使生姜植物的燃烧效率低于最佳状态，但它们产生了最多的水溶性木质素，这种化合物长期以来一直是木浆和造纸业的一个分支，其潜在用途越来越受到关注，包括其作为抗病毒的应用。2021年的一项研究表明，植物材料的热干燥会对木质素的水溶性产生负面影响。这就是为什么新的无热干燥植物的方法有希望的原因之一，因为水溶性可以扩大一种物质的利用程度。在日本的研究中，从生姜植物以及在较小程度上从雪松片中提取的木质素有效地抑制了导致流感和猪流行性腹泻的病毒的活性。以前的研究表明，基于木质素的涂层能有效地击败2型单纯疱疹病毒和艾滋病毒。研究报告的共同作者、冈山大学跨学科科学研究中心的YutaNishina博士说："通过这种方法获得的非化学提取的水溶性木质素可以在医学、化妆品和畜牧业领域找到应用。"这项研究已经发表在《材料循环和废物管理》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337551.htm

科学家利用CRISPR基因编辑技术培育更好的林木 以实现可持续纤维生产

科学家利用CRISPR基因编辑技术培育更好的林木以实现可持续纤维生产在北卡罗来纳州立大学CRISPR先驱RodolpheBarrangou和树木遗传学家JackWang的领导下，研究小组利用预测建模设定了降低杨树木质素水平、提高碳水化合物与木质素（C/L）比率以及增加两种重要木质素结构单元（丁香基和愈创木基（S/G））比率的目标。Barrangou和Wang说，这些综合化学特性代表了纤维生产的甜蜜点。北卡罗来纳州立大学食品、生物加工和营养科学ToddR.Klaenhammer特聘教授、该论文的共同通讯作者Barrangou说："我们正在利用CRISPR技术建造一个更具可持续性的森林。CRISPR系统提供了编辑单个基因或基因家族以外的更多基因的灵活性，使木材特性得到更大的改善。"CRISPR修饰的杨树（l）和野生杨树在北卡罗来纳州立大学的温室中生长。资料来源：北卡罗来纳州立大学杨振民研究小组利用机器学习模型预测并筛选了近7万种不同的基因编辑策略，这些策略针对21个与木质素生产相关的重要基因--有些策略一次改变多个基因。这一过程确定了347种策略；其中99%以上的策略至少针对三个基因。在此基础上，研究人员选出了七种最佳策略，这些策略的建模结果表明，这些策略将使树木达到化学甜点--木质素含量比野生或未经改造的树木低35%；C/L比比野生树木高200%以上；S/G比比野生树木也高200%以上；树木生长速度与野生树木相似。CRISPR修饰的木材（l）与野生型杨树木材（r）呈现红色根据这七种策略，研究人员利用CRISPR基因编辑技术培育出了174个杨树品系。在北卡罗来纳州立大学的温室中培育6个月后，对这些杨树的检测结果显示，一些品种的木质素含量降低了50%，而另一些品种的C-L比率则提高了228%。研究人员说，有趣的是，4至6个基因编辑的树木木质素减少更为显著，尽管3个基因编辑的树木木质素减少高达32%。单基因编辑根本无法大幅降低木质素含量，这表明利用CRISPR技术改变多基因可为纤维生产带来优势。该研究还包括复杂的纸浆生产厂模型，这些模型表明，降低树木中的木质素含量可提高纸浆产量并减少所谓的黑液（制浆的主要副产品）。这可帮助纸浆厂将可持续纤维的产量提高40%。如果在工业化生产中减少树木中的木质素并提高C/L和S/G比率，那么纤维生产中发现的效率可使纸浆生产中的温室气体排放量最多减少20%。林木是地球上最大的生物碳汇，对遏制气候变化至关重要。它们是我们生态系统和生物经济的支柱。在北卡罗来纳州，林业对当地经济的贡献超过350亿美元，并提供了约14万个工作岗位。北卡罗来纳州立大学助理教授兼森林生物技术组主任、该论文的共同通讯作者Wang说："当我们的自然资源日益受到气候变化的挑战并需要利用更少的土地生产更可持续的生物材料时，多重基因组编辑为提高森林的恢复力、生产力和利用率提供了一个绝佳的机会。"接下来的步骤包括继续进行温室测试，以观察基因编辑树木与野生树木相比的表现。随后，研究小组希望通过田间试验来衡量基因编辑树木是否能够承受受控温室环境之外的室外生活所带来的压力。迈向可持续发展的未来。研究人员强调了多学科合作的重要性，这项研究涵盖了北卡罗来纳州立大学的三个学院、多个系、北卡罗来纳州植物科学计划、北卡罗来纳州立大学分子教育、技术和研究创新中心（METRIC）以及合作大学。"结合遗传学、计算生物学、CRISPR工具和生物经济学的树木育种跨学科方法极大地扩展了我们对树木生长、发育和森林应用的认识，"论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后学者DanielSulis说。"这种强大的方法改变了我们的能力，使我们能够揭开树木遗传学的复杂性，并推导出综合解决方案，从而改善生态和经济上重要的木材性状，同时减少纤维生产的碳足迹。"在北卡罗来纳州立大学植物科学和林业领域长期创新传统的基础上，Barrangou和Wang创建了一家名为TreeCo的创业公司，以推动CRISPR技术在林木中的应用。这项由北卡罗来纳州立大学教师领导的合作努力旨在将树木遗传学的洞察力与基因组编辑的力量相结合，培育出更健康、更可持续的未来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371397.htm

Altris发明基于木质材料的钠电池 将可持续发展推向新高度

Altris发明基于木质材料的钠电池将可持续发展推向新高度木质素是木浆制造过程中产生的一种副产品，长期以来，人们一直在研究将其用作更具可持续性的电极材料的可能性。2022年，芬兰可再生材料公司斯道拉恩索（StoraEnso）与瑞典电池制造商Northvolt合作，将其专有的Lignode材料用于锂离子电池阳极，成为当时的头条新闻。斯道拉恩索公司将Lignode描述为一种从木质素中提炼出来的硬碳材料。通过与Altris合作，斯道拉恩索希望在进一步实现欧洲电池供应链本地化的同时，实现更高的可持续发展。正如我们几周前在NatronEnergy公司投产时所看到的那样，钠离子电池不需要锂、钴和镍等稀有矿物质，而是依靠丰富的钠，这种钠可以就地取材，无需进行有害的开采。木质素原料被提炼成硬碳粉，用于制造电池阳极的电极片Altris和斯道拉恩索将阳极制造中通常使用的石墨换成了源自天然副产品的Lignode，从而进一步减少了对中国进口（欧盟90%以上的石墨来自中国）的依赖，确保了欧盟本地供应链的安全。斯道拉恩索公司还表示，Lignode阳极有望实现更快的充电和放电速度。斯道拉恩索公司自称是世界上最大的私有森林之一，拥有和租赁的土地面积超过500万英亩（200万公顷）。该公司在芬兰科特卡（Kotka）的工厂加工木浆已有80多年历史，自2015年起开始工业化提取木质素。该公司于2021年开始试生产Lignode，目前正在努力扩大商业规模。该公司指出，一棵树有20%至30%由木质素组成，因此木质素的供应量非常大，而且很容易通过可持续森林管理实践加以替代，该公司甚至表示，包含木质素的Altris钠离子电池有可能成为世界上最具可持续性的电池。斯道拉恩索公司高级副总裁尤索-孔蒂宁（JuusoKonttinen）在本周的联合声明中表示："生物基材料是提高电池电池可持续性的关键。Lignode有潜力成为世界上最具可持续性的负极材料，与Altris的合作完全符合我们的共同承诺，即支持更具可持续性的电气化目标。"斯道拉恩索公司表示，它是世界上最大的私人森林所有者之一，为木质素的采购提供了大量的原材料供应在电池的另一侧，Altris使用普鲁士白制造阴极，这种材料由丰富、廉价、无冲突的材料制成，如铁、氮、钠和碳。与Natron的普鲁士蓝一样，它也不含锂、钴等稀有、有问题的矿物质。"世界上最可持续发展"的钠电池采用木浆阳极，听起来是不是好得不像真的？现在看来的确如此。合作声明上的墨迹还未干，Altris还没有开始商业化生产，它仍然称自己为钠离子电池开发商和原型制造商。去年，Altris展示了一种商业规模的电池，其能量密度为160瓦时/千克，与当今电动汽车使用的磷酸铁锂（LFP）电池相当。该电池是与Northvolt合作开发的。Altris首席执行官比约恩-莫里德（BjörnMårlid）当时表示，公司未来的目标是达到200瓦时/千克。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434173.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434173.htm

古代石器提供了最早的水稻收割证据 大约1万年前

古代石器提供了最早的水稻收割证据大约1万年前野生水稻和驯化水稻的区别在于它们的种子传播模式；野生水稻自然脱落其成熟的种子，使其在成熟时碎落在地上，而栽培水稻在成熟时将其种子保留在植物上。为了收获水稻，需要某种工具。在用工具收割水稻的过程中，早期的水稻种植者在选择留在植株上的种子，所以逐渐地，留在植株上的种子的比例增加了，这带来了水稻的驯化。从上山石片和荷花山石片中找到的植物石：稻壳植物石（在左边）和稻叶植物石"在相当长的时间里，困惑之一是在中国南方没有发现新石器时代早期或新石器时代（公元前10000-7000年）的收获工具，也就是我们知道水稻开始被驯化的时间段，"主要作者、达特茅斯大学人类学助理教授王佳静说。"然而，当考古学家在长江下游流域的几个新石器时代早期遗址工作时，他们发现了很多小块石头，这些石头有锋利的边缘，可能是用来收获植物的。我们的假设是，也许这些小石片中有一些是收割水稻的工具，这就是我们的结果所显示的。"在长江下游流域，最早的两个新石器时代文化群体是上山人和跨湖桥人，研究人员调查了来自上山和荷花山遗址的52件剥落石器。使用指刀和镰刀收割水稻的方法示意图石片外观粗糙，制作不精细，但有锋利的边缘。平均来说，这些石片工具小到可以用一只手握住，宽度和长度大约为1.7英寸。为了确定这些石片是否用于收割水稻，研究小组进行了使用磨损和植物石残留物的分析。在使用磨损分析中，在显微镜下检查了工具表面的微小划痕，以确定这些石头是如何使用的。结果显示，30块石片的使用磨损模式与收获硅质（富含二氧化硅）植物（可能包括水稻）时产生的磨损相似。细致的条纹、高度的抛光和圆形的边缘将用于切割植物的工具与用于加工硬质材料、切割动物组织和刮削木材的工具区分开来。来自上山文化（（a）-（h））和跨湖桥文化（（i）-（l））的部分石片工具，红点代表工具的工作边缘通过植物石残留物分析，研究人员分析了留在石片上被称为"植物石"或植物硅质骨架的微观残留物。他们发现，28件工具中含有水稻植物石。关于水稻植物石的有趣之处在于，稻壳和叶子会产生不同种类的植物石，这使我们能够确定水稻是如何收割的。使用磨损和植物石分析的结果说明，当时使用了两种类型的水稻收割方法--"指刀"和"镰刀"技术。这两种方法今天仍然在亚洲使用。早期阶段（10000-8200BP）的石片显示，水稻的收割主要采用指刀法，即收割稻株顶部的圆锥体。结果显示，用于指刀收割的工具的条纹主要与石片边缘垂直或对角，这表明有切割或刮削的动作，并含有种子或稻壳的植物石，表明水稻是从植物的顶部收割的。一株水稻包含许多圆锥花序，它们在不同的时间成熟，因此当水稻驯化处于早期阶段时，指刀式收割技术特别有用。然而，来自后期阶段（公元前8000年至公元前7000年）的石片有更多的镰刀收割的证据，其中植物的下部被收割。这些工具的条纹主要与工具的边缘平行，反映出可能使用了切片的动作。当水稻变得更加驯化时，镰刀收割法被更广泛地使用，更多成熟的种子留在植物上。由于同时收割整株植物，水稻的叶子和茎也可以用于燃料、建筑材料和其他用途，因此这是一种更有效的收割方法。这两种收割方法都会减少种子的碎裂。这就是为什么我们认为水稻驯化是由人类无意识的选择所推动的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340597.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340597.htm