X射线视觉揭示植物如何“呼吸”
科学家发现了植物如何创建空气通道网络 - 也就是叶子的肺部 - 以将二氧化碳（CO2）输送到它们的细胞中。
植物学家自19世纪以来就知道叶子具有气孔 - 称为气孔 - 并包含一个复杂的内部空气通道网络。但直到现在，人们才了解这些通道如何形成在正确的位置，从而为每个植物细胞提供稳定的CO2流动。
这项由诺丁汉大学专家进行的开创性X射线成像研究领导的新研究由谢菲尔德大学可持续食品研究所的科学家进行。研究结果已经发表在《自然通讯》上。遗传操纵技术揭示，叶子上的气孔越多，形成的空气间隙也就越多。这些通道就像支气管 - 小孔径导致空气流向人类和动物的肺部交换表面。
团队与兰开斯特大学合作，展示CO2通过气孔的移动最可能决定了空气通道网络的形状和尺度。
查看植物叶子的挑战
莫尼教授及其团队是植物“隐藏部分”的扫描和成像专家。成像植物叶子被证明是一项具有挑战性的任务。
这一发现标志着我们对叶子内部结构的理解迈出了重要的一步，以及组织功能如何影响它们的发展 - 这可能在植物生物学以外的领域产生影响，如进化生物学。
研究还表明，小麦植物经过几代人的改良，叶子上的气孔较少，空气通道较少，使得它们的叶子更加密集，并且可以用较少的水种植。
这一新发现强调了科学家们通过改变叶子的内部结构，使小麦等主食作物更加节水的潜力。这种方法正在由谢菲尔德大学可持续食品研究所的其他科学家开辟，并且他们已经培育出能够在极端干旱条件下生存的适应气候的稻谷和小麦。
谢菲尔德大学可持续食品研究所的安德鲁·弗莱明教授说：“直到现在，植物如何形成其复杂的空气通道网络一直令植物科学家感到惊讶。
“这一重大发现表明，空气通过叶片的移动塑造了它们的内部运作方式 - 这对我们思考植物进化方式有着影响。
“已经通过改良利用较少水的小麦对植物呼吸的方式产生了影响，这表明我们可以通过调整这些空气通道网络，开发出可以抵御我们预期在气候变化过程中将会看到的更严重干旱的农作物。”
兰开斯特大学的勒弗胡姆资深科研人员玛乔里·伦格伦博士说：“科学家长期以来一直怀疑气孔的发展和叶子内空气间隙的发展是协调的。然而，我们并不确定哪个推动了另一个。因此，这开始像是一个‘先有鸡还是先有蛋？’的问题。
“通过一套巧妙的实验，涉及X射线CT图像分析，我们的合作团队利用了结构完全不同的物种回答了这些问题。虽然我们表明，气孔的发展引发了空气间隙的扩张，但我们更进一步展示了气孔实际上需要在交换气体时才能使空气间隙扩张。这构成了一个更有趣的与生理学相关的故事。”
