用等离子唤醒沉睡的植物

葡萄，桃子，浆果和花卉等商业作物在冬季都处于休眠状态，基本上是在季节性寒冷中休眠，然后在温暖的月份再次恢复生长，开花和结果。

商业农民的一个关键问题是树木的良好和同步增长。温和的冬季气候问题是植物没有得到足够的寒冷，并且生长恢复变得分散，一些芽甚至未能生长。当休眠树的果园几乎在同一时间开始生长时，这通常使得照顾树木和收获更容易且成本更低 - 但是树木的生长及其时间由不可预测的冬季天气控制。现在，来自沙特阿拉伯Jazan大学的一群科学家发现了一种有效的新方法来控制葡萄和其他结果植物的休眠，通过使用高科技等离子体将它们从冬天的沉睡中唤醒。

这项工作可能有助于将温带气候下的水果作物和观赏植物的种植扩展到冬季较温和的世界部分地区，包括美国南部，墨西哥，巴西，南亚，东南亚和中东。它还可以缓解世界某些地区由于全球变暖导致的温度升高所带来的问题。这项工作由一个由园艺家Habib Khemira组成的科学家小组完成;血浆物理学家Zaka-ul-Islam Mujahid;和植物生理学家Taieb Tounekti。“由于全球变暖，预计在不久的将来释放休眠的人工方法将变得更加重要，”Mujahid说，他将在下周的美国物理学会第71届年度气体电子会议和APS部门第60届年会上展示这项工作。等离子体物理学将于11月5日至9日在波特兰的俄勒冈会议中心举行。尽管该方法在实验室中起作用，但仍需要进行现场测试并证明在商业上可行且经济上可行，以使工业规模的食品生产受益。

睡觉，偶然发芽

当寒冷的冬天悄悄走向孤独的果园时，庄稼感受到更长的夜晚和喧嚣的日子，并通过变得休眠来适应。从秋天开始，他们脱落叶子，减缓他们的新陈代谢活动，进入一个“昏昏欲睡”的状态，他们将在寒冷的月份里坚持下去。

在寒冷的冬天，植物从杰克弗罗斯特的睡眠中解脱出来。他们感受到寒冷，追踪寒冷天气中的寒冷天气，当这些寒冷天气发生时，植物会通过增加新陈代谢过程来应对，这些过程会导致春季到来时的芽破裂和芽生长。但是，当植物在温和的冬季地区种植或气候变暖时，它们可能无法获得足够的冷却以及时释放它们的芽。有时天气模式不稳定，你会在同一棵树上同时找到鲜花，水果和休眠的花蕾。在整个果园中，这可能导致异步作物成熟 - 这对农民来说是一种不良后果，因为它使害虫控制等操作变得复杂，增加了劳动力成本并降低了产量。现代农业的挑战之一是找到方法来推动植物生长的最大数量，同时承担花和果实。这相当于一个较大的叶面积，以喂养正在增长的水果，并相当于一个更大的作物，可以同时采摘。

一个新的解决方案，开始随意讨论

沙特阿拉伯团队采用了一种新方法，通过对植物进行休眠，使其成为等离子体，等离子体是一种特殊的，热的电离气体，有时被称为物质的第四种状态 - 紧邻固体，液体和普通气体。您可以在雷击，恒星核心，天堂极光和老式霓虹灯标志中找到等离子体。

科学家们将等离子体应用于从聚变试验反应堆到医疗植入物消毒的各个方面。该团队专门用它们来处理休眠的葡萄藤。他们发现，血浆暴露会在植物体内产生氧化应激，这是由休眠植物细胞中的冷诱导的完全相同的信号，芽通过唤醒作出反应。通过用等离子体处理葡萄芽，研究人员发现它们可以释放植物的休眠 - 比天气更快，比现有的人工方法更安全，后者依靠用化学物质喷洒农作物。

穆贾希德说，这项工作始于与他的同事Khemira进行的闲谈，他是Jazan大学环境研究与研究中心的高级研究员。Khemira描述了他对葡萄芽中氧化应激的研究，他们发现没有人曾尝试使用等离子体来引起氧化应激并使它们免于休眠。他们很快测试了这种方法，并且它起作用了。Taieb分析了样品并发现确实等离子体处理引起的氧化应力与天然冷和氰氨酰胺相似。“我们第一次成功实验的一些结果是惊人的，我们无法相信这是真的，”穆贾希德说。即使只是在从未看到寒冷天气的芽上进行几分钟的等离子体处理，植物也能达到与经历最佳寒冷条件(暴露于约5摄氏度的温度60天)的对照植物相似甚至更好的芽破裂。

他们对来自不同地区的不同葡萄品种进行了测试，发现它可靠地对所有葡萄进行了测试。通常种植者通过用诸如氰氨化氢之类的化学物质喷洒树木来解决缺乏冷却的问题。问题是，如果工厂确保其冷却需求的很大一部分来自天然冷，则氰氨化氢或其他化学品才有效。此外，氰氨酰胺对人类，野生动植物和植物本身也有毒性。因此，Khemira说，这种化学物质在几个国家被禁止使用。

使用等离子体处理休眠芽的新的更环保的方法是否取决于许多事情，包括它是否能够在现场以及在实验室中有效地工作。它需要在葡萄以外的作物上进行测试，并且还需要考虑设备的成本。“还有很多工作要测试其有效性和可行性，”穆贾希德说。“我们正在确定将其带到现场的适当参数，但它可能在短短几年内就可以使用。”Khemira说，如果实际方面得到解决，新方法确实证明在商业上可行，它将彻底改变我们种植许多作物的方式。研究人员申请了该方法和传递系统的专利。