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北京上新治理毛毛“黑科技” 一粒小药丸让杨树两年不飞絮

每年四五月份,北京都会进入杨柳飞絮高发期,漫天飞舞的毛毛,让过敏人群苦不堪言。在顺义一处林场实验地,许多杨树却“光秃秃”的,枝条上不见任何飞絮——这是中国农业大学团队研发的杨柳飞絮抑制剂带来的变化。一颗白色小药丸注入树干,通过纳米缓释技术将赤霉素缓慢释放,让雌树从“生殖生长”转向“营养生长”,一次注入至少管两年。这项“黑科技”今年将在北京更大范围推广,为困扰城市多年的飞絮问题提供全新解决方案。

杨柳飞絮究竟如何产生的,这种小药丸为何能抑制飞絮,药物抑制剂是否会对树、对人产生影响?带着这些问题,新京报记者日前探访了位于顺义区的林场。

利用新技术制作的抑制剂。新京报记者 周怀宗 摄

问题1

杨柳飞絮到底是什么?

每年四五月份,北方杨柳飞絮的时节,都会引发普遍关注。已经进行了多年实验的中国农业大学吴学民教授介绍,随着社会的发展,过去人们不太在意的杨柳飞絮,和花粉一样,正在影响着越来越多人的生活,杨柳飞絮引发的过敏、环境卫生、消防安全等问题,也越来越受到社会重视。

中国农业大学教授吴学民现场介绍实验情况。新京报记者 周怀宗 摄

其实,关于杨柳飞絮的治理早已开始。吴学民介绍,起初多用物理方法缓解,比如喷水、修剪、选择替代树木等,但这些方法本身都有各自的局限性,比如喷水修剪,需要耗费大量人力物力,而且喷水多了,潮湿环境下花、树还容易生病。而替代的方法,一方面耗时长且效果不佳,另一方面也很难真正找到可以完全替代杨柳的园林绿化树种。此外还有生物防治的方法,也就是通过抑制剂,抑制花粉、杨柳絮的产生,在过去也被人们形容为给花和树“避孕”。

为什么被形容为“避孕”?这和杨柳飞絮的本质有关,吴学民介绍,“杨树、柳树都是雌雄异株的树,也就是有的树只开雌花,有的只开雄花,它们的花和一般人们熟悉的花不太一样,就是每年春天,杨树、柳树上长出来的那种棕色的‘毛毛虫’一样的东西,那就是它们的花序。而飞絮,就是雌花花序授粉后产生的带种毛的种子,雄花没有,它只有花粉,没有飞絮,飞絮是雌花孕育出种子后,传播种子的方法。也就是说,那些漫天飞舞的白色绒毛一样的飞絮中,其实是带着种子的。”

既然物理防治有自身的局限性,那么生物防治是否为更好的方法,是否有一劳永逸的办法?这就需要真正深入到杨柳飞絮产生的根源,从根源上解决问题。

问题2

小药丸为何能抑制飞絮?

杨柳飞絮原本是杨柳树繁衍生息的本能,自然环境中,杨柳树汇聚在同一区域的规模不大,因此一般很难出现飞絮“成灾”的现象。人类利用它们的同时,也使得区域内的杨柳树密度变高,飞絮也因此增多。

但这并不意味着,对杨柳树的利用存在问题。吴学民说,“杨柳树本身是北方常见的树种,有许多难以替代的优势,长得快,长得高,树冠大,绿化期长等,它们几年就能长到十几米高,庞大的树冠有更好的遮阴、阻挡风沙等效果,而且发芽早、落叶晚,是很好的园林绿化树种。所以对它们产生飞絮的问题,不能直接砍掉或者换掉了事,而是需要用更先进的科学技术去解决。”

那么,抑制剂为何能够抑制飞絮产生?吴学民介绍,从过去到现在,一般使用的抑制剂,主要成分都是赤霉素,这是一种植物自有的生长调节剂,植物自身就会合成赤霉素,用来帮助它们生长、保持健康等。在研究中,科学家们发现,通过一定的方法,增加或减少植物体内赤霉素的含量,就可以影响植物的生长过程。

图中白色枝条为注入抑制剂的树,光秃秃的,旁边对照的树木枝条挂满花序。新京报记者 周怀宗 摄

“植物的生长,我们可以分为两种不同的方向,一种是生殖生长,就是植物会开花结果,繁衍后代,一种是营养生长,就是长高长大。”吴学民说,“自然状态下,植物的两种生长依靠自身调节,在生殖的季节,营养会偏向于开花结果,在其他季节,则更多供给于营养生长。赤霉素的作用之一,就是调节二者,如果通过人工注入赤霉素这一生长调节剂,提高植物体内赤霉素的含量,它就会在开花结果的季节,把更多营养供给于营养生长,而不再开花结果。”

问题3

药物抑制剂安全吗?

作为药物,抑制剂本身是否会有副作用?是否会对树、对人产生影响?

“许多人会谈药色变,觉得是药三分毒,既然是药物,总是会有一些副作用,会带来一些新的问题。”吴学民说,“其实未必如此,当前抑制剂普遍使用赤霉素,赤霉素也是一种植物生长调节剂,植物自身就会合成。而人工防治飞絮中使用的赤霉素抑制剂,也是通过生物发酵等方法获得的,是一种生物制剂,是绿色安全的。”

记者也注意到,科研人员在演示为杨柳树注入抑制剂的时候,也直接用手接触抑制剂药片,而并非防护周全之后再去注入。

注入抑制剂的树贴上了标签。新京报记者 周怀宗 摄

随着科技的发展,更多的新技术应用在飞絮防治药物研发中。吴学民介绍,团队正在研发一种新的抑制剂,研发过程中,还利用了人工智能、大模型等技术。

“过去研发一种新的药物,需要大量的探索和尝试,而且不一定能得到想要的结果。”吴学民说,“但现在,我们通过人工智能辅助设计,计算药物分子与靶标受体之间的结合能力和作用过程,可以更快、更精准地推算出药剂效果,然后再到现实中实验,极大地缩短了研发过程。”

据介绍,新的抑制剂研发中,获得抑制剂的途径,也是通过生物发酵,“现在需要的都是绿色安全的技术,安全是第一位的,只有在确保安全的情况下,新的研发才会继续下去。所以,不必过于担心抑制剂会带来什么不好的影响。”

问题4

给树打药会伤树吗?

抑制剂怎样才能注入杨柳树体内?在顺义的林场里,吴学民和团队科研人员演示了注入的方法,用手钻在杨柳树的树干上,钻一个小洞,将白色的小药片放入小洞中,然后塞入一个可降解的小木棍,封住小洞,注入就完成了。每10厘米胸径的树,合适的剂量是0.08克,也就是两个小药片。

药片放入的位置,要达到树的木质部,也就是表层下面的木质部分,才能让药物被树木自身“运输”到树冠上,起到抑制的效果。

这样注入的方式,对树会有什么影响?“从药效上看,结果就是不再产生飞絮,也就是雌树不会再开花了,这也是我们注入抑制的目的。在树干上钻个洞,对树本身健康的影响很小,一般几个月最多半年,就会自然愈合,基本上不会伤害到树。”

注入抑制剂之后留下的小树洞,内部已经愈合。新京报记者 周怀宗 摄

事实上,由于抑制剂的原理,注入抑制剂的树,反而会长得更茂盛,“这是因为,抑制剂起作用之后,生殖生长停止了,转向了营养生长。原本用来开花结果的营养,供给了枝叶,所以一般会长得更好,叶子更大,枝条更旺。”

抑制剂抑制了雌花的开花结果,是否会影响树木的繁衍?吴学民表示,在人工繁育中,普遍采用的是扦插繁殖的方式。所以,不通过种子繁殖,对杨柳树的繁育没有影响,对人来说,就更没有影响了。

那么,什么时候注入抑制剂?吴学民介绍,在北京,一般是在每年五月份左右,这时候,恰好是花芽分化阶段,“虽然飞絮是在每年四月份出现,但对于树木本身来说,最初花序芽的形成,是从前一年五月开始的。也就是说,每年的飞絮结束之后,杨柳树立刻就会开始花芽分化孕育下一代花序,这时候用药是最合适的,可以在源头改变这一生殖过程。所以,在每年五月左右注入抑制剂,下一年就不会产生飞絮了。”

问题5

注入一次有效期多久?

此次实验的抑制剂,和以往使用的有何不同?科技含量又在哪里?

“缓释,长效,是我们这一次实验的主要目标。”吴学民说,“此次实验的药物,成分依然是赤霉素,但我们首次引入了纳米技术、缓控释技术及生物技术,实现药剂的稳定长效释放。”

科研人员演示如何注入抑制剂。新京报记者 周怀宗 摄

为什么需要长效?吴学民介绍,“赤霉素本身是一种非常容易降解的物质,一般七天左右就降解完成了。这可能和植物本身的需求有关,植物自身会合成赤霉素,调节生长状态,不同时期也是不一样的。比如平常时候,植物需要营养生长,这时候自身合成的赤霉素就比较多,而到了生殖的季节,就会减少合成。那么已经合成的怎么办?如果它体内的赤霉素多,自然而然地就会抑制生殖,所以这时候赤霉素快速降解的效果就显现出来了,已经合成的快速降解,自身合成又变少,自然而然,生殖生长就开始了。”

植物生长的原理,给了人类解决杨柳飞絮的可能性,但也因为同样的原因,使得抑制效果难以持续,“我们利用了赤霉素含量高低调节植物生长的原理,也就必须面对赤霉素降解很快,抑制效果短这个问题。”吴学民说,“在过去,抑制剂需要每年注入一次,就在花芽分化之前这个关键时期注入,恰好抑制了它的诞生,下一年就不会有飞絮了。但下一年还得继续注入,每年一次,需要耗费大量的人力物力。”

新技术为解决这一问题带来了契机。吴学民说,“通过纳米包裹,缓释控释技术,我们可以让药物在树木体内更缓慢地释放,让原本七天左右就能降解的过程,延长到一年甚至更久。如果可以延长到一年,这就意味着,注入一次,至少可以在两个生殖生长的关键期起作用,也就是一次管两年。事实上,在实验中,我们发现,缓控释的药物,第一年的抑制效果,可以达到95%,第二年也能达到80%以上,缓释控释的效果达到预期。”

此外,记者了解到,吴学民和团队正在研发的新抑制剂,持续效果有望超过三年甚至更久,该研究也使用了人工智能等新技术,目前还在实验之中。“当前,我们的目标,是通过缓控释的技术,让抑制剂的效果更久,以更少的人力物力,实现更好的效果。未来,我们希望能够彻底解决这一问题。”

新京报记者 周怀宗

编辑 张树婧 校对 李立军

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