作者:Sarah Robinson 来源:《细胞—报告》 发布时间:2021/9/15 17:23:17
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花瓣弯曲现“彩虹”

 

在木槿花蕾发育早期,花瓣近端(紫色)区域正面的角质层开始形成条痕。 图片来源:英国剑桥大学/Chiara A. Airoldi

英国剑桥大学研究人员发现,花卉正在利用一种材料科学现象,以产生精美的三维花瓣图案来吸引授粉者。

在土木工程中,“屈曲”指的是梁和柱的屈曲导致机械故障,而这也是工程师们想要避免的。但对于一些植物来说,弯曲正得到充分利用。

花使用几种不同的策略来吸引传粉者。色素中的化学颜色只是这些策略之一。此次新研究发现弯曲产生的“彩虹”对于吸引像蜜蜂这样的传粉者同样重要。这种光学效应是由花瓣表面复杂的纳米尺度的脊状图案产生的,这些脊状图案衍射光线后产生彩虹色,就像在肥皂泡表面看到的那样,但植物是如何形成这些脊状图案的尚不清楚。

此次研究表明,植物利用弯曲来精确地改变芙蓉花花瓣表面的变形。研究结果发表在近日的《细胞—报告》上。

研究人员通过一个机器人系统测试了相关模型,这个系统被称为ACME(自动共焦微引伸计),该系统被用来测量植物的机械特性。他们用一种特殊的力量拉伸尚未成熟的木槿花瓣,看看是否有可能机械地诱导出条纹。

结果显示,当施加机械应力时,条纹几乎是瞬间出现的。因此是弯曲导致了花瓣表面的褶皱,而不是一个较慢的生物过程。研究人员还可以诱导出与自然发生的条纹成90度角的条纹,这表明条纹的方向不是预先设定好的。然而,他们不能在花瓣的其他部分诱导条纹,表明形成条纹的能力是受遗传控制的。

而且,这种屈曲发生在角质层中,角质层是由两层蜡质表面组成的。正是这两层不同的力学性能使得屈曲成为可能。(来源:中国科学报 唐一尘)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109715

 
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