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潮新聞用戶端 記者 王湛 姚群
2023年2月16日的《Nature》雜志封面，是一顆剛剛從濕潤的泥土裡冒出綠芽兒的小苗，還有三根長而螺旋着的木制尾巴。
“自然界中，有些草本植物的種子可以靠自身的結構和材料特性進行‘自發鑽土’，比如牻牛兒苗的種子，在下雨的時候，本來在土壤表面的種子可以識别到環境的變化，能把自己‘埋進’土壤裡。”浙江大學研究員王冠雲說。
受“鑽頭形”種子的啟發，研究團隊設計出可自發鑽土的種子載體E-seed。《Nature》的封面圖檔，就是E-seed的發芽試驗。
牻牛兒苗多生長于荒漠、戈壁等地區，這種種子身體像鑽頭般緊密纏繞，尾部有一個長而彎曲的尾巴。
王冠雲說，這是一種春季開花的矮小植物，在西部幹旱地區，牻牛兒苗是很重要的植物。當遇到濕氣時，其鑽頭般的身體吸水後展開并不斷旋轉，進而使種子頭部自發鑽入土中，進而免于被動物掠食，也免受惡劣環境的影響。然後，種子生根發芽，荒漠變綠洲。
牻牛兒苗種子成功地進行“自發鑽土”，需要特定的土壤條件，是以團隊對E-seed種子載體進行改造，希望E-seed能适用于更多土壤環境，能在不同的場景下都能鑽土，例如，制作了三條尾巴的結構。
團隊設計了一種木材制作而成的、帶着三條尾巴的自鑽土機器人。當環境中的濕度增加時，E-seed 的尾巴也随之發生變化——通過變形和伸展，産生“鑽力”把種子帶入到土壤中，随後，當環境又變幹燥時，E-seed 頭部的“倒刺”又可以将種子鎖定在土壤中。
王冠雲說，與自然界牻牛兒苗種子相比，E-seed種子載體的鑽土成功率可達80%以上。
通俗地講，E-seed載體類似于“運載火箭”，我們可以對它的身體進行定制化改造，使它可以運載不同尺寸、不同類型的種子，如芝麻菜之類的蔬菜種子、松子之類的樹木種子，也可以運載微生物、肥料和真菌等。
該研究曆時五年多的時間，由卡内基梅隆大學的形變物質實驗室，包括論文第一作者羅丹荔、當時的博士後王冠雲以及助理教授姚力甯，首先提出了 E-seed 的設計概念，并進行實體設計制造，以及完成了大部份的實驗。
2019年，王冠雲入職浙江大學後，組建團隊繼續開展後期的試驗内容，尤其是戶外的空中播種測試以及部分發芽試驗。
這項技術适用于在人類難以進入的地區進行空中播種，顯著提高飛機播種的發芽率，同時能夠解決自然生态中的多種問題，比如避免山體滑坡、減少物種入侵、助力植被恢複等，還能植入傳感器，用于環境監測、協助自然勘探等，助力智慧農業發展。
下一步，該團隊希望進一步優化在不同土壤下的鑽土成功率，以及增強種子和載體連接配接的強度以抵抗暴雨的沖擊。此外，需要研究大規模生産的可行性。