潮新闻客户端 记者 王湛 姚群

2023年2月16日的《Nature》杂志封面，是一颗刚刚从湿润的泥土里冒出绿芽儿的小苗，还有三根长而螺旋着的木制尾巴。

(资料图片)

“自然界中，有些草本植物的种子可以靠自身的结构和材料特性进行‘自发钻土’，比如牻牛儿苗的种子，在下雨的时候，本来在土壤表面的种子可以识别到环境的变化，能把自己‘埋进’土壤里。”浙江大学研究员王冠云说。

受“钻头形”种子的启发，研究团队设计出可自发钻土的种子载体E-seed。《Nature》的封面图片，就是E-seed的发芽试验。

牻牛儿苗多生长于荒漠、戈壁等地区，这种种子身体像钻头般紧密缠绕，尾部有一个长而弯曲的尾巴。

王冠云说，这是一种春季开花的矮小植物，在西部干旱地区，牻牛儿苗是很重要的植物。当遇到湿气时，其钻头般的身体吸水后展开并不断旋转，从而使种子头部自发钻入土中，从而免于被动物掠食，也免受恶劣环境的影响。然后，种子生根发芽，荒漠变绿洲。

牻牛儿苗种子成功地进行“自发钻土”，需要特定的土壤条件，所以团队对E-seed种子载体进行改造，希望E-seed能适用于更多土壤环境，能在不同的场景下都能钻土，例如，制作了三条尾巴的结构。

团队设计了一种木材制作而成的、带着三条尾巴的自钻土机器人。当环境中的湿度增加时，E-seed 的尾巴也随之发生变化——通过变形和伸展，产生“钻力”把种子带入到土壤中，随后，当环境又变干燥时，E-seed 头部的“倒刺”又可以将种子锁定在土壤中。

王冠云说，与自然界牻牛儿苗种子相比，E-seed种子载体的钻土成功率可达80%以上。

通俗地讲，E-seed载体类似于“运载火箭”，我们可以对它的身体进行定制化改造，使它可以运载不同尺寸、不同类型的种子，如芝麻菜之类的蔬菜种子、松子之类的树木种子，也可以运载微生物、肥料和真菌等。

该研究历时五年多的时间，由卡内基梅隆大学的形变物质实验室，包括论文第一作者罗丹荔、当时的博士后王冠云以及助理教授姚力宁，首先提出了 E-seed 的设计概念，并进行物理设计制造，以及完成了大部份的实验。

2019年，王冠云入职浙江大学后，组建团队继续开展后期的试验内容，尤其是户外的空中播种测试以及部分发芽试验。

这项技术适用于在人类难以进入的地区进行空中播种，显著提高飞机播种的发芽率，同时能够解决自然生态中的多种问题，比如避免山体滑坡、减少物种入侵、助力植被恢复等，还能植入传感器，用于环境监测、协助自然勘探等，助力智慧农业发展。

下一步，该团队希望进一步优化在不同土壤下的钻土成功率，以及增强种子和载体连接的强度以抵抗暴雨的冲击。此外，需要研究大规模生产的可行性。

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