近日，國家植物園、中國科學(xué)院植物研究所所長汪小全通過CCTV10《透視新科技》欄目，解讀了花粉多樣性及其致敏機制。

每當(dāng)花粉季來臨，花粉飄散，過敏人群增多，主要表現(xiàn)為迎風(fēng)流淚、打噴嚏、流鼻涕等。如何科學(xué)防過敏？從傳粉機制破譯過敏密碼，植物大數(shù)據(jù)溯源開啟花粉認知新維度。

每年3月至5月是我國大部分地區(qū)春暖花開的時節(jié)，同時也是春季花粉癥的高發(fā)季節(jié)。許多人在吸入或接觸花粉后會出現(xiàn)鼻癢、打噴嚏、流清水樣鼻涕等癥狀，部分人還會伴有眼紅、眼癢、耳癢、口腔上顎癢、咳嗽，嚴重者甚至出現(xiàn)胸悶、氣短乃至呼吸困難。這些年來，花粉過敏人群似乎越來越多。

花粉形態(tài)探秘

花粉，這一植物繁衍的微小使者，承載著生命延續(xù)的重任，也隱藏著眾多不為人知的奧秘。專家們一直致力于花粉研究，從花粉的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、成分等基礎(chǔ)特性，到發(fā)育、萌發(fā)及花粉管生長等關(guān)鍵生理過程。

我國研究花粉的歷史悠久，植物所老一輩科學(xué)家開拓了孢粉學(xué)研究，對許多重要的經(jīng)濟作物和瀕危植物進行了系統(tǒng)研究。當(dāng)年，他們觀察了上千種植物的花粉形態(tài)，訂正并描述了孢粉形態(tài)的專用術(shù)語，介紹了研究技術(shù)與方法，為中國孢粉學(xué)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。

汪小全：早在上世紀80年代，中國科學(xué)院植物研究所的張金談老師與北京協(xié)和醫(yī)院的葉世泰教授合作出版了《中國氣傳和致敏花粉》一書，系統(tǒng)地介紹了哪些花粉具有致敏性、如何治療與防治。這本書內(nèi)容詳實，至今仍被沿用。

汪小全帶記者參觀了“花粉集體照”：圓柏的花粉圓球形，松樹的花粉，自帶兩個精密氣囊，這種空氣動力學(xué)設(shè)計，能讓其飛行上百公里，松樹的花粉借風(fēng)力傳播，飄落在雌球花的傳粉滴，直到第二年春季或夏季完成受精，最后生長發(fā)育為松果。

花粉的形態(tài)堪稱微觀世界的奇觀。

水杉的花粉有個小尖頂

銀杏的花粉兩頭尖尖

山桃的花粉三溝狀

油松的花粉像耳機

紫荊的花粉像糖三角

而丁香的花粉表面布滿蜂窩狀的網(wǎng)格

花粉的電鏡掃描解析

這些花粉的照片是通過掃描電子顯微鏡拍攝的，它的最高分辨率可以達到1納米，最大放大倍數(shù)可以達到80萬倍。使用二次電子成像，電子顯微鏡下可以清晰的看到花粉上的溝壑孔洞棘突顆粒。這些細節(jié)都是植物為適應(yīng)傳粉而精心設(shè)計的微觀結(jié)構(gòu)。

汪小全：花粉形態(tài)大數(shù)據(jù)不僅為物種精準鑒定提供支撐，更將助力致敏花粉的精準防控。若未來使用更高分辨率設(shè)備對中國乃至全球植物花粉形態(tài)展開系統(tǒng)性研究，結(jié)合人工智能技術(shù)，即使非專業(yè)人員也能實現(xiàn)花粉類別的自動識別。這項技術(shù)突破將推動大科學(xué)協(xié)作、過敏預(yù)防與治療領(lǐng)域產(chǎn)生重要價值，為構(gòu)建花粉致敏防控體系提供關(guān)鍵技術(shù)支持。

花粉的空氣擴散

研究表明，致敏花粉不是艷麗的蟲媒花的花粉，而是來自開花并不顯眼的樹木雜草。它們屬于靠風(fēng)傳播花粉的風(fēng)媒植物，風(fēng)媒傳粉，簡單說就是靠風(fēng)當(dāng)快遞員，風(fēng)媒植物的花通常很小，顏色不鮮艷，容易被風(fēng)吹散。被子植物的花多密集成穗狀花絮、柔荑花絮等，能產(chǎn)生大量花粉，花柱往往較長，柱頭膨大，呈羽毛狀；裸子植物形成螺旋排列的小孢子葉球。

風(fēng)傳粉效率低，全靠運氣，所以植物會通過產(chǎn)生大量花粉來提高成功率，圓柏就是靠風(fēng)媒傳粉的樹種。

在國家植物園南園展覽溫室，通過貴州蘇鐵的雄球花，能直觀看到花粉量很大的特點。它的果實呈現(xiàn)螺旋狀排列，這樣的結(jié)構(gòu)能容納大量的花粉。

汪小全：圓柏是雌雄異株的物種，這是雄樹，黃色結(jié)構(gòu)是它的小孢子葉球，產(chǎn)生花粉的非常重要器官，里面含大量的花粉；這邊是雌樹，圓柏的種子是兩年成熟的，略大者是去年雌球花受精發(fā)育而成，略小的為今年生長發(fā)育者。

雌雄異株的圓柏和其他裸子植物都是風(fēng)媒傳粉的，圓柏雄樹花粉量巨大，這也是近些年引發(fā)北京春季花粉過敏的主要過敏原之一。

汪小全：鑒于花粉過敏的問題，我們特別重視，計劃構(gòu)建花粉的大數(shù)據(jù)，不僅是圓柏的花粉，未來我們把各種松柏各種裸子植物甚至被子植物的花粉都開展研究，到底還有哪些樹種將來對我們?nèi)祟惪赡軙幸恍┩{，以便更早的做出防范。

大自然遇見大數(shù)據(jù)

近些年，植物所把盡可能多的植物數(shù)據(jù)匯總到一起，搭建起一個覆蓋全國植物信息的數(shù)據(jù)平臺。在這個大數(shù)據(jù)平臺能看到哪些內(nèi)容呢？

汪小全：在植物數(shù)據(jù)中心里，大屏幕上顯示著最新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心包括三方面的數(shù)據(jù)，一個植物物種這些信息，第二是植被信息，就是每個地方長哪種森林等，第三個是所有的植物園遷地栽培了哪些植物的信息。三個方面大的數(shù)據(jù)全都有。所以在中國來說，就是我們所有的植物物種到每一個縣有哪些科哪些屬哪些種，甚至照片形態(tài)都看得非常清楚，這個上面顯示的是一個實時的訪問情況，訪問量非常大。每一種植物除了以前的標(biāo)本以外，我們有大量的彩色照片，他們經(jīng)過專家鑒定后，我們通過人工智能，研發(fā)出能夠自動識別植物的“花伴侶”，具備拍照識花的功能。我們運營的大數(shù)據(jù)平臺，將中國植物所有的信息，精確到每一個縣，有哪些科哪些屬哪些種。所以甚至在每個縣里面，每個山上面長的哪個森林，哪個保護區(qū)是什么組成的，我們都非常清楚。這些植物在園子上長什么樣，有精確全面的照片，做這項工作花了大量的時間，這些數(shù)據(jù)積累的時間也非常長。

精準致敏防控

導(dǎo)致北京春季花粉過敏的主要就是風(fēng)媒傳粉的圓柏，作為裸子植物的一員，圓柏常被種植于皇家園林寺廟等地。北京故宮博物院、景山公園、北海公園等地都種植了圓柏，特別是天壇公園擁有北京市區(qū)面積最大的柏樹林3,000多株古柏，營造出莊嚴肅穆的氛圍，這些古樹不僅具有較高的生態(tài)價值，更具備重要的歷史和文化價值。

汪小全：在不影響在整個植被環(huán)境的情況下，適當(dāng)?shù)娜コ恍┬蹣?，并不影響這個植被的景觀，包括在城市的一些道路當(dāng)中，也可以適當(dāng)去除一部分，這是暫時的一個應(yīng)急措施，當(dāng)然我們的古樹還是需要去保留的。未來可以利用雌樹扦插或者雌雄鑒定的方式，避免種植太多雄樹。

汪小全：實際上到現(xiàn)在為止，我們真正把花粉，做成一種制劑，去做過敏檢測的，也就是幾十種，40多種非常非常少。面對幾十萬種的植物來說，今天我們知道北京的人可能是圓柏過敏，日本人可能是日本柳杉過敏，歐洲人可能是地中海柏木過敏。

這些年，專家們從探討花粉的過敏原、成分結(jié)構(gòu)以及致敏機制，到花粉過敏流行規(guī)律研究，再到探索新的治療方法和藥物，一直在幫助過敏人群擺脫困擾。園林部門調(diào)整城市園林植物種植結(jié)構(gòu)，減少花粉致敏風(fēng)險高的植物種植，增加非致敏或低致敏植物。

自然界的微型營養(yǎng)庫

那么植物界的花粉能被利用起來嗎？花粉是植物的精華，除了傳粉功能，還有多重利用價值。天然花粉可制成花粉蜜花粉膏等，富含蛋白質(zhì)氨基酸維生素及微量元素，被視為營養(yǎng)補充劑。

汪小全：花粉是一個營養(yǎng)成分非常豐富，被譽為全營養(yǎng)的食物。在中國，像有些少數(shù)民族習(xí)慣做一些，比如說在云南保山這些地方，把松花粉做成這個花粉粑粑，還有把一些花粉做成松花酒。

未來在健康科技等領(lǐng)域的應(yīng)用，潛力值得期待。對于過敏人群，還是要提醒大家，到了花粉季，出門要做好防護措施，一旦過敏就要去就醫(yī)，遵醫(yī)囑服藥或打針，關(guān)愛過敏人群，少用高致敏植物，讓春日芬芳與健康同行。