据美国农业局联合会数据显示，2023年美国农作物遭受了严重损失，其中德克萨斯州因干旱导致的损失高达48亿美元，占该州总损失的近80%。面对干旱等自然灾害对农作物造成的巨大威胁，研究人员将目光转向了这种能够在无水条件下存活长达60天，并在重新补水后迅速恢复的神奇植物。
Ctenanthe setosa因其独特的耐旱能力成为ORNL研究团队的理想候选对象。该团队利用小角度中子散射技术，深入研究了这种植物如何承受水分流失并恢复生机。研究成果已发表在《植物生理学》杂志上，为理解抗逆植物提高栽培作物抗旱能力提供了宝贵见解。
布达佩斯HUN-REN能源研究中心的研究员Renáta Ünnep表示：“我们很快意识到，中子散射技术将极大地促进我们的研究。中子是一种非破坏性的选择，可以观察植物光合膜的纳米级结构，这对于我们长期测量植物的缺水情况至关重要。”
在干旱条件下，植物会失去正常光合作用的能力，从而影响生长和作物产量。而Ctenanthe setosa不仅具有抵御干旱的能力，还拥有后续恢复机制。研究小组利用ORNL散裂中子源(SNS)的扩展Q范围小角中子散射衍射仪(EQ-SANS)对此进行了深入研究。
SNS拥有极其明亮的中子和世界一流的仪器，为研究人员提供了前所未有的研究机会。EQ-SANS是SNS为用户提供的多种仪器之一，它使研究人员能够逐分钟观察干旱胁迫条件下完整植物的恢复过程。
罗兰大学植物解剖学系的植物生物学家Katalin Solymosi指出：“这是首次逐分钟观察干旱胁迫条件下完整植物的恢复过程。中子使我们能够绘制干旱期间植物光合膜结构纳米级变化，并仔细观察它们在补水后如何恢复。”
除了中子散射技术外，研究小组还使用了光学显微镜和透射电子显微镜等方法。然而，这些方法无法在不损坏样本的情况下多次检查同一片叶子。因此，中子的无损特性对于实验的完整性至关重要。
ORNL的中子散射科学家Gergely Nagy强调：“中子让我们不会破坏样本。其他方法有可能在样本制备过程中破坏植物的完全天然状态，尤其是水分含量。只有中子才能将盆栽植物带到EQ-SANS并在完全自然的条件下观察其各个部分。”
除了研究干旱胁迫的影响外，Nagy还表示对未来探索SANS在协助类似研究方面的潜力充满信心。他指出：“随着EQ-SANS进行的每项实验，我们都在提高适应不同类型研究的能力。我、Ünnep和Solymosi之间的合作并未就此结束，这意味着科学案例和该仪器研究光合作用系统的能力都将继续进步。”
