2026年1月7日，一项由美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校可持续性、能源与环境研究所的研究团队取得的重大突破，为科学家打开了一扇实时观测植物“呼吸”的全新窗口。这项发表于《植物生理学》期刊的研究，成功开发了一套名为“Stomata In-Sight”的系统，首次能在高清条件下实时、同步观测植物叶片上微气孔的开关动态，并精确测量其与空气交换二氧化碳和水蒸气的速率。这一技术有望从根本上推动培育更节水、更高产的作物。

此项突破的核心在于解决了植物科学研究中的一个长期难题。过去，科学家无法在精确控制环境条件(如光照、温度、湿度、二氧化碳浓度)的同时，既看清气孔的微观运动，又测量其实际气体交换功能。“Stomata In-Sight”系统通过三大技术的集成攻克了此瓶颈：1)活体共聚焦显微镜，无需切片即可对活体细胞进行高清三维成像;2)叶片气体交换测量仪，精准量化二氧化碳吸收与水蒸气释放;3)环境控制舱，可模拟真实生长条件。该系统能直接揭示环境变化如何影响气孔行为，为理解植物如何应对干旱等胁迫提供了前所未有的实时视角。

这项研究由美国能源部高级生物能源与生物制品创新中心、美国国家科学基金会及一项慈善资助支持。研究人员指出，水是农业生产最大的环境限制因素。通过该技术精准解析控制气孔行为的物理化学信号及遗传基础，将能筛选和培育出水分利用效率更高的“智慧型”作物，这对于保障全球粮食安全、应对日益频繁的干旱气候具有重大战略意义。

更多信息：标题：《突破性技术让科学家能够实时观察植物的呼吸》，发表于：ScienceDaily，2025年1月7日。