病原体和细菌不仅会使人类和动物生病。细菌和真菌引起的疾病会对各种植物造成严重破坏。一种对植物特别有害的病原真菌叫做锈病。这与金属上的锈迹不同，但它具有相似的鲜艳的红色、橙色、黄色和棕色，会影响观赏植物的外观。更重要的是，它还可以摧毁包括小麦和大麦在内的重要作物。
[相关：真菌孢子和编织结合，制成了耐用且可持续的建筑材料]。
锈病是空气传播的——就像COVID-19一样——它通过称为孢子的细胞传播到健康的植物。了解这些孢子如何传播是设计更好的植物保护方法关键。一项于1月31日发表在《科学进展》杂志上的研究，利用高速摄像机分析了植物孢子的散播过程。研究揭示了微小的“龙卷风”如何将病原体从受感染的植物传播到健康的植物。
当雨滴击中小麦受锈病感染的叶片时，叶片会摆动，产生这些微小的空气涡流，将孢子散播开来。就像喷嚏或咳嗽中的病毒颗粒一样，它们可以感染健康的植物。
在研究中，康奈尔大学的一个团队使用高速摄像机分析了这一过程。这可能是设计一种策略，以帮助减少病毒、细菌和卵菌真菌的病原体从植物叶片传播的步骤。
这些录像使团队能够预测孢子的轨迹以及它们如何被叶片产生的类似旋风的涡流所携带。该团队采用了通常用于研究地球物理流——如急流等大规模海洋和大气气流——的技术。他们将这些气流缩小了几个数量级，以便同时理解和预测弹跳小麦叶片周围的空气涡流。
“这有点像空气中的微型龙卷风，”该研究的合著者、康奈尔大学生物物理学家Sunghwan Jung在声明中说。“我们描述了这些涡流运动的幅度，以及它们何时形成以及孢子如何传播，因此一切都是可预测的。”
[相关：为了保护世界的意大利面，科学家们深入研究了意大利宽面条的DNA]。
该团队使用了微小的空心玻璃颗粒来模拟实际的孢子，因为在处理活孢子方面存在限制。这种方法帮助他们估算了可能从叶片脱落的孢子数量、它们的飞行方向以及它们如何远离受感染的植物。
该团队希望这项研究的数据能够帮助开发新的方法，从孢子传播的源头阻止孢子感染健康的植物。
“我们还没有找到解决方案，”Jung说。“但如果我们能够以某种方式控制叶片周围的这种涡流结构，那么我们就可以减少孢子向新植物的传播。”
