以后,在夜间观赏植物可能不用另外打灯照明了,科学家最新生物技术成功将发光蘑菇的基因移植到烟草植物身上,让后者在整个生命周期都持续散发明亮的绿色可见光,以前只闻萤火虫满天飞,未来或许将听闻萤光植物遍地开。
生物发光(bioluminescence)是指生物体内化学反应将化学能转化为光能、进而自体发光的现象,大家最耳熟能详的应该就是萤火虫。不过除了萤火虫外,生物发光现象其实在一些真菌、鱼类、海洋无脊椎动物中也都可以发现,只是过去通常忽略植物是否也表现出这种特性。
现在俄罗斯科学院生物有机化学研究所、奥地利科学技术研究院、伦敦医学科学研究所与俄罗斯生物科技新创公司 Planta 合作,从一种发光蘑菇中提取特殊 DNA 植入烟草植物(生长迅速且遗传基因简单)中,发现经过基因改造的烟草植物在整个生命周期(种子、发芽、成熟到枯萎)中,根、茎、叶、花都能发出肉眼可见的绿光。
蘑菇本身与植物没什么密切关系,但关键在于称为咖啡酸(caffeic acid)的有机分子,所有植物都需要这种分子来制造细胞壁,而蘑菇中该分子涉及 4 种酶的代谢循环来产生光。首先,2 种酶将咖啡酸转化为发光前驱物,然后透过第 3 种酶处理变成能够发射光子的氧化分子,第 4 种酶再将分子转换回咖啡酸不断循环。
研究团队便将蘑菇特有的这 4 种酶转移至烟草植物中,虽然过去科学家也曾结合萤火虫体内酵素设计出短暂发光的植物,但这次结合蘑菇 DNA 的植物亮度提高了 10 倍且持续性发光,且无需借助外部化学物质;令人更惊讶的是,这些植物每分钟产生约 100 亿个光子,其峰值波长在 500~550 奈米(可见光谱中的绿光范围)间。
该技术突破将为科学家提供一种观察植物内部运作的新方法,至于市场方面,也能应用在观赏/装饰植物用途,研究团队报告他们目前正在试验其他可发光的植物,包括长春花(日日春)、矮牵牛和玫瑰。
新论文发表在《自然-生物科技》(Nature Biotechnology)期刊。
- SCIENTISTS HACK BIOLUMINESCENCE TO CREATE GLOWING HOUSEPLANTS
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(首图来源:Planta)