在传统照明设施能耗高、光污染问题日益突出的背景下,如何开发绿色、可持续的替代方案成为全球科研热点。
近日,浙江大学农业与生物技术学院都浩团队取得重要突破,成功培育出能自主发光的植物,为解决这一难题提供了全新路径。
长期以来,科学家尝试通过导入萤火虫荧光素酶基因或细菌发光系统实现植物发光,但存在成本高昂、亮度不足或影响植物正常生长等问题。
都浩团队另辟蹊径,从发光蘑菇的基因系统中获得灵感。
研究发现,发光蘑菇的四个关键酶基因可构成封闭循环系统,而植物体内天然存在的咖啡酸恰好能作为发光底物。
通过密码子优化和农杆菌介导转化技术,团队成功将真菌基因植入植物基因组,使咖啡酸经过酶催化氧化后持续释放绿光,且最终产物可循环再生。
与早期技术相比,新一代发光植物实现了三大突破:一是发光强度提升20倍以上,离体叶片可持续发光72小时;二是通过构建合成支路和抑制分流基因的"开源节流"策略,显著提高发光效率;三是不干扰植物正常代谢,真正实现绿色可持续。
实验室数据显示,经过基因改造的烟草、小番茄等植物在黑暗环境中可提供足够阅读的照明亮度。
这一技术的应用前景广阔。
在景观领域,发光植物可打造夜间自然光源,减少城市路灯能耗;在医疗领域,其发光原理可用于疾病示踪和基础医学研究;在环保领域,植物白天通过光合作用固碳,夜间提供照明,形成"负碳"循环。
都浩表示,团队正进一步优化发光强度和持续时间,未来或可实现家庭盆栽替代台灯、行道树替代路灯的愿景。
专家指出,该研究标志着我国在合成生物学与绿色能源交叉领域取得领先成果。
随着技术成熟和成本降低,发光植物有望成为新型生物能源的重要组成部分,为全球碳中和目标提供创新解决方案。
从让植物“亮起来”,到让这束光承担更多公共价值,发光植物的意义不止于新奇景观,更折射出绿色技术对能源结构与城市治理的深层回应。
科研的进步往往始于一次路径选择,成于一系列细致而审慎的验证。
面向未来,只有在尊重科学规律、守住安全边界、回应真实需求的基础上,才能让更多“自然的光”走出实验室,成为低碳生活方式的切实一部分。