从萤火虫到“会发光的绿植”:我国团队攻克高亮度自发光植物关键技术并推进产业化

问题——让植物“自己发光”,从实验室走向应用仍有多重门槛。长期以来,发光植物研究多停留概念验证:一上亮度不足,常需暗适应或借助专业设备长时间曝光才能看到;另一方面,导入基因数量多、代谢路径长,使能量消耗与表达效率难以兼顾,稳定性和可重复性也存挑战。对产业端而言,若亮度、稳定性、成本与安全合规无法同时达标,应用就难以落地。 原因——关键在于代谢通路效率与表达调控的系统优化。中国农业大学作物遗传育种领域青年科研人员李仁汉带领团队,基于基因编辑与合成生物学方法,从萤火虫、发光细菌、发光真菌等生物中筛选并重构发光元件,通过精准导入植物细胞实现自发光。团队在早期探索中经历大量试错,并通过持续记录与参数对比逐步找到可行路径。研究表明,传统路线通常需要多基因协同、代谢“链路”较长,过程中的效率损失较为明显;同时,启动子等调控元件的选择与强度设定,会直接影响“发光强度—细胞存活”之间的平衡。基于此,团队将重点放在缩短通路、提升关键酶效率并精细化调控表达上。 影响——“双基因通路”提升可见度,推动从展示性成果走向产品化评估。团队提出并实现“双基因(TAL酪氨酸途径)通路”方案,用更短的核心通路完成发光反应,使亮度较传统方案提升两个数量级,达到可用手机直接拍摄的水平。此进展的意义不止于“能发光”,更在于“看得见、拍得清、可评测”,为后续围绕寿命、稳定性、规模化繁育及环境适应性开展标准化测试打下基础。,企业端以合肥作为研发与产业起点,并在北京海淀设立新主体以加强资源协同,显示技术创新与产业要素正在加速对接。近期完成的数千万元Pre-A轮融资,也反映出资本市场对合成生物学在新型消费、城市景观等潜在场景的关注升温。 对策——在创新链与产业链衔接处补齐“验证—规范—规模化”短板。业内人士指出,自发光植物走向市场仍需抓住三上:其一,持续推进机理研究与工程化优化,围绕关键酶效率、代谢负担、遗传稳定性等指标迭代,建立可量化的性能参数体系;其二,加强产品验证与应用适配,针对室内观赏、文旅夜景、科普展示、低能耗指示等场景建立评价标准,明确亮度、持续时间、养护条件等关键门槛;其三,严格落实生物安全与合规管理,开展环境风险评估、隔离控制与全流程可追溯,满足监管要求前提下推进试点示范。此外,成果转化还需与育种繁育体系、设施园艺与供应链协同,降低单位成本并提升交付稳定性。 前景——从“点亮一株植物”到“点亮一条产业”,仍需时间,但方向清晰。随着合成生物学、基因编辑与植物工厂等技术体系成熟,自发光植物有望在低碳景观、互动文旅、科学教育及新型家居消费等领域拓展更多可能。更重要的是,这类探索具有方法论上的示范价值:以基础研究为源头,以工程化思维缩短技术路径,以规范化验证打通产业化“最后一公里”。未来,若能在稳定性、可控性与成本上继续取得突破,并在监管框架内稳妥推进应用试点,自发光植物或将成为我国生物制造新赛道中更具辨识度创新成果之一。

从《诗经》中“熠耀宵行”的记载,到现代实验室里的基因图谱,人类对生物光源的探索贯穿文明演进;这项由中国青年科学家主导的研究,不仅让科幻式的设想更接近现实,也反映了基础研究与应用创新之间的有效联动。在“美丽中国”建设进程中,这样的科技创新正在为可持续发展打开更多可能。