Nat. biotechnol.: 10 亿个光子! 植物发光

朱雀

2020-04-30

       自然界的生物发光主要有荧火虫、夜光藻及荧光蘑菇等，其发光过程研究具有重要意义，特别是能否通过人为改造让植物也能像上述生物一样自然发光极具挑战。

       当前，通过基因改造技术，将细菌发光基因引入到植物中，可实现植物发光，但技术难度大，且发光较弱。如何对植物进行进一步改造，从而产生稳定且高效的生物发光仍然是一大难题。

       近日，俄罗斯莫斯科Planta 公司的Karen Sarkisyan 和 Ilia Yampolsky等人研究发现，真菌中生物荧光在新陈代谢上与植物中常见的自然代谢过程相似，其主要涉及到核心分子-咖啡酸，该分子在酶的作用下可产生光。

 本文要点:

      1) 首先，他们通过基因编辑技术将真菌的生物发光基因插入至烟草等植物中，改造后的植物可以发光，每分钟可以产生超过 10 亿个光子，比先前通过细菌改造的发光强度要高一个数量级，且比当前所有植物自然发光都要亮，暗处发光肉眼可见。

       2）此外，发光过程无需其他额外的化学试剂，对植物生长代谢过程无害，因此整个生命周期都能够持续稳定发光。基于发光变化，该技术有望应用于植物生长状态及环境对其影响等动态监测。 

参考文献：

Tatiana Mitiouchkina et al, Plants with genetically encoded autoluminescence, Nature biotechnology, 2020.

DOI：10.1038/s41587-020-0500-9.

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0500-9#Sec24