科学家如何实现让植物自身发光？我国在自发光植物研究领域又取得了哪些突破？中国的花园是否也能迎来被植物“点亮”的未来？2月23日，封面新闻记者谭羽清专访了浙江大学农业与生物技术学院研究员都浩，为我们深度揭秘这一科研进展。
自2019年底开始，都浩带领团队投身发光植物的研发，在2023年取得重大突破。他们通过将甘蓝型油菜和自构巢曲霉的催化酶基因导入植物体内，优化植物内源咖啡酸代谢路径，并结合发光真菌Neonothopanus nambi的四个核心基因，成功培育出发光强度显著增强的烟草和杨树品种。
不同于以往依赖外来生物发光基因的尝试，此次即将上市的萤火虫矮牵牛花得益于真菌来源的四个关键基因的插入，实现了真正的“自发光”，无需任何特殊处理，就能在夜晚持续发出肉眼可见的柔和荧光。这是因为发光蘑菇Neonothopanus nambi的发光原理基于荧光素酶催化植物本身普遍存在的咖啡酸产生化学反应并释放光子，使得转基因植物能够在正常的代谢过程中自然持续发光。展望未来，自发光植物将呈现更明亮、更多彩且更可控的特点。都浩研究员透露，其团队于2023年创制的第一版发光植物亮度已明显超越此前报道的同类植物，甚至能照亮周边物体。今年，借助合成生物技术推出的第二版发光植物，发光强度再度提升约3倍，并计划发表科技论文及授权重要专利。未来一年内，团队将继续努力推出亮度更高的第三版发光植物，包括多种发光花卉及树木，目标是使其亮度超过晴朗夜晚的月光，有望成为低亮度照明的电力替代品。
在提升发光植物亮度的同时，都浩团队还致力于通过合成生物技术拓展其色彩范围和可控性。通过对植物代谢系统进行重新设计以及对发光蘑菇的关键蛋白酶进行定向进化，团队已经成功筛选出能促进植物内源发光底物合成的基因BnC3’H1（来自甘蓝型油菜）和AnNPGA（来自构巢曲霉），并将这两个催化酶基因引入到真菌发光系统中，创造出更为明亮的自发光植物。多株开花期的发光植物聚集时，所散发出的光芒足以照亮黑暗环境，清晰辨识附近较大的字体。
国产发光植物的市场化进程同样令人期待。面对美国市场对萤火虫矮牵牛花的热情追捧，都浩表示，我国消费者也有望拥有一款自主研发的自发光植物。目前团队正在推进基础研究和产业化工作，确保提高发光强度、拓宽光谱范围的同时，严格遵循国家法律法规要求，保障发光植物的安全性。
据都浩介绍，发光植物的研究与发展具有三大主要方向：一是进一步提升发光亮度和光谱多样性；二是实现发光节律的精准调控，比如只在天黑后发光；三是深入研究生物安全性，确保对人类和生态环境的安全无害。只要在这三个方面取得可靠成果，发光植物作为生物育种领域的重大突破，将在美化环境、节能减排、文旅资源开发等方面发挥巨大作用，并有望演变为直观的有害物质检测工具，例如用于感知土壤中有害重金属、农作物病虫害以及家庭环境中甲醛等有害气体的存在。随着基础研究的快速推进，发光植物这种新型生物能量转化系统的价值将得到系统性的挖掘与开发，以更好的科技成果服务于社会需求。
