以後,在夜間觀賞植物可能不用另外打燈照明了,科學家最新生物技術成功將發光蘑菇的基因移植到菸草植物身上,讓後者在整個生命週期都持續散發明亮的綠色可見光,以前只聞螢火蟲滿天飛,未來或許將聽聞螢光植物遍地開。

生物發光(bioluminescence)是指生物體內化學反應將化學能轉化為光能、進而自體發光的現象,大家最耳熟能詳的應該就是螢火蟲。不過除了螢火蟲外,生物發光現象其實在一些真菌、魚類、海洋無脊椎動物中也都可以發現,只是過去通常忽略植物是否也表現出這種特性。

現在俄羅斯科學院生物有機化學研究所、奧地利科學技術研究院、倫敦醫學科學研究所與俄羅斯生物科技新創公司 Planta 合作,從一種發光蘑菇中提取特殊 DNA 植入菸草植物(生長迅速且遺傳基因簡單)中,發現經過基因改造的菸草植物在整個生命週期(種子、發芽、成熟到枯萎)中,根、莖、葉、花都能發出肉眼可見的綠光。

蘑菇本身與植物沒什麼密切關係,但關鍵在於稱為咖啡酸(caffeic acid)的有機分子,所有植物都需要這種分子來製造細胞壁,而蘑菇中該分子涉及 4 種酶的代謝循環來產生光。首先,2 種酶將咖啡酸轉化為發光前驅物,然後透過第 3 種酶處理變成能夠發射光子的氧化分子,第 4 種酶再將分子轉換回咖啡酸不斷循環。

研究團隊便將蘑菇特有的這 4 種酶轉移至菸草植物中,雖然過去科學家也曾結合螢火蟲體內酵素設計出短暫發光的植物,但這次結合蘑菇 DNA 的植物亮度提高了 10 倍且持續性發光,且無需藉助外部化學物質;令人更驚訝的是,這些植物每分鐘產生約 100 億個光子,其峰值波長在 500550 奈米(可見光譜中的綠光範圍)間。

該技術突破將為科學家提供一種觀察植物內部運作的新方法,至於市場方面,也能應用在觀賞/裝飾植物用途,研究團隊報告他們目前正在試驗其他可發光的植物,包括長春花(日日春)、矮牽牛和玫瑰。

新論文發表在《自然-生物科技》(Nature Biotechnology)期刊。

    全站熱搜

    Win Driver Blog 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()