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科学家再培育出夜间发光植物 未来或应用于夜间照明

导读: 麻省理工学院的科学家宣布已经培育出发光植物,很快就会开始照亮房间。这些植物可以一次发光几个小时。科学家希望未来通过这种植物减少对电力照明的需求。

“到处都是会发光的植物,即使到了深夜,森林里也是一片璀璨光芒。”很多人喜欢电影《阿凡达》所呈现的这一幕,而科学家和一些企业正在试图使这一景象成为现实。

近日,据外媒报道,麻省理工学院的科学家宣布已经培育出发光植物,很快就会开始照亮房间。这些植物可以一次发光几个小时。科学家希望未来通过这种植物减少对电力照明的需求。

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麻省理工学院的一个“植物纳米电子学”团队培育出了这种发光植物。他们最近设计了能检测爆炸物的菠菜和可以在农作物缺少水分时向农民发出警报的叶片传感器。在这项研究中,科学家想要解决照明问题,这占全球能源消耗的20%左右。

该研究的资深作者Michael Strano表示:“我们的愿景是培育一种能够像台灯一样工作的植物—— 一个你不用插电的灯。光线最终是由植物本身的能量代谢驱动的。”

发光植物的想法并不是特别新颖,今年5月,中国之光网就报道过,我国云南的科学家团队在国内首次培育成功了夜光植物,主要依靠的是海洋发光细菌。

除了上述科学团队外,此前Bioglow和Glowing Plants等初创企业也曾提出类似的理念。这些团队的研究目前都是,在未来用可持续发光的植物用作路灯照明,甚至将发光小盆景用作台灯阅读,以减少人类对人工照明的依赖。

据了解,“转基因生物发光”和“纳米荧光发光”是目前人工培育发光植物的两种选择。

为了使它们发光,此次,麻省理工学院的科学家将特别设计的纳米粒子嵌入到豆瓣菜植物的叶子中。发光效果需要三种不同的组分,每一种都放置在载体纳米颗粒内。

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另外便是从可进行生物发光的萤火虫身上获得灵感。萤火虫通过被称为萤光素酶和荧光素分子之间的相互作用来发光,所以这两种都被加入其中。最后,它们的活性被称为辅酶A的分子所推动。这些组分被包装在纳米颗粒内并悬浮在溶液中。

下一步是将植物浸泡在溶液中并加压,使颗粒通过称为气孔的小孔进入叶片。荧光素和辅酶A被包装在聚合物纳米颗粒内部,进入并堆积在叶的内层,而萤光素酶被包含在更小的二氧化硅纳米颗粒内部,允许它们进入植物细胞。由于荧光素从其颗粒中释放,它也进入细胞并与荧光素酶反应,产生发光效应。

目前,植物发出的光线非常暗淡,但研究人员表示,他们可以通过进一步的工作来提高光线亮度。现在,他们已经将发光持续时间从45分钟提高到了三个半小时。

研究小组表示,这种方法可以避免以前的一些失败的尝试,即试图基因工程植物表达萤光素酶基因。尽管目前这些新植物发出的光线还不够亮,但麻省理工学院的研究人员表示,他们的方法比较简单,可以应用于任何类型的植物。理想情况下,未来的工作将会看到用喷涂油漆取代浸泡方法,使他们能够将光线应用于街道上的树木。

该研究成果发表在《纳米快报》杂志上。

此前,哈佛医学院的遗传学教授乔治曾表示,这种生物技术将能为“持续照明”带来更多的灵感。“生物学是非常节能的,植物不需要消耗额外能量,容易处理,本身就很环保,发光比电池能量包更密集。即使弱发光的花也将是一个伟大的标志。”乔治教授说。

另外一个由加州斯坦福大学的合成生物学家与植物学家组成的实验团队也在研究“可持续发光植物”,他们下一步希望使玫瑰发光,从而能使这种技术更有商业价值,并将这种技术应用到其他的商业领域,如种植业、花卉园艺。

目前但该技术的风险目前还无法评估,比如有科学家担心含有这种基因的植物会出现生物变异。

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