 “星光阿凡達(dá)”發(fā)光植物圖片來源：谷歌圖片 2010年,，卡梅倫的科幻大片《阿凡達(dá)》將人們對于世界的傳統(tǒng)認(rèn)知打破：色彩斑斕的茂密雨林、巨大的發(fā)光植物……潘多拉星球美妙絕倫的場景,，讓人驚訝,，更令人心馳神往,。 現(xiàn)實(shí)世界真的有發(fā)光的植物嗎？ 2014年新年伊始,，美國Bioglow公司宣布,，他們的研究人員利用生物基因技術(shù)成功培育出了名為“星光阿凡達(dá)”的發(fā)光植物。它不僅能在黑暗中主動發(fā)光,，其亮度更可以和燈泡媲美,，可以代替燈泡來為房間照明。 這種將幻想中的植物乾坤大挪移進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活中的技術(shù),，就是人們熟知的“基因改良”,。 根據(jù)外媒報道，研究人員將海洋發(fā)光細(xì)菌DNA引入花煙草葉綠體中,，使它能夠在不借助任何涂料或是紫外線照射的情況下主動持續(xù)發(fā)光,。研究人員強(qiáng)調(diào)，正因?yàn)椤靶枪獍⒎策_(dá)”的發(fā)光機(jī)制來自本身,，因此在其2至3個月的生命周期內(nèi)都會持續(xù)發(fā)出光亮,，這種光亮雖然沒有電燈那么強(qiáng)烈，但已足以在黑暗中照明眼前物體,。 只為了“發(fā)光”,？ 試想一下，走進(jìn)房間,，照亮一切的不是燈光而是柔和的植物之光,，那絕對是浪漫又環(huán)保的體驗(yàn)。特別是一些作為室內(nèi)綠化和裝飾及凈化環(huán)境的植物,，如果在夜間也能發(fā)出熒光,，想必會成為不少人的首選。 中科院上海生命科學(xué)研究院副研究員儲昭慶告訴《中國科學(xué)報》記者,，發(fā)光植物不僅可用于婚慶典禮和高檔私人花園,，更可作為景觀植物照亮行車道和院落，它甚至可以作為晚上的導(dǎo)航標(biāo)志,。 那么,，植物發(fā)光的作用只是為了給人們的生活帶來愉悅嗎？這個答案顯然并不完全,。 其實(shí)人類關(guān)于發(fā)光植物的研究可以追溯到上世紀(jì)80年代,，加利福尼亞大學(xué)生物系的研究人員在1983年提出了一個大膽的設(shè)想。他們試圖用人工的方法,，將某種發(fā)光的基因移植到植物的基因中去,，從而使植物發(fā)出光亮。為了實(shí)現(xiàn)這一奇想,，研究小組經(jīng)過仔細(xì)地分析研究,，決定拿煙草做實(shí)驗(yàn),。他們設(shè)想把螢火蟲的發(fā)光基因植入煙草，讓煙草發(fā)出熒光,，并最終獲得了成功,。 之后,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)植物對病蟲害有無抵抗力會對發(fā)光產(chǎn)生一定的影響,，即在表現(xiàn)抵抗性的過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會使植物發(fā)光。儲昭慶說,，這種關(guān)于植物發(fā)光機(jī)制的研究,，既有利于發(fā)現(xiàn)如何縮短農(nóng)作物育種期限和新農(nóng)藥的開發(fā)，也能夠加速植物科學(xué)研究,，利用其能否發(fā)光作為標(biāo)記來篩選需要的植物,。 可見，人類關(guān)于自然的探索從未停止,，但是會發(fā)光的植物卻并不是人類合成的結(jié)果,。 植物能發(fā)光并非奇聞 近日，一張夜光海灘的照片,，讓馬爾代夫這個旅游勝地再次成為焦點(diǎn),。照片中，一片發(fā)光海灘上一簇簇發(fā)光的小型浮游植物如螢火蟲般隨波蕩漾,，最終被沖到岸邊,，在黑夜中排成一條耀眼的光帶，沿著海岸線形成了一條發(fā)光的“路”,。而踩在上面的腳印,，也都是熒光。 用科學(xué)來解釋,，這一奇觀是由于近海會發(fā)出生物熒光的浮游植物受到海浪的沖擊產(chǎn)生的,。儲昭慶說，這種甲藻細(xì)胞內(nèi)含有熒光酶和熒光素,，平時不顯得特別,，一旦被觸動、受到刺激或氧氣十分充足時,，便會產(chǎn)生光亮,。風(fēng)雨之夜，當(dāng)甲藻被海浪沖上沙灘后,，由于雨水的浸潤,，沒有馬上死去，這時如果有人在沙灘上行走,，甲藻受到腳踩的刺激后,，就會重新發(fā)亮,，產(chǎn)生奇特的亮腳印。 別著急,，大自然的奇妙之處遠(yuǎn)不止于此,。在我國湖南省南縣，有位農(nóng)民砍下一株胸徑23厘米,、高約10米的楊樹,，剝完樹皮后放在院里，準(zhǔn)備做木料,。當(dāng)天晚上,，他們一家驚奇地發(fā)現(xiàn)，這棵樹的樹干,、樹根,、樹皮的內(nèi)側(cè)，以及鋸下的碎屑都能發(fā)出無影的藍(lán)光,，其中一節(jié)直徑5厘米,、長1米的樹枝，亮度相當(dāng)于一支8W的日光燈,。這一奇特的現(xiàn)象當(dāng)即引來眾人前來爭相觀看,。幾天后，隨著樹內(nèi)水分的蒸發(fā),，這株楊樹的發(fā)光亮度逐漸減弱,，但樹皮受潮后，亮度又有所增強(qiáng),。 對于此類現(xiàn)象,，日本靜岡縣農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場的研究人員做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn),，一些植物在接種病原菌后會發(fā)出極其微弱的光,。研究人員認(rèn)為，這是植物體內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,。試驗(yàn)場的科研人員把病原菌接種到各種植物上,，然后迅速把它們放在黑暗的地方，用特種儀器觀察,，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，這些植物都會發(fā)光，并且會因植物種類的不同而強(qiáng)弱有別,。 “除了朽木,，有些生長旺盛的樹木也會發(fā)光?！眱φ褢c說,。比如,，在日本有一種高大的喬木，樹干和樹枝上寄生著一種會發(fā)光的菌類植物,，它們在樹上閃閃發(fā)光,。而在我國江西井岡山地區(qū)有一種常綠闊葉樹，葉子里含有磷,，這種磷釋放出來以后會和空氣中的氧氣結(jié)合成為磷火,，當(dāng)?shù)厝朔Q之為“鬼樹”。 無獨(dú)有偶,，古巴有一種美麗的發(fā)光植物,，每當(dāng)黃昏時花朵才開始綻放,。這種花的花蕊中聚集了大量的磷,，微風(fēng)吹過，花蕊便星星點(diǎn)點(diǎn)地閃爍出明亮的異彩,，仿佛無數(shù)螢火蟲在花蕊間翩翩起舞,。有意思的是，一旦黑夜逝去,，這種花就像完成了使命,，很快就凋謝了。 而在非洲岡比亞南斯明草原上,，有一種名叫“路燈草”的植物,，可以說是發(fā)光植物中的佼佼者。別看它小,，它所發(fā)出的光亮,，甚至可以與路燈相媲美。路燈草的葉片表面有著一層像銀霜一樣的晶珠,，富含磷,。每當(dāng)夜幕降臨，這種草便閃閃發(fā)光,，把周圍的一切照得十分清晰,，當(dāng)?shù)鼐用癜堰@種小草移到家門口充當(dāng)“路燈”?！耙够屎蟆钡幕ǘ鋬?nèi)也聚集了大量的磷,，一旦與空氣接觸就會發(fā)光。夜間活動的昆蟲見到亮光,，就會被吸引前去幫助植株傳播花粉,。“夜皇后”的花朵放光,，實(shí)際上是適應(yīng)環(huán)境的一種特殊本領(lǐng),。 “但是這些能發(fā)光的植物照度有限,。這些能發(fā)光的植物的發(fā)光原理除了前面說的植物本身含有磷能自燃發(fā)光外，主要是植物要有能發(fā)光的物質(zhì),，在一定的發(fā)光波長范圍內(nèi),，能釋放熒光?！眱φ褢c說,。 在研究道路上越走越遠(yuǎn) 自從加利福尼亞大學(xué)的研究者們從螢火蟲和煙草身上找到發(fā)光植物的密碼后，人們在這條研究道路上越走越遠(yuǎn),。 2012年,，《每日郵報》報道，澳大利亞教授Mark Tester帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出一種能讓植物和花朵在黑暗中發(fā)光的特殊配方,。這種方法與基因改變不同,，他們將一種叫作Galassia Flowers的配方噴灑到植物葉子上面，然后將植物放到發(fā)光裝置旁邊,，該植物的葉子立刻就發(fā)出絢麗的熒光,。 還有一些科學(xué)家通過基因改良讓植物發(fā)光，并培育出植物的種子和編制好的DNA序列,，科學(xué)家們希望對DNA序列進(jìn)行“打印”,，并最終移植到其他植物之上。 儲昭慶表示,，如何讓植物發(fā)光,，在現(xiàn)在分子生物學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，并不困難,。主要是通過生物技術(shù),，將能夠編碼發(fā)光的蛋白基因?qū)氲较Ｍl(fā)光的植物中。但是,，這種發(fā)光能否達(dá)到電燈的照度,，目前還有一定差距，這涉及到現(xiàn)有能夠編碼發(fā)光蛋白基因的功能,。有些可以通過突變讓其發(fā)光強(qiáng)度更強(qiáng),，也可以通過提高其在植物中的表達(dá)量來實(shí)現(xiàn)。 在中國,，關(guān)于發(fā)光植物的研究,，大部分的植物科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里都有過嘗試，主要是通過能發(fā)光的蛋白來標(biāo)記自己感興趣的基因來進(jìn)行篩選研究,。不過,，在園林觀賞及室內(nèi)植物綠化上大規(guī)模應(yīng)用植物發(fā)光技術(shù)的研究還不多。“如果能開發(fā)出能夠發(fā)光的植物在夜間對飛機(jī)等進(jìn)行導(dǎo)航,，將是一件很有意義的事情,。”儲昭慶告訴《中國科學(xué)報》記者,。 轉(zhuǎn)自求是理論網(wǎng)-科學(xué)普及 |
