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TUhjnbcbe - 2021/1/23 4:49:00

引言

深海生物发光,所以海底如梦似幻;萤火虫发光,如星星点灯,浪漫了盛夏。《阿凡达》里的植物发光,始终笼罩着一层神秘色彩,人们也在始终努力创造发光植物,三十年前,科学家们曾尝试把萤火虫的“发光基因”插入植物体内,结果真的得到了会发光的植物,只可惜效果不太稳定,发光时间非常短暂。

而今年的最新款发光植物出现了!此次创造的发光效果可持续终生,这项成果已于年4月27日在NatureBiotechnology上发表。

想不想知道这一次的改造灵感来源于什么?

小编给你们找来啦!

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是的,这一次的改造灵感来自于发光蘑菇,让我们一起看看吧!

发光蘑菇

这类蘑菇大多生长在热带地区。

最常见的发光蘑菇是蜜环菌,它生长在树桩上,能在黑夜中发出淡蓝色的荧光。在澳大利亚的草原上生着一种叫星菊菌的发光蘑菇。当它的孢子随着气流漂泊时闪着荧光的孢子就像一条变化莫测的彩带能照亮周围大片的地区。在巴西热带森林里生长着一种*笔菌,在夜幕降临后,它就会发出一种绿宝石般的荧光令人目眩……

Mycenaluxaeterna

Mycenaluxarboricola

Mycenasilvaelucens

(发光蘑菇的种类不同,发光部位也不相同。大部分蘑菇的发光部位是菌盖,也有的蘑菇发光部位在菌柄,还有的蘑菇发光部位在菌核上。)

生物小课堂开课啦!

为什么发光蘑菇能发光呢?

科学家经过研究,从发光蘑菇的细胞组织中分离出了荧光素和荧光酶。研究人员还发现,发光蘑菇的光亮度及其持久性是受环境温度及水分的制约,同时也因蘑菇本身的营养条件及衰老状态的改变而变化的。

那么,发光蘑菇为什么要发光呢?

人们认为蘑菇利用发光的方式以吸引夜飞的昆虫,帮助孢子的传插。

人们对于发光植物的研究从未停止……

此前在植物中引入荧光素合成基因簇代价高昂,并可能对植物产生*性,先前的发光植物相关研究成果惨淡,无法产生足够的光强。

后来,研究人员发现,有些真菌能通过体内的酶把咖啡酸转化成荧光素。

近日,俄罗斯一群科学家设计了一种烟草生物发光系统,把真菌中能帮助咖啡酸转化的4种酶的基因植入到烟草体内,促使植物中的咖啡酸转化为荧光素,并使之产生了肉眼可见的持续发光。

咖啡酸是植物代谢通路的重要组成,广泛存在于维管植物中。且咖啡酸循环产生的绿色荧光光谱位于植物色素的光学透明窗口内,于是论文作者使用发光真菌Neonothopanusnambi的基因,通过农杆菌整合到了烟草内,设计了如图所示的咖啡酸致发光的代谢通路(图1),产生了较强的荧光(图2),比先前的研究高出了一个数量级。该研究预计可以应用于开发植物成像系统。

图1.咖啡酸致发光的代谢通路(TatianaMitiouchkina,,Biotechnology)

和野生型相比,改造后的烟草不仅健康状况良好,个头还更高了,并且获得了持续终生的发光能力。

图2.生物发光植物的发光现象(TatianaMitiouchkina,,Biotechnology)

由于植物在生长的不同阶段发光量也不同,研究人员希望能用这种全新的方式监测植物的生长状况。

图3.一株改造的发光植物整天的发光过程(彩色表示发光强度,非实际颜色)

参考文献:

MITIOUCHKINAT,MISHINAS,SOMERMEYERLG,etal.Plantswithgeneticallyencodedautoluminescence[J].NatureBiotechnology,.

撰写:郑明子

审核:蒋春号、郭坚华

编辑:李文玉

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