科技前沿：俄罗斯培育出转基因发光植物

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榕树落地灯或兰花小夜灯这些东西似乎只有在童话中才有。不过，这种室内装饰方案很快就会成为现实。至少，俄罗斯生物技术专家如是说。他们说，可以发光的活体植物两三年以后就能上市。目前，俄罗斯科学院生物有机化学研究所的科学家已在烟草植物中实现了这一想法。4月27日《自然》杂志生物技术分刊（Nature Biotechnology）发表了他们的研究成果。

活的灯

实验用的烟草茎叶发出饱和的绿宝石般的光。据研究人员介绍，光是独立放射出来的，无需使用任何喷雾器。茎的光照强度达每平方厘米每分钟200亿光子，花的光照强度则达300亿。俄罗斯科学院生物有机化学研究所工作人员伊利亚·亚姆波尔斯基（Iliya Yampolskiy）在接受《N+1》采访时说：“这种植物可以让人在黑暗的房间里看到周围的物体和墙壁。眼睛适应黑暗后，在这种光下甚至可以看清文字。”

人工发光现象本身并不新奇，早在上世纪六十年代科学家就成功分离出一种可以令一种水母发光的物质绿色荧光蛋白（GFP）。1992年从微生物中提取出可以将这种蛋白代码化的基因，随后又在更复杂的动物体内提取，最后可以从猫和猴子体内提取。绿色荧光蛋白获得广泛应用，通过它可以追踪各种生物化学过程，或者比如还可以培育出观赏鱼。但绿色荧光蛋白不适用于植物，因为其构造中含有不同色质体，如叶绿素和胡萝卜素，它们会阻断绿色荧光蛋白发出的光，在这种明亮的环境中根本看不见。

植物从真菌处“学会”发光

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俄罗斯科学家通过使用自然界中某些种类的真菌中可以找到的机理使植物发光，通过存在荧光素酶合成的一种名为荧光素的物质使其发光。然而，该过程的具体遗传学机理直到不久前仍是未知的。2018年其中的奥秘被揭开，俄罗斯研究人员破译了使生长在越南森林中的发光真菌（Neonotopanus nambi）发光的基因编码。2019年底科学家成功将这组基因植入烟草（Nicotiana tabacum）基因。发光烟草成为历史上第一种可以不靠外部条件稳定发出亮光的植物。负责项目商业运营的Planta公司总经理卡连·萨尔基相（Karen Sarkisyan）说：“之前从事这方面研发的任何团队均未能培育出能发出足够亮光的植物。我们开发出一种可以更与植物新陈代谢相容的新技术，因此取得了更好的效果。”

斯科尔科沃科技研究所（Skoltech）数字农业实验室主任洛兰·根茨比杰尔（Laurent Gentzbittel）认为，俄罗斯科学家的发现是真正的创新。他说：“由于植物体内自然产生的新的酶和分子的形成，植物开始模仿真菌的代谢并发出生物性光。不能通过基因编辑的方法进行这种添加，因为在这种情况下目标不是改善植物自身的基因。研究人员使用的是经典基因添加方法，这需要花更多的时间。”

商机无限

该发现的商业前景非常乐观，主要是因为这种技术易于规模化推广。伊利亚·亚姆波尔斯基说：“原则上可以让任何植物发光。”矮牵牛是添加照明效果的首款产品，两年后即可上市。科学家们还计划培育可以发光的各个品种的玫瑰花和兰花。亚姆波尔斯基说：“我们想开发出一系列植物，并在观赏性植物（从切花到草坪草和灌木）市场占据一席之地。”Planta计划出口发光的花和灌木，主要出口方向是中国和美国。卡连·萨尔基相说：“打入各国家市场将取决于通过相关国家法规的速度。”

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生产转基因生物是否符合道德规范？包括俄罗斯在内的许多国家都在积极讨论这一问题。基因技术批评者认为，这类产品会对环境和传统农业产生负面影响，也会加强跨国农业企业的地位。卡连·萨尔基相认为科学家培育出的植物对健康没有危害。他说：“根据现有科学文献，我们的生物发光技术依据的物质没有毒性。从这个意义上讲，发光植物不太可能会比普通观赏性植物具有更高毒性。”

律师叶莲娜·博奇卡列娃（Elena Bochkareva）说，俄罗斯开发活体转基因生物（除人以外）是合法的 。她说：“如果转基因生物对民众是安全的，就允许在实验室条件下以任何安全方式获取。”但洛兰·根茨比杰尔表示，俄罗斯禁止用于食品和饲料的转基因生物产品的商业销售。不过他认为，可能会允许销售这种产品，因为与仅在植物雌性生殖细胞中形成生物发光效果的其他技术相比，该新技术的主要风险是具有更高的转基因花粉传播危险。

新技术有何益处？

俄罗斯科学家开发的这一新技术不仅可以在室内装饰设计方面赚客户的钱，还有助于促进科学发展。与绿色荧光蛋白一样，植入的“发光”基因是观察生物化学过程的极佳指向标。伊利亚·亚姆波尔斯基说：“该系统可用于研究植物对刺激的反应，如高温、高盐度、病害，然后根据这些数据培植出稳定的品种。”同时，通过新技术获得的光线在可用性方面比同类产品更有益处。洛兰·根茨比杰尔说：“绿色荧光蛋白和其他基因标志需要使用特殊光波和镜头才能看到基因在组织中表现的位置，通过新系统获得的光肉眼即可见。”

人工照明还可用于癌症研究。卡连·萨尔基相说：“未来我们可以培育出在黑暗中发光的肿瘤细胞，可以实时观察其在实验动物体内的大小和扩散情况。这将有助于更有效地测试新药。”该技术开发人员表示，全球已有数十家实验室向俄罗斯科学院生物有机化学研究所科研小组寻求质粒，即带有必要遗传物质的可自我复制的DNA分子。

本文为《透视俄罗斯》专稿

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阿列克谢·莫斯克（Alexey Mosko）