问题——照明用能与生态约束并存,低碳替代亟待拓展新路径。
当前城市照明、园区景观等夜间用电需求长期存在,传统照明设施依赖电力供给,维护成本与能耗压力并行。
能否以生物体系提供稳定、绿色的“自发光”,在一定场景中补充或替代部分照明,成为合成生物学与绿色技术探索的一个方向。
原因——既有路线存在成本或适配性短板,限制了自发光植物的实际可用性。
此前国际上对植物自发光进行过多种尝试:其一是导入萤火虫等发光相关基因,但往往需要持续添加外源底物,成本高且发光强度受限;其二是利用细菌发光系统,但可适用的植物物种范围较窄,且可能对植物生长造成干扰。
上述因素叠加,使“能发光”与“能应用”之间仍有距离。
影响——以植物内源代谢为基础构建闭环体系,为持续发光提供新解法。
浙江大学相关团队将研究视角转向发光蘑菇的机制,提出将其封闭循环系统迁移至植物体内:通过导入由多个关键酶基因构成的发光通路,使植物体内普遍存在的咖啡酸成为发光反应的原料,在多步酶催化过程中释放绿色光信号,并实现产物再生回到咖啡酸,从而形成自给自足的循环。
该思路的特点在于依托植物自身代谢底盘运行,减少对外源补给的依赖,为持续性、清洁化发光提供可能,同时尽量降低对植物正常生长的影响。
对策——在“亮度不足”这一应用门槛上,采取增供给、减消耗的系统优化。
团队在获得可持续发光的基础上,将提升亮度作为关键突破点,提出“双轮驱动”优化策略:一方面,通过构建新的合成支路,提高发光底物供给能力,使植物体内可利用底物产生量增加;另一方面,围绕咖啡酸在植物代谢中的多去向分流问题,筛选并抑制相关分流环节,减少其被用于木质素、类黄酮等合成的消耗,从而让更多底物流向发光通路。
通过上述系统性调控,相关发光植物的亮度实现显著提升,并在离体条件下保持一定时长的持续发光,显示出向稳定表达与可观察强度迈进的趋势。
前景——从“好看”走向“好用”,仍需跨越安全、稳定与场景适配等多重关口。
业内观点认为,自发光植物若要进入实际照明体系,需要在亮度、持续时间、环境适应性及可控性上进一步优化,并建立严格的生物安全评估与监管合规路径。
短期看,其更适合在低照度、氛围营造与科普展示等场景提供补充性光源,如园艺景观、室内装置、公共空间导视等;中长期看,若能在单位面积发光强度、遗传稳定性、规模化繁育与成本控制方面实现突破,有望在城市低碳照明体系中形成特色应用。
同时,发光机理作为可视化“信号输出”,还可能延伸至生物示踪、疾病研究工具等方向,成为基础研究与应用转化的交叉接口。
当科技与自然智慧相遇,人类对可持续发展的探索又迈出关键一步。
这项源自蘑菇的发光技术,不仅为绿色能源提供了新思路,更启示我们:解决生态难题的钥匙,或许就藏在亿万年的自然进化之中。
随着技术不断完善,未来城市或将真正实现"让森林点亮夜空"的绿色愿景。