美国的消费者现在可以预订一种基因工程改造植物，用于他们的家中或花园，这种植物可以持续发光。美国本土 48 个州的居民只需支付 29.00 美元的基本费用，即可获得一株矮牵牛花（Petunia hybrida），其花朵在白天看起来是白色的；但在黑暗中，这种植物会发出淡淡的绿光。位于爱达荷州太阳谷的生物技术公司 Light Bio 将于 4 月开始运送首批 50,000 株萤火虫矮牵牛花。
《自然》杂志联系的研究人员似乎对它们着迷。西班牙瓦伦西亚植物分子和细胞生物学研究所的植物生物学家迭戈·奥尔扎埃斯说，这是一项“开创性事件”——创造出一种能够发出足够明亮生物光，肉眼可见并出售给植物爱好者的植物。“作为一名欧洲人，我羡慕美国的消费者可以亲手拥有这些植物。”
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生长与发光
Light Bio 公司的首席执行官兼联合创始人基思·伍德自 20 世纪 80 年代以来一直致力于研究生物发光植物——这种植物通过细胞内部的化学反应发光。1986 年，他和他的同事报告说，他们制造出了第一种这样的植物，一种烟草（Nicotiana tabacum），他们将萤火虫（Photinus pyralis）的荧光素酶基因插入其中。当时，目标是了解基因表达的基础知识，这种工具至今仍被植物生物学家使用。研究人员可以对植物进行基因工程改造，这样当特定的目标基因被激活时，荧光素酶基因也会被激活，植物就会发光。
伍德说，因为这是一件“很酷的事情”，所以当时的初创公司试图制造这种植物用于装饰目的。但这些植物的光芒非常微弱，需要特殊的食物来为它们的发光化学反应提供燃料。
萤火虫矮牵牛花在黑暗中发出持续的、淡淡的绿光。图片来源：Light Bio 公司
得益于来自生物发光蘑菇Neonothopanus nambi的一组基因，萤火虫矮牵牛花发出明亮而持续的光芒，且不需要特殊的食物。这种真菌使用咖啡酸分子为其发光反应提供能量，而陆地植物也恰好能产生咖啡酸。通过将蘑菇基因插入矮牵牛花中，研究人员使这种植物能够产生酶，将咖啡酸转化为发光分子荧光素，然后再将其回收回咖啡酸——从而实现持续的生物发光。伍德与这项工作背后的两位研究人员共同创立了 Light Bio 公司，他们分别是伦敦医学研究委员会实验室的合成生物学家凯伦·萨基相和莫斯科皮罗戈夫俄罗斯国立研究医科大学的生物分子化学家伊利亚·扬波尔斯基。
与需要特殊灯泡的荧光不同，矮牵牛花的生物发光无需任何特定类型的光或特殊食物即可发生。这使得这种植物与市场上其他发光生物区分开来，例如 GloFish。这些水族宠物有多种物种和颜色可供选择——包括电光绿的四眼鱼——在紫外光下会发出荧光。
萨基相说：“如果你对待植物非常好，如果它获得足够的光照并且很健康，它会发出更明亮的光芒。”但他希望控制人们的期望：它不够亮到让你晚上睡不着觉。它是一种柔和的绿色光芒，类似于满月的月光。
不同视角的基因工程
该植物于 9 月获得了美国农业部的批准。萨基相说，Light Bio 公司选择矮牵牛花是因为它们在美国被广泛用作观赏植物。它还选择它们是为了最大限度地降低风险。这种矮牵牛花并非北美本土物种，也不被认为是入侵物种。因此，改良基因传播到本地植物并破坏生态系统的可能性应该很小。
《自然》杂志联系的科学家没有看到任何安全风险。奥尔扎埃斯说：“我无法想象有任何理由担心这个问题。”
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的植物生物学家史蒂文·伯吉斯说：“人们对转基因植物的反应很复杂。”许多担忧都集中在谁拥有这项技术以及谁从中受益。他说，发光的室内植物与农业产业使用的植物不同，在农业产业中，一家公司拥有种子。
伯吉斯将发光的矮牵牛花与另一种及时的产品进行了比较。紫色番茄（Solanum lycopersicum）的种子于本月早些时候在美国开始销售，是第一个直接面向园丁销售的转基因食品产品。研究人员将来自金鱼草植物（Antirrhinum majus）的基因插入番茄中，以获得其颜色和高水平的花青素，花青素是抗氧化剂。
紫色番茄通过表达金鱼草植物的基因获得其色调。图片来源：Norfolk Healthy Produce 公司
当被问及 Light Bio 公司是否担心植物爱好者与朋友分享矮牵牛花的扦插时，萨基相说，尽管该公司拥有该技术的专利，但它不打算积极打击这种行为。“处理这种情况最积极的方式是推出新的、更好的产品，”他说。今年，该公司表示，通过整合来自其他蘑菇物种的基因，并使用定向进化使它们在植物中更好地发挥作用，该公司已成功提高了植物生物发光的亮度。
奥尔扎埃斯对矮牵牛花背后技术的研发潜力感到兴奋。他目前正在开发利用蘑菇荧光素酶系统来传递植物何时受到胁迫或病毒感染信息的植物。他设想，未来的农民可能会从夜间飞行的卫星或无人机上提前获知农作物的问题。
奥尔扎埃斯承认许多人对基因工程感到恐惧，但他表示，“基因工程可以用于造福人类”。“拥有基因工程的积极例子，人们可以触摸并带回家的东西”——例如萤火虫矮牵牛花——可能有助于人们以不同的眼光看待这种改造，他说。
本文经许可转载，并于 2024 年 2 月 9 日首次发表。