撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

電影《阿凡達》曾向我們展現(xiàn)了一個夢幻般的世界——進入夜晚，各種植物和動物都會發(fā)出絢爛的熒光。實際上，地球上也有著能夠發(fā)光的生物，包括螢火蟲、水母、蘑菇，以及細菌，但它們在我們的生活中并不常見，而且，自然界中沒有能夠發(fā)光的植物。

自 1980 年代末以來，培育發(fā)光植物的想法一直吸引著科學家們的興趣。當時，研究人員首次通過將螢火蟲熒光素酶基因轉入了煙草中，培育出了首株生物發(fā)光植物（需要熒光素激發(fā)）。這項研究為去年在美國上市的第一款轉基因發(fā)光觀賞植物奠定了基礎——一家名為Light Bio的公司推出了一種基因工程改造的植物——螢火蟲矮牽?；?/strong>（Firefly Petunias），將來自發(fā)光蘑菇的熒光素酶基因轉入矮牽牛，該熒光素酶以咖啡酸為底物，而陸地植物能夠自行產生咖啡酸，因此，該植物無需特殊光照，也無需添加額外物質，就能在晚上持續(xù)發(fā)出綠色熒光。

螢火蟲矮牽?；ǎ蹆r為 29 美元

螢火蟲矮牽?；?，是基因工程發(fā)光植物亮度方面的重大突破。然而，其亮度仍然相對較低，且發(fā)光顏色范圍有限，這使其僅能用于室內觀賞和裝飾。

而現(xiàn)在，來自華南農業(yè)大學的研究人員開發(fā)了一種能夠發(fā)光的多肉植物，它們能夠像夜燈一樣明亮的發(fā)光，而且還能夠發(fā)出彩虹般的多彩光芒，這在發(fā)光觀賞植物中尚屬首次。

該研究于 2025 年 8 月 27 日 在線發(fā)表于 Cell 子刊Matter上，論文題為：Sunlight-powered multicolor and uniform luminescence in material-engineered living plants，華南農業(yè)大學張學杰、雷炳富及中山大學第三附屬醫(yī)院鄒睿為了共同通訊作者。據(jù)悉，研究團隊已就該技術申請了專利，希望用于裝飾裝置和生物照明。

該研究利用微米級尺寸的余輝磷光顆粒，首次創(chuàng)造出了由陽光激發(fā)的多色發(fā)光植物，其具有前所未有的亮度、長余輝以及低成本、簡單且可重復的生產方法，這為可持續(xù)的植物照明解決方案鋪平了道路。

與通過細胞內生物化學反應而發(fā)光的螢火蟲矮牽牛花不同，該研究開發(fā)的發(fā)光多肉植物是因為其葉片被注入了特殊的余輝磷光材料——由鍶和鋁制成的磷光顆粒，并摻雜了其他金屬，它們能吸收特定波長的光能，并儲存其中一部分能量，然后在數(shù)小時的時間內以不同的波長緩慢釋放出來。例如，向多肉植物葉片注射能夠吸收紫外線和藍光的余輝磷光材料，葉片將發(fā)出綠光。

到目前為止，基因工程改造的生物發(fā)光植物所發(fā)出的顏色范圍有限（通常是綠色熒光），而該研究使用的余輝磷光粉則涵蓋了多種色調，包括紅色、藍色、綠色，甚至可以組合起來產生白色冷光。這種“余輝”熒光粉通常用于夜光玩具和涂料，還可用作實驗動物的成像示蹤劑。

研究團隊購買了含鋁酸鍶的磷光粉，并將其研磨成不同大小的顆粒，然后注入各種植物中。他們發(fā)現(xiàn)，直徑約 7 微米的磷光粉顆粒在植物中比納米級顆粒發(fā)光更亮，而且能夠填充多肉植物葉片內部組織，從而發(fā)出更強烈、更均勻的光。相比之下，在煙草和小白菜等具有簡單葉片結構的植物發(fā)出的光則更斑駁。

研究團隊青睞的是一種常見的觀賞多肉植物——景天科石蓮花屬多肉植物女雛，它有著密集的肉質葉片，呈蓮座狀。為了讓每片葉子都發(fā)光，研究團隊向每片葉子注射磷光顆粒，整個過程大約需要十分鐘。在研究的十天里，這些多肉植物只需暴露于室內的白色發(fā)光二極管或者陽光下，就能成功“充電”，激發(fā)出藍綠、藍紫、綠、紅和白等顏色的光，持續(xù)時間長達 120 分鐘，并且可以反復觸發(fā)發(fā)光。

研究團隊評估，制造這樣一株發(fā)光多肉植物，成本只需 10 塊錢。

該研究的亮點：

• 利用微顆粒構建的超亮多色發(fā)光植物；

• 多肉植物中微顆粒的超快速且均勻運輸?

• 10 分鐘內快速準備完成；

• 在室內白色發(fā)光二極管和陽光下激發(fā)，發(fā)光超過 1 小時。

總的來說，該研究創(chuàng)新性地將微米級尺寸的余輝磷光粉引入了一種觀賞多肉植物中，這種多肉植物的緊湊微觀結構和豐富的細胞間隙有利于較大磷光顆粒的高效傳輸，從而實現(xiàn)了均勻、增強且多色的發(fā)光效果。這種方法突破了傳統(tǒng)上顆粒大小與發(fā)光性能之間的權衡，造就了可由陽光充電的明亮發(fā)光植物，并首次成功開發(fā)出多色發(fā)光植物。而且，整個過程簡單且成本低廉，能夠在 10 分鐘內實現(xiàn)發(fā)光，為植物基照明的實際應用鋪平了道路。

論文鏈接：

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(25)00413-8