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【韓退之專欄】生物發光植物首次登陸美國市場

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得益於發光蘑菇的基因,工程矮牽牛能夠發出持續的綠光。美國的消費者現在可以為他們的家或花園預訂一種持續發光的基因工程植物。 48 個鄰近州的居民可以以 29.00 美元的基本價格獲得一株矮牽牛 ( Petunia Hydra ),其花朵在白天看起來是白色的;但是,在黑暗中,植物會發出微弱的綠色光芒。位於愛達荷州太陽谷的生物技術公司 Light Bio 將於 4 月開始運送一批 50,000 株螢火蟲矮牽牛。凱瑟琳·布爾扎克Katherine Bourzac發表在最新一期《自然》(Nature)的<發光方式!生物發光室內植物首次登陸美國市場>( Glow way! Bioluminescent houseplant hits US market for first time)

這是一個「開創性事件」

《自然》雜誌聯繫的研究人員似乎對它們著迷。巴倫西亞植物分子和細胞生物學研究所的植物生物學家迭戈·奧爾薩茲(Diego Orzáez) 表示,這是一個「開創性事件」——製造出一種可以發出足夠明亮的肉眼可見生物發光的植物,並將其出售給植物愛好者。西班牙。 “作為一個歐洲人,我很羨慕美國的消費者能夠接觸到這些植物。”

Light Bio 執行長兼聯合創始人 Keith Wood 自 20 世紀 80 年代以來一直致力於生物發光植物的研究,這種植物透過細胞內的化學反應發光。 1986 年,他和他的同事報告了第一個這樣的植物,一種煙草(Nicotiana tabacum ),他們將來自螢火蟲( Photinuspyralis )的螢光素酶基因插入其中。當時的目標是了解基因表現的基礎知識,該工具至今仍被植物生物學家使用。研究人員可以對植物進行改造,當感興趣的特定基因被激活時,螢光素酶基因也會被激活,植物就會發光。

真菌利用咖啡酸分子來促進其發光反應

伍德說,因為這是“一件很酷的事情”,新創公司隨後嘗試製造這些植物用於裝飾目的。但這些植物只發出微弱的光,需要特殊的食物來為其發光化學反應提供燃料。

由於生物發光蘑菇Neonothopanus nambi的一組基因,螢火蟲矮牽牛能夠發出明亮的光芒,並且不需要特殊的食物。這種真菌利用咖啡酸分子來促進其發光反應,而陸生植物也恰好會產生咖啡酸。透過將蘑菇基因插入矮牽牛,研究人員使該植物能夠產生酶,將咖啡酸轉化為發光分子螢光素,然後將其回收回咖啡酸,從而實現持續的生物發光2。 Wood 與兩位研究人員共同創立了 Light Bio,他們是倫敦 MRC 醫學科學實驗室的合成生物學家 Karen Sarkisyan 和莫斯科皮羅戈夫俄羅斯國立研究醫科大學的生物分子化學家 Ilia Yampolsky。

與需要特殊燈泡的螢光不同,矮牽牛的生物發光不需要任何特定類型的光或特殊食物。這使得該植物與市場上其他發光生物GloFish區分開來。這些水族箱寵物有許多種類和顏色,包括電綠色四色魚,在紫外線下會發出螢光。

「如果你很好地對待植物,如果它得到足夠的陽光並且它很健康,它就會發出更亮的光,」薩爾基相說。但他想管理人們的期望:亮度不足以讓你徹夜難眠。這是一種柔和的綠色光芒,類似於滿月的光。

不同角度的基因工程

該工廠於9月獲得美國農業部批准。 Sarkisyan 表示,Light Bio 選擇矮牽牛是因為它們在美國被廣泛用作觀賞植物。它還選擇它們來最大限度地降低風險。這種矮牽牛並非北美本土,因此不被視為入侵種。因此,修改後的基因傳播到本地植物並破壞生態系統的可能性應該很小。

《自然》雜誌聯繫的科學家並未發現任何安全風險。 「我無法想像這有什麼理由值得關注,」奧爾薩斯說。

「人們對基因改造植物的反應很複雜,」伊利諾大學厄巴納-香檳分校的植物生物學家史蒂文·伯吉斯說。許多擔憂都集中在誰擁有一項技術以及誰從中受益。他說,發光的室內植物與農業中使用的植物不同,農業中的種子由一家公司擁有。

透過夜間飛行的衛星或無人機提前了解農作物的問題

伯吉斯將發光的矮牽牛與另一種適時的產品進行了比較。紫色番茄(Solanum lycopersicum)的種子本月稍早在美國上市,是第一個直接向園丁銷售的基因改造食品。研究人員將金魚草植物 ( Antirhinum majus ) 的基因插入番茄3,以實現其顏色和高含量的花青素(抗氧化劑)。

當被問及 Light Bio 是否擔心植物愛好者與朋友分享矮牽牛的插枝時,Sarkisyan 表示,儘管該公司擁有該技術的專利,但並不打算嚴厲打擊這種行為。 「解決

這個問題最積極的方法是推出新的、更好的產品,」他說。今年,該公司分享稱,透過整合其他蘑菇物種的基因並利用定向進化使它們在植物中發揮更好的作用,它已成功提高植物中生物發光的亮度。

Orzáez 對矮牽牛背後的技術的研究潛力感到興奮。他目前正在開發利用蘑菇螢光素酶系統在受到壓力或被病毒感染時進行交流的植物。他想像未來的農民可能會透過夜間飛行的衛星或無人機提前了解農作物的問題。

「基因工程可以造福人類,」奧薩茲說道,他承認很多人都害怕它。他說,「擁有基因工程的正面例子,人們可以觸摸並帶回家的東西」——例如螢火蟲矮牽牛——可以幫助人們從不同的角度看待這種修改。

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