夜晚，家里的盆栽可以当台灯；道路两旁的树木，变路灯；公园的花海，变星海……
这些听上去像科幻电影的场景，正被浙江大学农业与生物技术学院的都浩研究员团队一步步变为现实。
如果植物能发光
灯一关，都浩团队的实验室坠入了梦幻般的静谧，这里的植物悄无声息地“醒”来，将自己一寸一寸点亮。见到眼前发光的植物，你揉揉眼睛，惊叹之余，不由得想到电影《阿凡达》潘多拉星球里的荧光森林，那里的枝条垂下星辉，随风如萤火般在漫舞夜空。
植物会发光，这不是幻觉，不是视觉特效，而是真实的科学美。都浩团队在植物中精心设计生物“电路”，未来，它们可能是你床边的一盆“小夜灯”，也可能是城市夜空里的一片景观草坪，更可能是路边的景观灯。
这是自然与科学，在光的维度上，完成了一次浪漫的握手。握手的故事开始于一个很奇妙的思考——如果植物能发光？“地球的生态系统由动物、植物、微生物构成。我们见过发光的动物、发光的微生物，那为什么植物不能发光？”都浩团队在好奇心的驱动下，开始了对植物发光的探索。
发光原材料是几乎所有植物都天然含有的咖啡酸
在都浩团队的研究之前，人类已经对植物自发光技术进行了多种尝试：导入萤火虫荧光素酶基因，需要持续添加昂贵的外源底物，而且发光微弱；运用细菌发光系统，但是物种适用性窄、影响植物生长。
“我们的植物发光技术就是来源于‘小鸡炖蘑菇’的那个‘蘑菇’。”都浩团队发现，发光蘑菇的发光方法可以被运用到植物中，甚至可以与植物代谢无缝衔接。其核心是四个关键酶基因构成的封闭循环系统，而让植物发光的原材料是几乎所有植物都天然含有的咖啡酸。团队通过密码子优化和农杆菌介导转化技术，将四个真菌基因植入植物基因组，使咖啡酸经多步酶催化氧化释放绿光，最终产物再生为咖啡酸，实现自给自足地持续发光。这一发光技术，不仅不影响植物正常生长，而且绿色、清洁、可持续。
“发光了，但亮度不够。”面对这样的状况，团队创新性提出“开源节流”的双轮策略：通过引入来源关键基因，构建全新合成支路，将植物体内丰富的酪氨酸直接转化为咖啡酸，让发光底物产量翻倍；通过挖掘大量转录组数据，利用人工智能的机器学习筛选并抑制多个咖啡酸分流基因，减少其向木质素、类黄酮的消耗，让更多底物流向发光通路。
会发光的西红柿。浙江大学供图
“我们要紧跟人工智能时代的潮流，要做更前沿更富想象力的研究。”都浩介绍道，人工创造新蛋白质的时间成本高昂，短则五年长则十年。人工智能的加入，可以大大缩短设计、优化新蛋白质的时间。经过优化，第二代发光植物的发光强度可达1.2×10¹²光子/(min·cm²)，较最初版本提升20余倍，离体叶片仍能持续发光三天，真正实现肉眼可见、稳定实用的突破，为植物发光技术在现实中更广泛地应用奠定了坚实基础。
从景观走向能源
植物发光技术的落地实践，有着广阔的应用前景。
都浩介绍，发光植物可以不依靠电力辅助，实现太阳能、生物能、光能三者的转化，通过消耗白天光合作用储能的0.3％，创制低亮度照明，以替代路灯等人工照明。同时其独特绚丽的光色与植物体的自然美感，还可应用于道路美化、主题公园建设等领域，推动文旅产业的蓬勃发展。
更进一步，都浩团队希望这一技术可以使植物从景观走向能源。“我们国家是制造业大国，对经济、生态、能源高质量发展有极高要求。我们期望以发光植物作为生物能源补充：夜间可替代传统照明设施，降低能源消耗；白日则依托光合作用固定大气中的二氧化碳，并将其转化为高价值生物质资源，最终实现经济与生态的协同发展。”
此外，发光植物的发光原理还可以运用在疾病示踪中，成为基础医学研究的工具，更好助力人类健康事业的发展。
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