老葉的植物王國

  圖片來源： Nature 在1986年，第一株發光植物--發光的煙草（ Nicotiana tabacum ）問世了。那時候，就聽到有人說，或許有一天，我們可以讓路樹發光，那樣就不需要路燈，可以省下許多電費。 聽起來很棒，不是嗎？ 今天的新聞提到，由 Light Bio公司 製造的「螢火蟲矮牽牛」（Firefly Petunia）即將在美國上市。事實上，美國本土48州已經可以預購了。 從發光煙草到螢火蟲矮牽牛，這條路走了將近40年。 對Light Bio的CEO與共同創辦人Keith Wood來說，這尤其意義非凡，因為他就是當初做出發光煙草的人。 但是，螢火蟲矮牽牛與發光煙草，完全是兩回事。 當初的發光煙草，是植入普通東方螢火蟲（ Photinus pyralis ）的冷光素酶（luciferase）。螢光素酶需要接觸到它的受質「冷光素」（luciferin），將冷光素氧化後才會發出冷光。所以，這樣的發光機制意味著，你要提供它冷光素，才會看到光。如果真想要把它拿來當作路燈，是非常不實用的。 不過，冷光素酶在生物科技上的應用非常廣泛。它被拿來當作所謂的「報告基因」（reporter gene）使用。科學家只要把相關基因的啟動子（promoter）後面接上冷光素酶的基因，就可以定量該啟動子在特定狀況下的表現量。 但是，對於想要看植物在黑暗中自己熠熠發光的人們來說，冷光素酶顯然不是選擇。 後來有從維多利亞多管發光水母（ Aequorea victoria ）中分離出來的綠色螢光蛋白（GFP，green fluorescent protein）。綠色螢光蛋白不需要受質，但是它需要光的刺激：395 nm和475 nm分別是最大和次大的激發波長。所以，要它發光，要額外提供給它395 nm的光波。這也是為什麼，之前曾經引起一波熱潮的螢光魚，需要購買特殊的燈管。 自然界會發出冷光或螢光的，也並不只限於螢火蟲與水母。還有一大群蕈類，也會發出螢光。即將上市的螢火蟲矮牽牛，其實是植入了小皮傘科（Marasmiaceae）的 Neonothopanus nambi 的整條螢光途徑。這個基因需要咖啡酸（caffeic acid）作為受質，不過植物本來就會合成咖啡酸，所以不是什麼大問題。 2023年9月，美國農業部核准了螢火蟲矮牽牛上市。為了要通過審查，Li...