想象一(yi)下，天黑(hei)的時候(hou)，你可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)書桌上的發光(guang)植物來(lai)進(jin)行閱(yue)讀，而不是打開一(yi)盞燈，這是什(shen)么樣的體(ti)驗？

麻省理工學院（MIT）工程(cheng)師(shi)在實(shi)現這(zhe)一(yi)(yi)愿景的過程(cheng)中邁出了關(guan)鍵的第(di)一(yi)(yi)步。工程(cheng)師(shi)將特殊(shu)納米粒子(zi)(zi)植入到水田芥(jie)(jie)的葉子(zi)(zi)中，誘導水田芥(jie)(jie)發(fa)出微(wei)光近四個小(xiao)時。他們相信(xin)，通過進(jin)一(yi)(yi)步優(you)化，這(zhe)種發(fa)光植物有一(yi)(yi)天(tian)將足夠(gou)照(zhao)亮一(yi)(yi)個工作空間(jian)。

MIT化學工程教授、這項研究的(de)資深作(zuo)者邁克爾·斯特拉諾(nuo)（Michael Strano）表示，他們的(de)設想是制造一棵能夠當做臺燈使用(yong)的(de)植物(wu)—不需要接通電源，光源最(zui)終來自于作(zuo)物(wu)本(ben)身的(de)能量(liang)代謝。

研究(jiu)員(yuan)稱，這(zhe)項技(ji)術還(huan)可以用來提供低強度室內照(zhao)明，或將樹木轉變為自供電(dian)路燈。

斯(si)特拉(la)諾表示，照明(ming)約占(zhan)全(quan)球能源消耗的20%，而植物能夠自我(wo)修復，擁有自己的能量(liang)，而且已經適(shi)應了外部環境(jing)。他們認為，時(shi)機已經成(cheng)熟。

斯特(te)拉諾實驗(yan)室開(kai)創的(de)(de)一個新的(de)(de)研究領(ling)域叫植(zhi)物(wu)(wu)納米仿生學（Plant nanobionics），旨在通過將不(bu)同(tong)類型的(de)(de)納米粒子植(zhi)入植(zhi)物(wu)(wu)以賦予植(zhi)物(wu)(wu)新的(de)(de)特(te)征。該(gai)團隊(dui)的(de)(de)目標是改造(zao)植(zhi)物(wu)(wu)來(lai)取代(dai)由電(dian)氣裝置(zhi)提(ti)供的(de)(de)許多功能(neng)(neng)。此前，研究員設計(ji)了(le)能(neng)(neng)夠(gou)監(jian)測(ce)出爆炸品并將信息傳達給智(zhi)能(neng)(neng)手機的(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)，還(huan)設計(ji)了(le)能(neng)(neng)夠(gou)監(jian)測(ce)干旱狀況的(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)。

據悉，熒光(guang)(guang)素(su)(su)酶(mei)(mei)（luciferase）是一種使(shi)(shi)螢(ying)火蟲發光(guang)(guang)的(de)酶(mei)(mei)。為了(le)制造發光(guang)(guang)植物，MIT團隊轉向使(shi)(shi)用這種酶(mei)(mei)。熒光(guang)(guang)素(su)(su)酶(mei)(mei)作用于一種叫熒光(guang)(guang)素(su)(su)（luciferin）的(de)分子，能夠(gou)使(shi)(shi)熒光(guang)(guang)素(su)(su)發光(guang)(guang)。另一種叫做輔酶(mei)(mei)A（co-enzyme A）的(de)分子則可以通過去除可抑制熒光(guang)(guang)素(su)(su)酶(mei)(mei)活(huo)性(xing)的(de)反(fan)應副產物來幫助實現發光(guang)(guang)的(de)過程。

研究團隊將這(zhe)三種成(cheng)(cheng)分分別包裝(zhuang)在不同類型的納米(mi)粒(li)子(zi)載體中。這(zhe)些納米(mi)粒(li)子(zi)全部由美國食(shi)品和藥(yao)物(wu)管理局（the U.S. Food and Drug Administration）歸類為“通常被認為是(shi)安(an)全的”的材料制成(cheng)(cheng)，可(ke)幫助每個成(cheng)(cheng)分到達(da)植物(wu)的正確部位。納米(mi)粒(li)子(zi)還可(ke)以防止這(zhe)些成(cheng)(cheng)分達(da)到可(ke)能對植物(wu)產(chan)生毒素的濃度(du)。

研究員(yuan)使用直徑(jing)約10納米的二氧化硅（silica nanoparticles）納米粒(li)子(zi)(zi)(zi)來攜帶熒光(guang)素酶，再(zai)分別使用稍大一點(dian)的聚合物(wu)(wu)PLGA（polymers PLGA）和殼聚糖粒(li)子(zi)(zi)(zi)（chitosan）來攜帶熒光(guang)素和輔酶A。為了讓這些粒(li)子(zi)(zi)(zi)進入(ru)植物(wu)(wu)葉片，研究員(yuan)首先(xian)將這些粒(li)子(zi)(zi)(zi)懸浮于溶(rong)液中，然(ran)后把植物(wu)(wu)浸泡在(zai)溶(rong)液里，再(zai)將其暴露在(zai)高壓(ya)下，使這些粒(li)子(zi)(zi)(zi)通過微小(xiao)孔隙（氣孔，stomata）進入(ru)葉子(zi)(zi)(zi)。

釋放(fang)熒(ying)(ying)光素(su)和輔酶A的(de)粒(li)子(zi)積聚在葉(xie)肉的(de)細(xi)胞(bao)外空間（即葉(xie)子(zi)的(de)內層），而(er)攜帶熒(ying)(ying)光素(su)酶的(de)小粒(li)子(zi)則進入構成葉(xie)肉的(de)細(xi)胞(bao)中。PLGA粒(li)子(zi)逐漸釋放(fang)出熒(ying)(ying)光素(su)后(hou)，熒(ying)(ying)光素(su)進入植(zhi)物細(xi)胞(bao)，而(er)熒(ying)(ying)光素(su)酶在細(xi)胞(bao)里(li)進行化(hua)學反應，使(shi)熒(ying)(ying)光素(su)發光。

最初(chu)，研究團隊(dui)制造的植(zhi)物發(fa)(fa)光(guang)約45分鐘，經改(gai)進，發(fa)(fa)光(guang)時間增加到(dao)3.5小時。雖然一(yi)(yi)(yi)棵10厘米的水(shui)田芥幼苗產(chan)生的光(guang)是目前閱讀所(suo)需光(guang)照含量(liang)的千(qian)分之一(yi)(yi)(yi)，但研究員相信，通過進一(yi)(yi)(yi)步優化各成分的濃度(du)和釋(shi)放速率，可(ke)以(yi)增加發(fa)(fa)光(guang)量(liang)，并延(yan)長發(fa)(fa)光(guang)時間。

此前，制造發(fa)(fa)光(guang)植物依(yi)賴于基(ji)因工(gong)程植物，但這(zhe)是一個(ge)麻(ma)煩的(de)(de)過(guo)程，且(qie)發(fa)(fa)出的(de)(de)光(guang)非常(chang)微弱。并(bing)且(qie)，這(zhe)些(xie)研(yan)究都(dou)是在煙草(cao)和擬南(nan)芥(jie)（Arabidopsis thaliana）上進(jin)行的(de)(de)，它們常(chang)用于植物遺傳(chuan)研(yan)究。然而，MIT研(yan)究團隊開(kai)發(fa)(fa)的(de)(de)方(fang)法可(ke)以用于任(ren)何類型的(de)(de)植物。目(mu)前，除了(le)水田(tian)芥(jie)，他們已經用芝麻(ma)菜(cai)、甘(gan)藍和菠菜(cai)證明了(le)這(zhe)一點。

未(wei)來，MIT希望(wang)研發出一(yi)種(zhong)方法，將(jiang)納米粒子(zi)涂或噴在植物葉子(zi)上，以(yi)此來把樹(shu)木和其(qi)他大型植物轉(zhuan)化為光源。

斯特拉諾表(biao)示，他們打算在當(dang)植物是幼苗或成熟(shu)植株時就進行一次技術處理，并使其在植物的整個生命周(zhou)期持續(xu)發揮作(zuo)用。

該研究(jiu)團(tuan)隊還展示了通(tong)過添加攜帶熒光(guang)素(su)抑制劑的(de)納(na)米(mi)粒子來關(guan)閉(bi)光(guang)源，這幫助他們創造能夠根據環境條件（如太陽(yang)光(guang)）的(de)變(bian)化而關(guan)閉(bi)光(guang)源的(de)植物。

據悉，該研究獲得美國能(neng)源部(bu)（the U.S. Department of Energy）的資金支持(chi)。