世界首创！我国学者创造多彩发光植物，晒太阳“充电”，成本仅10块钱

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

电影《阿凡达》曾向我们展现了一个梦幻般的世界——进入夜晚，各种植物和动物都会发出绚烂的荧光。实际上，地球上也有着能够发光的生物，包括萤火虫、水母、蘑菇，以及细菌，但它们在我们的生活中并不常见，而且，自然界中没有能够发光的植物。

自 1980 年代末以来，培育发光植物的想法一直吸引着科学家们的兴趣。当时，研究人员首次通过将萤火虫荧光素酶基因转入了烟草中，培育出了首株生物发光植物（需要荧光素激发）。这项研究为去年在美国上市的第一款转基因发光观赏植物奠定了基础——一家名为Light Bio的公司推出了一种基因工程改造的植物——萤火虫矮牵牛花（Firefly Petunias），将来自发光蘑菇的荧光素酶基因转入矮牵牛，该荧光素酶以咖啡酸为底物，而陆地植物能够自行产生咖啡酸，因此，该植物无需特殊光照，也无需添加额外物质，就能在晚上持续发出绿色荧光。

萤火虫矮牵牛花，售价为 29 美元

萤火虫矮牵牛花，是基因工程发光植物亮度方面的重大突破。然而，其亮度仍然相对较低，且发光颜色范围有限，这使其仅能用于室内观赏和装饰。

而现在，来自华南农业大学的研究人员开发了一种能够发光的多肉植物，它们能够像夜灯一样明亮的发光，而且还能够发出彩虹般的多彩光芒，这在发光观赏植物中尚属首次。

该研究于 2025 年 8 月 27 日 在线发表于 Cell 子刊Matter上，论文题为：Sunlight-powered multicolor and uniform luminescence in material-engineered living plants，华南农业大学张学杰、雷炳富及中山大学第三附属医院邹睿为了共同通讯作者。据悉，研究团队已就该技术申请了专利，希望用于装饰装置和生物照明。

该研究利用微米级尺寸的余辉磷光颗粒，首次创造出了由阳光激发的多色发光植物，其具有前所未有的亮度、长余辉以及低成本、简单且可重复的生产方法，这为可持续的植物照明解决方案铺平了道路。

与通过细胞内生物化学反应而发光的萤火虫矮牵牛花不同，该研究开发的发光多肉植物是因为其叶片被注入了特殊的余辉磷光材料——由锶和铝制成的磷光颗粒，并掺杂了其他金属，它们能吸收特定波长的光能，并储存其中一部分能量，然后在数小时的时间内以不同的波长缓慢释放出来。例如，向多肉植物叶片注射能够吸收紫外线和蓝光的余辉磷光材料，叶片将发出绿光。

到目前为止，基因工程改造的生物发光植物所发出的颜色范围有限（通常是绿色荧光），而该研究使用的余辉磷光粉则涵盖了多种色调，包括红色、蓝色、绿色，甚至可以组合起来产生白色冷光。这种“余辉”荧光粉通常用于夜光玩具和涂料，还可用作实验动物的成像示踪剂。

研究团队购买了含铝酸锶的磷光粉，并将其研磨成不同大小的颗粒，然后注入各种植物中。他们发现，直径约 7 微米的磷光粉颗粒在植物中比纳米级颗粒发光更亮，而且能够填充多肉植物叶片内部组织，从而发出更强烈、更均匀的光。相比之下，在烟草和小白菜等具有简单叶片结构的植物发出的光则更斑驳。

研究团队青睐的是一种常见的观赏多肉植物——景天科石莲花属多肉植物女雏，它有着密集的肉质叶片，呈莲座状。为了让每片叶子都发光，研究团队向每片叶子注射磷光颗粒，整个过程大约需要十分钟。在研究的十天里，这些多肉植物只需暴露于室内的白色发光二极管或者阳光下，就能成功“充电”，激发出蓝绿、蓝紫、绿、红和白等颜色的光，持续时间长达 120 分钟，并且可以反复触发发光。

研究团队评估，制造这样一株发光多肉植物，成本只需 10 块钱。

该研究的亮点：

• 利用微颗粒构建的超亮多色发光植物；

• 多肉植物中微颗粒的超快速且均匀运输•

• 10 分钟内快速准备完成；

• 在室内白色发光二极管和阳光下激发，发光超过 1 小时。

总的来说，该研究创新性地将微米级尺寸的余辉磷光粉引入了一种观赏多肉植物中，这种多肉植物的紧凑微观结构和丰富的细胞间隙有利于较大磷光颗粒的高效传输，从而实现了均匀、增强且多色的发光效果。这种方法突破了传统上颗粒大小与发光性能之间的权衡，造就了可由阳光充电的明亮发光植物，并首次成功开发出多色发光植物。而且，整个过程简单且成本低廉，能够在 10 分钟内实现发光，为植物基照明的实际应用铺平了道路。

论文链接：

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