Декоративные комнатные растения с ярко светящимися листьями и цветами могут стать реальностью благодаря использованию для их генетической модификации биолюминесцентных грибов.
Ранее ученым уже удавалось создавать светящиеся растения с помощью биолюминесцентных генов, обнаруженных в бактериях. Но проблема была в том, что растения светились слишком слабо. Новая технология, в которой используется ДНК биолюминесцентных грибов, позволяет создать растения, которые светятся в 10 раз ярче, чем «бактериальные».
Для эксперимента был выбран табак, потому что эти растения генетически просты и быстро растут. Но, по мнению исследователей, такие виды, как барвинок, петуния и роза, могут быть модифицированы таким же образом.
Главным ключом ко «включению подсветки» является органическая молекула, называемая кофейной кислотой, которая присутствует во всех растениях. Два фермента превращают кофейную кислоту в люминесцентный прекурсор, который затем обрабатывается третьим ферментом и образует окисленную молекулу, способную излучать фотоны, то есть свет. Невероятно, но растения производили около 10 миллиардов фотонов в минуту на длинах волн от 500 до 550 нанометров (зеленый диапазон видимого спектра).
Растения и грибы не имеют тесной связи, но исследователи использовали метаболический процесс, совместимый с обоими. Генетически модифицированные растения светились непрерывно на протяжении всего жизненного цикла, при этом модификация никак не нарушила их нормальное развитие. Свечение было видно невооруженным глазом в листьях, стеблях, корнях и цветах.
Интересно, что молодые растения светились ярче, чем старые, а самой светящейся частью были цветы. Иногда свечение ослабевало и растекалось узорами, отражая неизвестные внутренние процессы.
Свечение растений может предоставить ученым новый способ наблюдения их внутренних процессов, например, метаболизма. Но основной целью проекта было создание декоративных светящихся видов.
Исследования положили начало компании под названием Light Bio. В финансировании проекта участвовали Российский научный фонд, Фонд «Сколково» и компания Planta LLC, биотехнологический стартап со штаб-квартирой в Москве. Всего в исследовании указаны в общей сложности 27 авторов.
В дальнейшем ученые намерены еще больше увеличить яркость растений и, возможно, даже сделать так, чтобы они реагировали на людей и окружающую среду.
Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.