阿凡达科幻变现实：中国科学家让多肉植物在黑暗中闪耀彩虹光芒

抖音快讯 2025年08月28日 19:16 1 admin

信息来源：https://www.sciencealert.com/scientists-have-created-glow-in-the-dark-succulents-and-we-want-one

未来的城市照明可能不再依赖传统路灯，而是由发光的植物来提供。华南农业大学研究团队在生物发光技术领域取得重大突破，成功开发出一种让多肉植物在黑暗中发光的创新方法。这些经过特殊处理的植物不仅能够发出柔和的光芒，还能呈现红、绿、紫、蓝等多种颜色，甚至同一株植物就能展现出彩虹般的绚丽效果。该研究成果发表在《Matter》期刊上，为开发可持续的生物照明系统开辟了全新路径。

这项技术的核心在于使用余辉荧光粉颗粒，这种材料类似于夜光玩具和贴纸中的发光成分。研究人员通过精心设计的注射介质，将这些颗粒导入植物组织中，创造出能够吸收并储存光能、然后在黑暗中缓慢释放的活体发光系统。虽然每片叶子需要单独处理，且发光持续时间约为两小时，但这一突破已经为实现《阿凡达》电影中那种发光植物照亮生态系统的科幻场景奠定了现实基础。

从科幻到现实的技术转化

研究人员培育了一系列不同颜色的发光多肉植物。（刘等人，《物质》，2025）

生物发光现象在自然界中并不罕见，从深海中的奇异生物到森林里的萤火虫，都展现了生命体产生光亮的神奇能力。然而，将这种能力人工赋予普通植物一直是科学家们面临的巨大挑战。过去的研究尝试了多种方法，包括基因工程和化学处理，但这些方法要么过于复杂，要么成本高昂，难以实现大规模应用。

华南农业大学生物学家刘淑婷领导的研究团队选择了一条不同的技术路线。她表示："想象一下《阿凡达》的世界，发光的植物照亮了整个生态系统。我们希望利用实验室现有的材料来实现这一愿景。想象一下发光的树木取代路灯。"

研究团队面临的第一个挑战是确定合适的荧光粉颗粒大小。较大的颗粒虽然发光更强烈，但难以有效穿透植物组织；而过小的颗粒则发光强度不足。经过大量实验，研究人员发现7微米的颗粒大小最为理想，这个尺寸大约相当于人体红细胞的大小，既能保证足够的发光强度，又能在植物组织中有效传播。

多肉植物的组织结构似乎特别适合发光。（刘等人，《物质》，2025年）

在植物选择方面，研究团队对包括黄金葛和白菜在内的多种植物进行了测试。令人意外的是，组织结构相对密集的多肉植物表现出了最佳的发光效果。刘淑婷对此感到惊讶："这真是出乎意料。这些粒子在几秒钟内就扩散开来，整片多肉植物的叶子都闪闪发光。"

这一发现颠覆了研究人员的初始假设。他们原本认为组织疏松的植物更适合荧光粉颗粒的传播和发光，但实验结果显示，多肉植物独特的组织结构反而为荧光粉颗粒提供了理想的分布环境，使光线能够更均匀地从整个叶片表面散发出来。

技术优势与实用潜力

一簇发光的多肉植物发出的光足以供阅读。（刘等人，《物质》，2025年）

这项技术的最大优势在于其简单性和可持续性。与复杂的基因工程方法相比，注射荧光粉颗粒的方法相对简单，不需要改变植物的基因结构，也不会对植物的正常生长造成永久性影响。更重要的是，这些发光植物使用太阳能进行"充电"，在白天吸收光能后能在夜晚持续发光约两小时。

从实用角度来看，这种发光植物已经能够提供足够的照明强度。实验显示，一簇发光的多肉植物产生的光芒足以供人阅读使用。如果能够进一步优化和扩大规模，这种生物照明系统有望在多个领域找到应用，包括室内装饰、花园照明、紧急照明系统，甚至是城市绿化项目中的功能性照明。

多色发光能力是这项技术的另一个突出特点。通过使用不同类型的荧光粉颗粒，研究人员能够让植物发出红、绿、紫、蓝等多种颜色的光芒。更有趣的是，同一株植物的不同部分可以被处理成发出不同颜色的光，创造出彩虹般的视觉效果。这种多样性不仅增加了技术的观赏价值，也为不同应用场景提供了更多选择。

从环境角度考虑，这种生物照明系统具有显著的环保优势。与传统的电力照明相比，发光植物不需要消耗电能，不产生热量，也不会造成光污染。同时，作为活体植物，它们还能继续执行光合作用、净化空气等生态功能，实现照明与环保的双重效益。

挑战与发展前景

尽管取得了重要突破，但这项技术仍面临一些挑战需要解决。最主要的限制是发光持续时间相对较短。目前每次充电后的发光时间约为两小时，且光强度会随时间逐渐衰减。研究团队正在努力延长发光时间，这可能需要开发新型的荧光粉材料或改进导入方法。

另一个挑战是处理的复杂性。目前需要对每片叶子进行单独处理才能实现发光效果，这在大规模应用中可能成为瓶颈。研究人员正在探索更高效的处理方法，包括开发能够通过植物维管系统传播的荧光粉颗粒，或者改进注射技术以提高处理效率。

从商业化角度来看，成本控制也是一个重要考虑因素。虽然相比复杂的基因工程方法，荧光粉注射技术的成本相对较低，但要实现大规模商业应用，还需要进一步优化生产工艺、降低材料成本，并建立完整的产业链。

刘淑婷对技术的未来发展充满信心："我简直不敢相信，一种完全人造的微型材料竟然能与植物的天然结构如此天衣无缝地结合在一起。它们的结合方式简直不可思议,创造了一种特殊的功能。"

展望未来，这项技术可能在多个方向得到发展和应用。在城市规划中，发光植物可能成为绿色基础设施的重要组成部分，为公园、街道和建筑外立面提供既美观又环保的照明解决方案。在室内设计领域，发光植物可能开创全新的装饰照明概念。在应急和特殊场合,不依赖电力的生物照明系统也具有独特优势。

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