Ученые Института биоорганической химии РАН впервые в России создали растение, которое может самостоятельно светиться в темноте, — биолюминесцентный табак.

В природе биолюминесценция встречается у тысяч разных видов живых организмов (в основном морских), но растения к ней не способны. В основе этого процесса лежит химическая реакция, в которой участвует вещество люциферин, а проводит эту реакцию специальный фермент — люцифераза. При этом ученые уже давно предпринимают попытки заставить растения светиться. Например, в 1980-е годы генетики встроили в геном табака ген люциферазы, но чтобы растение испускало хотя бы слабый свет, его было необходимо поливать «проявляющим» раствором с люциферином. В 2017 году ученые из Массачусетского технологического института встроили специальные наночастицы с биолюминесцентными компонентами в листья салата, которые позволили ему светиться в течение четырех часов.

Российские ученые создали биолюминесцентный табак Meduza

Однако российским генетикам удалось создать растение, которое светится само по себе. Для этого исследователи из Института биоорганической химии РАН вставили в геном табака гены ферментов светящегося гриба Neonotopanus nambi. Эксперимент оказался удачным: зеленоватое свечение генномодифицированного растения хорошо видно в темноте невооруженным глазом, его даже можно снять на камеру телефона. Люминесценция табака меняется в зависимости от циркадных ритмов и реагирует на физиологические стрессы. Это свойство можно будет использовать при изучении различных процессов и, может быть, применять практически, например при создании лекарственных препаратов.

Кристина Уласович

  • Напишите нам

Светящиеся цветы придут по душе многим, ведь всем мы дарим живые цветы, и будет еще интереснее, если мы привнесем в этот подарок немного загадки. Светящиеся живые цветы могут придать яркости вашему празднику и отлично поднимут настроение. Незабываемые впечатления будут гарантированы! Также это будет хорошая бизнес-идея.

Букет живых светящихся цветов Люминесцентной краской AKRIL

Приступим к нашему мастер-классу. Всё что нам необходимо, это красивые свежие живые цветы, немного светящейся краски, кисточка, и немного творческого подхода.

Для придания эффекта вечернего и ночного свечения для наших роз мы взяли Люминесцентная краска AKRIL с голубым цветом свечения. Светящейся краски на букет из трех роз уйдет совсем мало, грамм 10 будет вполне достаточно.

Для нанесения люминесцентной краски на живые цветы мы использовали кисточку, но можно также использовать опрыскиватель для цветов, правда сопло у него придется немного расширить, поскольку частицы люминофора имеет твердую структуру, да и сама краска более плотная, чем обычная вода.

Небольшими капельками наносим светящуюся краску на лепестки роз, как внутри бутона, так и снаружи. Кое-где можно сделать небольшие мазки. Также можно было бы еще и стебель с листочками обработать люминесцентной краской, но мы этого не стали делать, решили ограничиться бутонами роз. В общем, творческий подход ничем неограничен.

После применения светящейся краски даем высохнуть ее базовой основы в течение 30 минут. После высыхания светящейся краски она станет прозрачной, и почти совсем не будет заметна на наших цветах.

Чтобы увидеть эффект свечения наших цветов будет достаточно погасить яркий комнатный свет. Теперь люминесцентная краска на наших светящихся цветах будет собирать обычный дневной свет, а также свет от искусственных источников света, таких как лампы накаливания, а в темноте отдавать накопленную энергию, превращая ее в видимое свечение.

Стоит заметить, что наша светящаяся краска не имеет никакого запаха, что не будет препятствовать наслаждаться обычным запахом цветов. Также нужно знать, что нанесение светящейся краски на цветы никак не вредит растению и не влияет на время его жизни. Для цветов и человека это абсолютно безопасно, что подтверждают: Паспорт безопасности вещества и Санитарно-эпидемиологическое заключение, которые вы можете свободно скачать и ознакомиться в нашем разделе о технологии.

Для создания красивых светящихся капель росы на бутонах цветов используйте Люминесцентную краску AKRIL-GEL. Она образует натуральные прозрачные капельки, которые удерживаются на цветке, заряжаются от света, светятся в темноте. Краска также не имеет запаха и не вредит растениям.

На заметку можно сказать следующее, что светящиеся живые цветы пока невозможно купить в магазине, а это значит, что мы предлагаем вам поистине инновационное решение, которое теперь доступно многим. Кстати, светящиеся цветы — это новое направление в цветочном бизнесе, которое мы открыли для вас абсолютно бесплатно.

Напоследок некоторые фото светящихся живых цветов от наших клиентов.

Светящаяся в темноте Гербера (окрашега Люминесцентной краской AKRIL №2 и №3)

Светящийся цветок стоит в вазе со светящейся краской на водной основе

Если у вас есть еще какие-либо вопросы, задавайте их на наш WhatsApp: +79659809090. И конечно, если вам нравится наш мастер-класс, не забудьте поставить лайк внизу этой страницы!

Обычно от интересующихся нет отбоя, и покупатели, узнав, что цветы могут светиться в темноте, как правило, просят обработать нашим «составом» их букеты. Всё, что от Вас потребуется, — это продвигать эту новую и уникальную услугу в своём городе и регионе, поставляя био-гель и рекламные материалы во все цветочные точки Вашего города, очень редко, кто отказывается, и уже на следующей неделе начинают делать новые заказы геля.
Вы можете подумать что цифры прибылей завышены?

Представьте только, насколько на самом деле велик объем цветочного рынка. В мире уже давно сложились целые цветочные державы, лидером которых, безусловно, является Голландия. В этой стране самые большие аукционы, на которых торгуется цветочная продукция из многих стран мира. И в данный момент интересы аукционеров устремлены именно в сторону России. Мы имеем очень большой потенциал для увеличения емкости цветочного рынка, в реальных цифрах он может расти еще в десятки раз. Почему компания «ОСКАР» стремится именно в регионы? Если в столице цветочный рынок выглядит более-менее по-современному, то на местах картина несколько иная. Огромный рост прогнозируют маркетологи при грамотном и цивилизованном подходе к продажам цветов именно в регионах. Сделайте максимум для удобства клиента, расширяйте ассортимент.

Мы дадим Вам в руки инструмент для начала своего дела или для его совершенствования и научим Вас им пользоваться. В этом случае выиграют все, и продавцы, и покупатели нашего уникального продукта.

Компания «ОСКАР» заинтересована в скорейшем расширении своего бизнеса по всей стране и приглашает к сотрудничеству региональных дилеров. Обратившись к нам, Вы получаете уникальную возможность начать свой эксклюзивный, преуспевающий бизнес и постепенно довести его до солидных масштабов.

По результатам голосования посетителей сайта Релакс, наш товар вошёл в пятёрку самых оригинальных подарков ко Дню Всех Влюблённых, сотни покупателей в разных городах искали цветы светящиеся в темноте, но так и не смогли найти, так как пока ещё не во всех городах России у нас есть дилеры.

Компания «ОСКАР» понимает, что чрезмерное увеличение бизнес партнёров в регионах России приведет к нездоровой конкуренции. В связи с этим запланировано ограниченное количество дилеров и введены коммерческие условия вступления в этот бизнес, которые в 100 раз ниже, чем в Европе. Стартовый пакет для вступления в этот бизнес стоит 30 000 рублей, он включает в себя: эксклюзивное право на Ваш город, т.е. никому кроме Вас товар продаваться не будет, и все заинтересованные лица из Вашего города будут отсылаться только к Вам. При этом вы получаете весь набор продукции, готовый к применению и рассчитанный на 100 цветов. Также в комплекте имеется необходимая рекламная продукция для привлечения покупателей и ознакомления их с товаром, СD с фотографиями светящихся цветов, технологией нанесения био-геля на цветы, рекламные баннеры, вывески и плакаты для их самостоятельной печати и самое главное – стратегия развития вашего бизнеса по продаже нашей продукции, разработанная специалистами отдела продаж компании «ОСКАР», сертификат соответствия, и санитарно-эпидемиологическое заключение.

Гарантийное письмо, дилерское соглашение и др. необходимую нормативную документацию. Самое главное, бизнес пакет включает в себя максимально низкую дилерскую цену – 4 руб./мл, и отсутствие ограничений по квотам на закупку. Обращаясь к нам за сотрудничеством, Вы можете стать оптовым покупателем нашего товара и зарабатывать, создавая собственную сеть постоянных покупателей (оптовые и розничные продавцы цветов, художники-оформители в свадебных салонах и фотоателье и другие).

Возможна работа без заключения соглашения. При этом варианте сотрудничества Вы приобретаете нашей продукции не менее 5 литров по цене (10 руб./мл.), но не получаете наших гарантий, что конкурентов у Вас не будет, при этом цену на товар устанавливаете самостоятельно. В цветочных точках за обработанный гелем цветок, в среднем берут около 15-25 руб. Без выкупа эксклюзива Ваши будущие оптовые клиенты могут выйти напрямую на нашу фирму и покупать гель у нас, что может значительно уменьшить Вашу прибыль, и такие случаи уже были. ООО «ОСКАР» просит извинения в том случае, если Вам будет отказано в партнёрстве. Это значит, что в Вашем регионе уже есть наш эксклюзивный дилер.

Компания «ОСКАР» устанавливает доверительные отношения со своими дилерами. Вы можете выбрать вид партнерства: работать как частное лицо или заключить договор о сотрудничестве. Выбираете удобный для Вас вид оплаты: наличный, безналичный или через webmoney.

Выбираете удобный для вас способ доставки:

* Вам достаточно отправить заявку на наш электронный адрес. Отправим любой удобной для Вас транспортной компанией – авто или ЖД, на Ваше усмотрение. Скорость доставки 5-7 дней.
* Вы можете лично приехать к нам в офис или отправить кого-то из ваших знакомых.
* Доставка курьерской службой (DHL, Fedex, Pony Express, Курьер Экспресс Сервис, НВ Экспресс). Скорость доставки 1-3 дней. 100% предоплата.

Оплаченный заказ, сделанный Вами, отправляется в тот же день.

Компания «ОСКАР» рада новым клиентам и партнерам, давайте сегодня вместе сделаем цветочный рынок России лучше! И тогда завтра его частичка станет Вашим источником дохода!

Мы предлагаем Вам совершенно новый в России товар, в успешной продажи которого не приходится сомневаться! Приезжайте в офис нашей компании и убедитесь в этом сами. Будем рады сотрудничеству с Вами!

Больше предложений в цветочном бизнесе, вы найдёте

С уважением, ООО «ОСКАР»

Прежде всего это красиво. Есть тут нечто, задевающее самые глубокие струны души — недаром светящиеся деревья «Аватара» оставляют такое сильное и долгое впечатление. Наконец, это удобно: растения самостоятельно производят энергию, прекрасно адаптированы к уличным условиям и сами восстанавливаются при повреждениях. Недаром стартап Glowing Plant, который несколько лет назад искал 65 тыс. долларов на создание биолюминесцентных растений, стремительно набрал почти полмиллиона. «Такое сочетание простоты, фантастичности и реализуемости встречается редко, — объяснил успех основатель Glowing Plant Энтони Эванс. — 99% людей считают, что такого не бывает. На самом деле это уже в определенной степени факт».

Действительно, в природе существует множество различных биолюминесцентных систем, которые независимо развились у бактерий и грибов, кишечнополостных и членистоногих. Нужно заставить работать такую систему (обычно она включает фермент люциферазу и необходимые для ее работы молекулы люциферина) в растении и при этом не вредить ему. Задача понемногу решается: ген люциферазы светлячков был внесен в растения табака еще в 1980-х. А в 2010 году биологам из Кембриджа удалось использовать весь «светоносный комплекс» светлячка, получив стабильно светящиеся ГМ-бактерии. Повторить работу для растений — для невзрачной на вид, но прекрасно изученной генетиками резуховидки Таля — и собирался Энтони Эванс.

Путь генов

Уверенности стартапу придавала и другая работа 2010 года. В ней Александр Кричевский описал получение ГМ-растений табака, хлоропласты которых содержат шесть генов «светящегося» lux-оперона фотобактерий. Кричевский основал собственную компанию, которая торгует побегами биолюминесцентной линии с названием, отсылающим к деревьям из того же «Аватара» — Starlight Avatar Celestine. Это единственное светящееся растение, которое можно купить сегодня, хотя оно не отличается ни яркостью, ни даже жизнестойкостью. Обещается, что растения проживут 2−3 месяца и «будут различимо светиться в темноте в течение всего этого срока». Энтони Эванс решил, что у него получится решить эти проблемы.

Специалистам его обещания показались чересчур самонадеянными, однако публике идея понравилась. Начав кампанию по сбору средств на платформе Kickstarter, Эванс пообещал всем вложившимся семена светящейся резуховидки, как только те будут получены. Удачный ход позволил привлечь больше 480 тыс. долларов: денег оказалось достаточно, и стартап проработал несколько лет, прежде чем Эванс признал, что технические проблемы его команда решить не в состоянии. Перенесение целой группы генов в нужные участки хромосом в ядре такого сложного организма остается пока невыполнимой задачей.

Путь наночастиц

Другой подход удалось нащупать в том же 2010 году — когда-нибудь эта дата будет особо отмечена в истории создания светящихся растений. Тогда Су Яньсюнь и его коллеги из исследовательского центра RCAS на Тайване искали подходы к усовершенствованию светодиодов и изучали поведение золотых наночастиц в форме сфер с длинными иглами — что-то вроде морских ежей диаметром от 11 до 80 нм. Возникающий на их сложной поверхности плазмонный резонанс позволяет на порядки усилить флуоресцентный сигнал, в том числе и слабое естественное свечение хлорофилла, вызванное взаимодействием с фотонами определенной длины волны.

Доставить наночастицы в растение проще, чем гены: тайваньские физики просто поместили водоросль в раствор на несколько дней. Оказавшись в клетке, золотые «ежи» улавливали ультрафиолетовые фотоны и переизлучали их, заставляя хлорофилл испускать слабое красное свечение. Идею подхватили по другую сторону океана, в лаборатории Майкла Страно, найдя новый и, возможно, самый многообещающий путь к получению биолюминесцентных растений.

Путь синтеза

Профессор Массачусетского технологического института Майкл Страно уверен в успехе не меньше предшественников. «Наша цель — разовая обработка саженца или взрослого растения, которая будет иметь эффект в течение всей его жизни», — сказал он, комментируя разошедшиеся по интернету снимки светящихся листьев жерухи, родственника кресс-салата. Ведь если путь генов требует новых ГМ-растений, то наночастицы способны проникнуть в уже растущие по бульварам деревья. И если у нас не получается перенести сами гены, то можно вооружиться уже готовым биолюминесцентным комплексом молекул.

Демонстрируя новый подход, Страно и его коллеги вымачивали растения в растворе наночастиц, содержащих люциферазу и необходимые ей вещества — люциферин и кофермент А. По мере высвобождения реагентов в листьях шло окисление: варьируя структуру наночастиц, ученые контролировали темп этого процесса и добились четырех часов непрерывного излучения. Конечно, о деревьях-фонарях речи пока не идет: 10-сантиметровое растение производит менее 0,5 мкВт — на порядки меньше, чем нужно для чтения. Однако ученые полны уверенности, что новый путь приведет их к растениям, ярко светящимся всеми цветами.

В самом деле, в природе существует много биолюминесцентных систем, а не так давно биохимики ИБХ РАН синтезировали и пару искусственных аналогов, реакции которых сопровождаются испусканием излучения разных цветов. И если задача перенесения биолюминесцентного комплекса будет решена, то мы сможем получать живые светильники практически любого нужного оттенка. Сияющий огнями ночной лес затмит картины «Аватара», хотя и настольная лампа из светящихся листьев обязательно заденет самые глубокие струны души.

Максим Дубинный, научный сотрудник лаборатории биомолекулярной ЯМР-спектроскопии ИБХ РАН

«Создание автономно биолюминесцентного растения или животного — задача намного более сложная, чем разработка ГМ-организмов, по поводу которых сейчас идет увлеченная дискуссия. В нашей команде под руководством Ильи Ямпольского эта тема была возвращена несколько лет назад практически из забытья. Зато теперь у нас почти готовы новые яркие результаты, о которых не стоит говорить подробнее до выхода научных публикаций. Могу сказать только одно: они уже светятся».

Статья «Живые огни» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2018).

Tatiana Mitiouchkina et al. / bioRxiv.org

Российские генетики впервые вырастили растения, которые могут светиться в темноте без добавления каких-либо веществ или облучения ультрафиолетом. Для этого в ростках табака Nicotiana tabacum пришлось экспрессировать четыре фермента из биосинтетического пути светящегося гриба, который та же команда ученых описала ранее. Препринт статьи с фотографиями и видео авторы выложили на bioRxiv.

Обновлено: в апреле 2020 года статья опубликована в Nature Biotechnology.

Биолюминесценция позволяет испускать видимый свет за счет окисления субстрата (люциферина) специальным ферментом люциферазой. Эта система есть у некоторых животных (таких как черви и насекомые) и грибов, но светящихся растений в природе не существует. Год назад мы рассказывали, как исследовательская группа из Института биоорганической химии РАН под руководством Ильи Ямпольского описала путь биосинтеза люциферина у светящегося гриба Neonotopanus nambi и идентифицировала ген, кодирующий грибную люциферазу. Оказалось, что грибной люциферин представляет собой производную кофейной кислоты — обычного метаболита растений.

В новой работе ученые из ИБХ РАН и компании Planta LLC вставили в геном растений табака (одного из любимых объектов генных инженеров) недостающие для биолюминесценции гены гриба — два фермента биосинтеза грибного люциферина (гиспидина) из кофейной кислоты, ген люциферазы и дополнительный фермент для превращения окисленного люциферина обратно в кофейную кислоту. По утверждению генетиков, свечение ГМ-растений видно в темноте невооруженным глазом, при этом никаких дополнительных веществ или условий для биолюминесценции не требуется. Свечение можно зафиксировать на «бытовую» фотокамеру с выдержкой, и даже на камеру хорошего смартфона.

Светящееся растение табака, снятое при умеренном освещении (a) и в темноте (b) на камеру смартфона Huawei P30 Pro с выдержкой 30 сек

Tatiana Mitiouchkina et al / bioRxiv.org

Поделиться

Растения ГМ-табака на разных стадиях развития. Фото сделано на камеру Sony Alpha ILCE-7M3

Tatiana Mitiouchkina et al / bioRxiv.org

Поделиться Судя по всему, «встроенная» люцифераза в растениях — удобный репортер для мониторинга множества биологических процессов. К примеру, авторы статьи показали, что свечение листьев усиливается при повреждении ткани и при действии растительных гормонов. Кроме того, это просто красиво. Пока что свечение довольно слабое, но теоретически его можно усилить за счет «тюнинга» экспрессии ферментов биосинтетического пути. Ученые также предполагают, что этот биосинтетический путь можно воссоздать и у животных, если дополнить его парой ферментов синтеза кофейной кислоты из аминокислоты тирозина.

Кроме биолюминесценции, живые организмы могут светиться за счет флуоресценции, то есть обратного излучения поглощенного света. Наиболее изученные и используемые в лабораториях флуорофоры — это флуоресцентные белки, например зеленый флуоресцентный белок (GFP) медузы. Чтобы увидеть флуоресценцию, ее надо сначала возбудить, как правило, ультрафиолетовым облучением. При этом для детекции биолюминесценции никакого дополнительного освещения не требуется, что делает описанную систему перспективным инструментом для исследований.

Недавно мы рассказывали также про новый механизм биофлуоресценции, описанный у акул — он реализуется не за счет белков, а за счет малых молекул — продуктов метаболизма триптофана.
Дарья Спасская

Цветы светящиеся в темноте

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *