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一种新型生物能源发光苔藓研究 　　摘要 利用转基因技术将萤火虫的荧光基因和苔藓融合，产生一种新的生物替代能源，其原理是通过荧光现象和光合作用的协同，实现低消耗的能量循环，成为一个自给自足的供光体系。作为地下的供光系统，苔藓的某些生活特性可以有效地解决矿难的发生。其衍生品光苔灯，可以应用到公共环境照明中。以光苔能源改善社会的能源结构，从而达到可持续发展的目的，实现绿色能源的广泛普及。 　　关键词 荧光基因；苔藓；生物能源；可持续发展 　　中图分类号 S216 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）14-0198-02进入21世纪后，全球经济进入快速发展的轨道，然而全球经济的高速增长也带来传统能源的紧缺与价格的高涨，从而限制世界经济的发展。世界各国纷纷开始着手开发可替代能源，冲破经济发展的羁绊，寻求经济发展的新动力，新能源行业由此迎来一轮快速发展的繁荣期[1]。???统的煤、石油等能源产品有限，且在消耗的过程中不可避免地产生污染。这就需要一种新的生物能源替代传统能源。 　　与此同时，中国煤矿事故频发，重视煤矿安全迫在眉睫，已成为构建和谐社会中不容回避的重要命题[2]。因此，需要有效防止矿难发生的措施，以保证社会的和谐与稳定。利用荧光基因和苔藓的融合研制的光苔，可以有效地防止矿难的发生，并且具有成为清洁高效的再生替代性能源的可能。 　　1 荧光供体的寻找 　　荧光供体需要一种不耗电的光能供给体系，并且可以与植物体结合，形成稳定的能量循环体系。 　　1.1 荧光粉 　　1.1.1 荧光粉发光原理。荧光粉是一种将外部提供的能量（太阳能）转变为光能的材料。荧光粉的化学成分有LaPO4、Ce3+、Tb3+等。目前，实际用于照明用途的荧光粉大部分是粉末状的，以汞原子发出的紫外线（主峰波长253．7 nm）为激发源的光致发光荧光粉，就是利用氧化物晶体中孤立离子的电子式跃迁来发光的[3]。 　　1.1.2 荧光粉的潜在弊端。一般荧光粉的光持续时间较短，必须进行连续性的充光。而较为高档的荧光粉虽然可延长光照时间，但是其具有较强的辐射性，对人有危害。 　　1.1.3 荧光粉的市场现状。近几年，在呼吁无汞化的大环境下，荧光灯成为关注的焦点。荧光灯是一种价廉、高效的照明光源，如果尽可能地减少汞用量，将汞使用量的削减目标明确化，一般认为可以暂时继续在荧光灯内使用汞。但是若要求最终完全无汞化，目前是难以达到的。与此同时，由于大多数荧光粉的发光中心采用稀土族元素，而随着原料出产国家的政策调整，这类材料的价格正在逐渐上涨，需要控制其使用量。因此，开发出新型的节能光源迫在眉睫。 　　1.2 荧光生物供体——萤火虫 　　1.2.1 发光系统具有生理活性。萤火虫身体上发光的部分是光带和尾灯。其中，尾灯的亮度极易受萤火虫情绪的影响，给予其略微的刺激，就会使光源消失；光带所提供的光源较为稳定，且不受外界因素影响。将一个雌性萤火虫的光带切下部分，发现仍然发光，浸泡在水中也能发光，但是在煮沸过的水中放置时光消失，可见这类光的发出也必须以空气为助燃剂[4]，综上所述，萤火虫的荧光现象具有生理活性。 　　1.2.2 萤火虫的发光原理。生物荧光是自然界的奇特现象，是生物体发光器官内一系列化学反应结果，即在ATP、Mg2+、氧气（O2）和荧光酶（1uciferase）存在时，底物转变成中间产物腺苷酸荧光素（adenylluciferin），中间产物进而被氧化成氧化荧光素（adenytoxyluciferin），同时产生生物荧光[5]。因此，整个荧光过程的关键是荧光酶，倘若在一个生物体中植入荧光酶基因，即可实现荧光现象的转移。 　　1.2.3 生物荧光的优点及荧光酶的使用现状。生物荧光是冷光，对生物体无损害且可用光度计（1uminometer）直接检测。因此，生物荧光作为重要的实验工具正被很多领域开发和利用。根据荧光反应对ATP的依赖性，荧光酶已成为测量、分析ATP的有效工具。荧光酶基因具有易检测、敏感及对人体无毒等优点，从功能上讲是氧化酶。 　　已知生物的荧光反应都需要O2和过氧化中间产物，发光甲虫（萤火虫）的荧光酶是分子量大约为60 kD的蛋白单体[6-7]，由荧光酶基因（1uciferase gene）编码。目前，已有10多种发光甲虫的荧光酶基因被克隆与测序。几种荧光酶基因的结构与功能已有详细报道[8-10]。由此可见，国内外关于提取荧光酶基因已经有了较为成熟的技术支持。 　　总之，分析市面上传统的荧光粉所存在的弊端，选择萤火虫的荧光酶基因作为荧光供体，不仅有较为成熟的理论基础，更有较好的发展前景。 　　2 荧光受体的选择 　　首先需要选择一种植物作为载体，该植物可以有序且高效地进行光合作用，同时对光源的选择度不是很高，而且要耐潮湿与黑暗，同时要有生长周期短