極地生態研究中，稀土探針的低溫穩定性解決了傳統熒光標記的難題。在-80℃的南極極端環境下，稀土探針的熒光壽命（如Dy的800nm發射壽命為1.8ns）波動不足2%，而有機染料在此溫度下幾乎無熒光發射。將稀土探針標記南極苔蘚的光合系統，可實時監測低溫下的光能傳遞效率一一當溫度從-20℃升至5℃時，探針的熒光壽命從2.1ns縮短至1.5ns，對應光系統Ⅱ（PSⅡ）的量子產率提升40%，揭示了南極植物通過調節天線蛋白構象適應極端溫度的機制。該技術***實現了極地光合作用的原位動態監測，為研究氣候變化對南極生態系統的影響提供了關鍵數據，相關成果已應用于南極苔蘚的保護策略制定。
稀土探針的光控開關特性，為基因編輯技術帶來時空精細調控可能。利用近紅外二區雙波長激發（如980nm與1550nm），可通過調節激光波長切換稀土探針的熒光壽命狀態，進而觸發基因編輯元件的。在CRISPR-Cas9系統中，稀土探針標記的光敏蛋白在近紅外光照射下，熒光壽命從4.5ns縮短至2.3ns，這種變化伴隨蛋白構象改變并釋放Cas9核酸酶，實現特定基因的時空敲除。小鼠實驗表明，該技術可在肝臟中精細編輯PCSK9基因，編輯效率達68%，且避免了傳統紫外光誘導的全身毒性，為遺傳性肝病的基因醫治提供了低損傷的調控方案。
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