基因技术创造绚丽多彩花卉世界

大自然中各种色彩斑斓的花卉给人们带来惊艳新奇的视觉享受的同时，也美化了环境，装点了生活。而花色是观赏植物最重要的特性之一，千变万化的花色是由花瓣的色素层决定的。尽管自然界中的花卉色彩缤纷，但是某些花只有少数几种甚至一种花色，科学家对此非常好奇，试图对花色进行改良，创造出自然界没有的花色。

 

蓝色会带来一种梦幻般的感觉，使人们对之追求不已，但遗憾的是，很多花卉都没有蓝色品种，如代表着浪漫爱情的玫瑰花就没有蓝玫瑰。玫瑰已经有5000 年的栽培历史，迄今也培育出了2500 多个品种，但一直没有开发出蓝玫瑰。通过品种杂交获得的蓝色玫瑰花，只是抑制了红色素的产生，使花瓣的颜色接近蓝色，实际并不含蓝色色素，所以并不能称为真正的蓝玫瑰。

 

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蓝色花瓣中的蓝色是怎么产生的呢？当然由基因决定。研究发现，植物中的类黄酮3′5′- 羟基化酶基因(F3′5′H) 就是蓝色基因，它是植物体内合成3′5′- 羟基花色素苷的关键酶基因，调控蓝色花形成所需色素——飞燕草色素的合成，从而使花色呈现蓝色。这种基因已经从许多种具有蓝色花色的植物中分离得到，如矮牵牛、瓜叶菊、紫罗兰、三色堇等，将其转入无法产生蓝色色素的花卉中，就可以培育出转基因蓝色花卉。经过20 年的努力，日本科学家利用基因工程将三色堇和鸢尾中的两个蓝色色素合成基因F3′5′H 转入玫瑰中，于2009 年培育出了真正含有蓝色色素的蓝玫瑰。另外，科学家还将矮牵牛的F3′5′H 基因转入hf1hf1hf12hf2 基因型的矮牵牛中，获得了颜色加重的蓝色矮牵牛；将三色堇的F3′5′H 基因转入蝴蝶兰，解决了蝴蝶兰中缺乏珍贵蓝色品种的缺陷。除此之外，还有蓝色百合花、蓝色康乃馨、蓝色月季等多种名贵花卉。现在，蓝色康乃馨已在日本和澳大利亚上市，蓝色玫瑰在美国、日本、加拿大上市。

 

在花卉的颜色改良方面，科学家还克隆了其他多个与颜色相关的花卉基因，并将其转入各种花卉，使其呈现出不同颜色。1987 年，科学家将玉米色素合成中的还原酶基因导入矮牵牛花，获得一种全新的砖红色矮牵牛；随后，荷兰科学家在红色矮牵牛花中插入苯基乙烯酮合成酶的反义RNA，获得了纯白色和颜色变浅且有色与无色相间的两种矮牵牛花；应用同样方法，他们还将粉色菊花变成了白色菊花。

 

随着对色素的合成与调控的认识越来越深入，对花色改良的育种策略也越来越丰富。最常见的有通过反义RNA 技术或核酶降解靶基因的方式抑制色素生物合成基因的活性，积累不同的中间产物，从而呈现不同的花色；而对于多拷贝基因部分抑制，可以产生花色变浅的效果；对于那些完全缺乏某些颜色的花卉品种，则需要引入新的色素合成基因或者调控因子，获得相应的花色。

 

花卉改良不仅体现在颜色方面，还包括花的形状、香味、保鲜期等多方面性状。英国科学家向金鱼草和兰花转入一种基因，使花朵不再呈辐射状对称，具有了新的特殊形状；生物学家皮斯用发根农杆菌转化柠檬天竺葵，发现转化植株中芳香族物质有显著提高，花朵散发出迷人的甜香味；澳大利亚科学家在香石竹上转入氨基环丙烷羧酸(ACC) 氧化酶合成基因的反义RNA，培育出的香石竹新品种保鲜期延长了两倍；日本科学家在蝴蝶兰体内植入海洋浮游生物的荧光蛋白，获得了在紫外线下会发光的花朵。可见，基因技术带给花卉育种全新的变革，并将给予人类无穷无尽的视觉享受。

本文摘编自王友华等著《基因变迁史》一书。

王友华，男，1983年7月出生，中国农业科学院生物技术研究所科技管理处副处长，主要从事科技管理、知识产权研究、科学普及等工作，作为“转基因科普系列丛书”的主要完成人之一获科技部2013年全国优秀科普作品奖，作为《转基因-给世界多一种选择》的主要完成人之一获科技部2014年全国优秀科普作品；获2015年中国农业科学院科研管理优秀论文奖。

《基因变迁史》

王友华 等  著

北京：科学出版社，2018.3

ISBN 978-7-03-035246-0

责任编辑：李 迪

《基因变迁史》以基因为主线贯穿全文，分为四章。从解读基因和基因变化类型入手，讲述了基因变迁在大自然中各种生物体的生命过程中所起到的决定性作用，进一步描绘了现代社会中人类利用生物技术、通过改造基因来获取新的生物体或者新产品的案例，最后展望了未来基因变迁将给人类带来的福祉。

（本期编辑：王芳）

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