玫瑰是红色的,
紫罗兰是蓝色的,
是什么让花朵有了
夺目的色彩?
为了揭开花朵颜色的谜团,为什么玫瑰是红色的,紫罗兰是蓝色?科学家们正在研究植物花瓣的基因。(一位外国科学家史密斯对其的研究)
进化生物学家斯泰西史密斯说:“当你问一个人一朵花与另一朵花有什么区别的时候,对于我们大多数人来说,第一个想到的差别是颜色。”
很多人都不会考虑这个问题:为什么每种花都有特定的颜色,但是这个问题对于生物学家却很重要。
史密斯和她的研究团队正在研究花朵颜色遗传学,以及随着时间的推移,这些颜色的变化。
在大自然中,花朵是五颜六色,万紫千红的。
史密斯说在微观层面上,颜色来自花瓣细胞的生化成分。
色素是赋予花朵颜色的主要化学物质。植物中含有的色素化合物数以千计,可以分为三大类:黄酮类、类胡萝卜素、甜菜碱。大多数花的颜色来自类黄酮和类胡萝卜素。
除了赋予花朵颜色之外,类胡萝卜素和花青素(黄酮类化合物)还具有抗氧化和其它药用价值,包括抗癌、抗菌、抗真菌和抗炎活性。
研究表明植物如何进化合成类胡萝卜素和花青素从而产生红色的花。这些结果可以用于今后的药物发现研究!
史密斯的大部分工作都集中在了解类黄酮和类胡萝卜素生物化学特性如何发生与花朵颜色差异相关的变化。她和同事对番茄家族(大约个物种)进行研究,包括番茄、茄子、辣椒、烟草和马铃薯。
史密斯分享了她在野外的冒险经历,比如她在厄瓜多尔火山坑的底部寻找一种红色花朵的植物。
最后她们选择以番茄为研究对象。
随后有一个关键性的问题就是:红色花朵首次出现在番茄家族是什么时候?“我们认为红色花朵彼此独立地进化了很多次,因为红色物种散落在这个家族族谱的很多分支中。
然而,在整个番茄家族中只有34种有红色花朵。
但是数量少,只能对每个物种进行采样,以研究它是否代表一个独立的起源,并确定红色花朵的生物化学特性。
就这样追踪红色花朵并研究它们的色素。发现了一个令人惊讶的模式”史密斯说,“包括几乎每个红色花朵物种都代表一种颜色的新起源,因此红色花朵至少进行了30次生物化学特性的进化!
由于红色色素的存在,花朵会变红,但他们发现植物通常将黄橙色类胡萝卜素和紫色花青素结合在一起,产生红色花朵。
我们中的很多人都在花园中见到过牵牛花颜色的千变万化,事实上,科学家将牵牛花作为研究对象,研究花的颜色和生化特性已经有几十年的历史了。
很少有人知道牵牛花野生近缘的变化,它们中的大部分是在一些特定的地方发现的。所以就要利用自然的多样性,以及从观赏性牵牛花身上获取的遗传信息,重构了花朵颜色的进化历史。
玫瑰
会永远是红色的,
紫罗兰
会永远是蓝色的吗?
内容推送:化工科技部
内容编辑:郭艳秋何晓江龙铁蝶
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