為了揭開(kāi)花朵顏色的謎團(tuán)，為什么玫瑰是紅色的，紫羅蘭是藍(lán)色？科學(xué)家們正在研究植物花瓣的基因。
科羅拉多大學(xué)博爾德分校的進(jìn)化生物學(xué)家斯泰西 史密斯說(shuō)：“當(dāng)你問(wèn)一個(gè)人一朵花與另一朵花有什么區(qū)別的時(shí)候，對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，第一個(gè)想到的差別是顏色?！?/p>
很多人都不會(huì)考慮這個(gè)問(wèn)題：為什么每種花都有特定的顏色，但是這個(gè)問(wèn)題對(duì)于生物學(xué)家卻很重要，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）環(huán)境生物學(xué)部（他們資助了史密斯的研究項(xiàng)目）的項(xiàng)目主任Prosanta Chakrabarty說(shuō)。
史密斯和她的研究團(tuán)隊(duì)正在“研究花朵顏色遺傳學(xué)，以及隨著時(shí)間的推移，這些顏色的變化，” Chakrabarty說(shuō)。
在大自然中，花朵是五顏六色，萬(wàn)紫千紅的。
“在微觀層面上，顏色來(lái)自花瓣細(xì)胞的生化成分，”史米斯說(shuō)。
色素是賦予花朵顏色的主要化學(xué)物質(zhì)。植物中含有的色素化合物數(shù)以千計(jì)，可以分為三大類(lèi)：黃酮類(lèi)、類(lèi)胡蘿卜素、甜菜堿。大多數(shù)花的顏色來(lái)自類(lèi)黃酮和類(lèi)胡蘿卜素。
除了賦予花朵顏色之外，類(lèi)胡蘿卜素和花青素（黃酮類(lèi)化合物）還具有抗氧化和其它藥用價(jià)值，包括抗癌、抗菌、抗真菌和抗炎活性，”美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)環(huán)境生物學(xué)部的一個(gè)項(xiàng)目主任Simon Malcomber說(shuō)。
Malcomber說(shuō)，研究表明植物如何進(jìn)化合成類(lèi)胡蘿卜素和花青素從而產(chǎn)生紅色的花?！边@些結(jié)果可以用于今后的藥物發(fā)現(xiàn)研究，“他說(shuō)。
史密斯的大部分工作都集中在了解類(lèi)黃酮和類(lèi)胡蘿卜素生物化學(xué)特性如何發(fā)生與花朵顏色差異相關(guān)的變化。她和同事對(duì)番茄家族（大約2800個(gè)物種）進(jìn)行研究，包括番茄、茄子、辣椒、煙草和馬鈴薯。
“這些栽培型物種的花朵顏色并不豐富，但是它們的野生近緣種卻不是如此”史密斯說(shuō)?！耙虼宋覀冄芯恳吧壏N或非栽培型物種”，它們?cè)谀厦乐薹植紡V泛。
史密斯分享了她在野外的冒險(xiǎn)經(jīng)歷，比如她在厄瓜多爾火山坑的底部尋找一種紅色花朵的植物。
史密斯說(shuō)：“這是我第一次實(shí)地考察，我不是超級(jí)聰明的人?！蔽页塑?chē)到火山口外，把我的手提箱拖到火山邊緣，然后進(jìn)入火山口，我以為這下面有村莊和能走出去的路。實(shí)際上什么也沒(méi)有。謝天謝地，附近有一個(gè)住宿點(diǎn)，我可以在那里過(guò)夜。第二天我在森林里發(fā)現(xiàn)開(kāi)滿(mǎn)鮮花的物種。
史密斯目前正在尋找問(wèn)題的答案：紅色花朵首次出現(xiàn)在番茄家族是什么時(shí)候？“我們認(rèn)為紅色花朵彼此獨(dú)立地進(jìn)化了很多次，因?yàn)榧t色物種散落在這個(gè)家族族譜的很多分支中，”她說(shuō)。
然而，在整個(gè)番茄家族中只有34種有紅色花朵。
“因?yàn)閿?shù)量少，我們可以對(duì)每個(gè)物種進(jìn)行采樣，以研究它是否代表一個(gè)獨(dú)立的起源，并確定紅色花朵的生物化學(xué)特性，”史密斯說(shuō)。
她和其他生物學(xué)家從巴西到了哥倫比亞和墨西哥，追蹤紅色花朵并研究它們的色素?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人驚訝的模式”史密斯說(shuō)，“包括幾乎每個(gè)紅色花朵物種都代表一種顏色的新起源，因此紅色花朵至少進(jìn)行了30次?！?/p>
雖然研究人員預(yù)計(jì)，由于紅色色素的存在，花朵會(huì)變紅，但他們發(fā)現(xiàn)植物通常將黃橙色類(lèi)胡蘿卜素和紫色花青素結(jié)合在一起，產(chǎn)生紅色花朵。
史密斯說(shuō)：“我們的研究旨在追蹤植物產(chǎn)生花朵顏色的整個(gè)遺傳路徑，并識(shí)別基因的變化，了解它們是否有共同的機(jī)制.”。
例如，科學(xué)家們想知道，自從花朵首次變成紅色后，接下來(lái)發(fā)生了什么變化？
“我們正在研究番茄家族[牽?；╙的一個(gè)分支，創(chuàng)建進(jìn)化歷史并檢測(cè)基因表達(dá)，色素的產(chǎn)生和花的顏色，”史密斯說(shuō)。
史密斯說(shuō)，在本研究中，牽?；ê退鼈兩守S富的近緣物種是不錯(cuò)的選擇。
“我們中的很多人都在苗圃中見(jiàn)到過(guò)牽牛花顏色的千變?nèi)f化，事實(shí)上，科學(xué)家將牽?；ㄗ鳛檠芯繉?duì)象，研究花的顏色和生化特性已經(jīng)有幾十年的歷史了。”
很少有人知道牽?；ㄒ吧壍淖兓?，它們中的大部分是在阿根廷和巴西被發(fā)現(xiàn)的?！拔覀兝米匀坏亩鄻有?，以及從觀賞性牽牛花身上獲取的遺傳信息，重構(gòu)了花朵顏色的進(jìn)化歷史，”史密斯說(shuō)。
“如果之前的研究讓我們得出了某些結(jié)論，”她補(bǔ)充道，“我們就不應(yīng)該指望花朵能夠按部就班進(jìn)化?！?/p>
玫瑰會(huì)永遠(yuǎn)是紅色的，紫羅蘭會(huì)永遠(yuǎn)是藍(lán)色的嗎？
