互动科普

人类创造的花

正如江户时代培育出带有花纹的牵牛花那样，人类在漫长的历史长河中培育出了各种各样的花。人为选出喜欢的特色个体，经数代杂交后，其特征愈发显著，这就是所谓的品种改良。这和由野猪培育出家猪是同样的道理。

其实，花店里争奇斗艳的玫瑰、郁金香等花都是经过长期品种改良后培育出来的。它们的花瓣颜色和大小都与原始品种有很大的差别。

但是，也有一些花是无法通过品种改良培育出来的，例如蓝色玫瑰、白色葵花、黄色牵牛花等。与菊花一样，在葵花中也生成了在叶子中才能生成的类胡萝卜素（黄色）。而与菊花不同的是，葵花不含有分解类胡萝卜素的酶基因，所以无法培育出白色品种。

与葵花相反，牵牛花则不具备合成类胡萝卜素的构造。由于不能合成类胡萝卜素，所以也就无法变成黄色。

另外一个例子是，玫瑰不含合成蓝色色素所需的酶基因，所以它无法呈现出蓝色。很久以前，人们就开始对玫瑰进行品种改良。有人曾经试图培育蓝色玫瑰，但是经过很多次尝试后发现，根本无法（实际上也不可能）培育出蓝色玫瑰。

图. 改变基因+重离子射线辐照

通过改变基因，培育出蓝色玫瑰

怎样才能培育出蓝色玫瑰呢？随着对玫瑰和其他花卉颜色构造的研究越发深入，人们发现只要改变一种酶就有可能培育出蓝色玫瑰。蓝色鸭拓草以及紫色薰衣草的蓝色色素（花翠素）与红玫瑰的红色色素（花青素）只有一种酶不同。因此，如果能添加一个所需的酶基因，就能够培育出生成蓝色色素（花翠素）的蓝色玫瑰。

实际上，日本三得利花卉株式会社成功地在玫瑰中植入了一种可生成三色紫罗兰中所含的蓝色花翠素的酶基因，从而培育出了蓝色玫瑰，并且从2009年开始在市面上销售。

眼下这种玫瑰还不是纯粹的蓝色，而是蓝紫色的。这是因为花的颜色并不完全取决于色素。如果将来通过改变pH值及其他共存的色素等外部条件的话，也许就可以培育出真正的蓝色玫瑰。

不植入基因，创造新花卉

科研人员通过植入基因成功培育出了含有蓝色色素的玫瑰。那么，在葵花中植入分解类胡萝卜素的酶基因也能培育出白色葵花吗？

“其实，植入基因并非那么容易，经常会出现不能成功植入基因或者植入基因后生成的酶不起作用的问题。”大宫首席研究员介绍说。例如，培育上面提到的蓝色玫瑰时，虽然成功植入了三色紫罗兰的基因，但是却未能成功植入与其他植物相同的酶基因。目前，研究人员尚不清楚这其中的原委。

与植入基因的例子相反，人们也可以通过让某种酶失效的方式来培育新花。

“重离子射线”辐照是其中的一项技术。它采用加速后的碳、氖、铁等离子照射植物的叶子或芽，来达到切断植物DNA的目的。一旦DNA被切断，细胞就会启动自我修复功能。但是，这种修复并不总会成功。如果对这些基因受损的叶子或芽进行培养使其长大，就可以使植物开出与正常基因植物花色或形状不同的新花。然而，通常情况下人们并不知道离子切断了DNA的哪一部分，因此在植物长大之前并不能预知会开出什么样的花。

日本理化研究所与花期研究所联手合作，通过基因改造和重离子射线辐照等手段，成功培育出了独具特色的花。2010年，日本理化研究所利用重离子射线照射技术，成功开发出了名为“仁科乙女”的樱花新品种。这种樱花在室外可以春秋两季开花。

（本文发表于《科学世界》2012年第8期）