通过基因工程培育出“真蓝色”菊花

科学家在植物基因组中添加了两个基因,获得了新的色调

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玫瑰是红色的,但科学有一天可能会把它们变成蓝色。这是研究人员首次利用基因工程培育出蓝色菊花的技术的未来可能应用之一。

菊花有多种颜色,包括粉色、黄色和红色。但科学家在7月26日发表在《科学进展》杂志上的一项研究中报告说,要培育出真正的蓝色——而不是紫色或带蓝色的颜色——只需要调整两个基因。该团队表示,这种方法可以应用于其他具有商业重要性的花卉,包括康乃馨和百合。

新西兰北帕默斯顿新西兰植物与食品研究所的植物生物学家尼克·阿尔伯特说:“消费者喜欢新奇事物。”并且“人们积极寻找蓝色花朵的植物来装点他们的花园”。


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日本筑波附近国家农业和食品研究组织的植物研究员、主要研究作者野田尚信说,很多花是带蓝色的,但在自然界中很难找到真正的蓝色。包括野田在内的科学家多年来一直试图人工培育蓝色花朵:这些努力通常在玫瑰和康乃馨等花卉中产生紫色或带蓝色的色调。部分问题在于,天然的蓝色开花植物与具有商业重要性的花卉没有足够的近亲关系,无法使用传统方法(包括选择性育种)进行培育。

大多数真正的蓝色花朵会过度表达触发以飞燕草素为基础的花青素产生的基因。在不是天然蓝色的物种中获得蓝色花朵的诀窍是将正确的基因组合插入其基因组中。野田在2013年的一项研究中取得了进展,当时他和他的同事发现,将一种来自天然蓝色坎特伯雷钟花(Campanula medium)的基因添加到菊花(Chrysanthemum morifolium)的DNA中,产生了一种紫色的花朵。

获得蓝色

野田说,他和他的团队预计他们需要操纵更多的基因才能获得他们在最新研究中培育出的蓝色菊花。但令他们惊讶的是,只添加一个从天然蓝色蝶豆花(Clitoria ternatea)借来的基因就足够了。

花青素可以使花瓣呈现红色、紫色或蓝色,具体取决于色素的结构。野田和他的同事发现,来自坎特伯雷钟花和蝶豆花的基因改变了菊花中花青素的分子结构。当改良的色素与称为黄酮糖苷的化合物相互作用时,产生的菊花呈蓝色。该团队以多种方式测试了花朵发出的波长,以确保花朵是真正的蓝色。

对蓝色花朵的追求不仅适用于商业花卉市场。英国剑桥大学的物理学家西尔维娅·维尼奥利说,研究这些色素的工作原理也可能导致人造色素的可持续生产,她研究过强烈的蓝色弹珠浆果的分子结构

阿尔伯特说,无论如何,生产真正的蓝色花朵“是一项伟大的成就,表明实现‘蓝色’所需的潜在化学成分是复杂的,仍有待充分理解”。

本文经许可转载,并于2017年7月26日首次发表

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