透過基因工程培育出“真藍色”菊花

科學家在植物基因組中添加了兩個基因,獲得了新的色調

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玫瑰是紅色的,但科學有一天可能會把它們變成藍色。這是研究人員首次利用基因工程培育出藍色菊花的技術的未來可能應用之一。

菊花有多種顏色,包括粉色、黃色和紅色。但科學家在7月26日發表在《科學進展》雜誌上的一項研究中報告說,要培育出真正的藍色——而不是紫色或帶藍色的顏色——只需要調整兩個基因。該團隊表示,這種方法可以應用於其他具有商業重要性的花卉,包括康乃馨和百合。

紐西蘭北帕默斯頓紐西蘭植物與食品研究所的植物生物學家尼克·阿爾伯特說:“消費者喜歡新奇事物。”並且“人們積極尋找藍色花朵的植物來裝點他們的花園”。


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日本筑波附近國家農業和食品研究組織的植物研究員、主要研究作者野田尚信說,很多花是帶藍色的,但在自然界中很難找到真正的藍色。包括野田在內的科學家多年來一直試圖人工培育藍色花朵:這些努力通常在玫瑰和康乃馨等花卉中產生紫色或帶藍色的色調。部分問題在於,天然的藍色開花植物與具有商業重要性的花卉沒有足夠的近親關係,無法使用傳統方法(包括選擇性育種)進行培育。

大多數真正的藍色花朵會過度表達觸發以飛燕草素為基礎的花青素產生的基因。在不是天然藍色的物種中獲得藍色花朵的訣竅是將正確的基因組合插入其基因組中。野田在2013年的一項研究中取得了進展,當時他和他的同事發現,將一種來自天然藍色坎特伯雷鍾花(Campanula medium)的基因新增到菊花(Chrysanthemum morifolium)的DNA中,產生了一種紫色的花朵。

獲得藍色

野田說,他和他的團隊預計他們需要操縱更多的基因才能獲得他們在最新研究中培育出的藍色菊花。但令他們驚訝的是,只新增一個從天然藍色蝶豆花(Clitoria ternatea)借來的基因就足夠了。

花青素可以使花瓣呈現紅色、紫色或藍色,具體取決於色素的結構。野田和他的同事發現,來自坎特伯雷鍾花和蝶豆花的基因改變了菊花中花青素的分子結構。當改良的色素與稱為黃酮糖苷的化合物相互作用時,產生的菊花呈藍色。該團隊以多種方式測試了花朵發出的波長,以確保花朵是真正的藍色。

對藍色花朵的追求不僅適用於商業花卉市場。英國劍橋大學的物理學家西爾維婭·維尼奧利說,研究這些色素的工作原理也可能導致人造色素的可持續生產,她研究過強烈的藍色彈珠漿果的分子結構

阿爾伯特說,無論如何,生產真正的藍色花朵“是一項偉大的成就,表明實現‘藍色’所需的潛在化學成分是複雜的,仍有待充分理解”。

本文經許可轉載,並於2017年7月26日首次發表

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