日本开发的“蓝玫瑰”原本是玫瑰的一种(数据图)
天津大学药学院和中科院团队希望获得稳定的、可遗传的蓝玫瑰(数据图)
克里斯廷
玫瑰和月季人工栽培了5000多年,至今已培育出2500多个品种。近几年市场上流行一种蓝玫瑰,特别惊艳。但是这些蓝玫瑰大部分都是人工染色的,因为根本没有能开出蓝色花朵的玫瑰品种。早在2006年,日本人就声称自己培育了一株真正的蓝玫瑰,后来证实那只是转基因工程培育的蓝玫瑰。
最近,一篇题为“用于蓝玫瑰生产的非核糖体肽合酶的克隆和表达”的文章发表在美国化学学会的《合成生物学》上。第一位作者是天津大学药学院国际博士后Ankanahari Nangawa。同时,天津大学药学院张艳教授和中科院陈毅华教授的研究团队合作,声称利用合成生物技术成功研制出“世界第一朵蓝玫瑰”。
真正的蓝玫瑰真的是天生的吗?为什么蓝玫瑰这么难得到?真的很好奇。
缺少“蓝色颜料”
为什么自然界没有蓝玫瑰?这真是一件令人遗憾的事情。事实上,虽然花是彩色的,但有很多种植物不能产生蓝色的花。
据说现在市面上大部分的蓝玫瑰都是染色的。要么采用荷兰技术。白玫瑰盛开前,用对人体无害的着色剂和助染剂浇灌。几天后,花吸收了这些水分后,花瓣会呈现浅蓝色;或者直接将浅色玫瑰的花瓣浸泡在颜料或蓝色着色剂的水中,将它们染成蓝色。但这两种方法得到的蓝玫瑰,通常经过一段时间后会变色。
科学家们一直对蓝玫瑰很好奇。他们发现花的颜色是由花瓣的色素层决定的,而色素层是由基因决定的。在玫瑰的品种中,没有这样的基因可以使颜色变成蓝色。因此,在英语中,“蓝玫瑰”的意思是“不可能的希望”或“不可能的任务”,因为自然界没有蓝玫瑰。
“蓝玫瑰”的诞生
王、等人的《遗传变化史》曾详细地说,蓝色花瓣中的蓝色是由于植物中的类黄酮3′5′-羟化酶基因,它是植物中合成3′5′-羟基花青素的关键酶基因。它们调节蓝色花朵形成所需的色素——翠雀花色素的合成,从而使颜色呈现蓝色。
理论上,只要将这个基因从许多蓝色植物中分离出来,如矮牵牛、菊花、紫罗兰、三色堇等,就可以转移到不能产生蓝色色素的花上,进而培育出转基因蓝色花。日本人培育的“欢呼蓝玫瑰”就是通过这种方法获得的。
日本科学家利用基因工程合成了F3'5'H,三色堇和鸢尾中的两种蓝色色素,并将其转入ROSEs(后来证明是一种玫瑰,但英语中的rose和rose在翻译中都被误解了),最终培育出含有堇菜色素的“蓝色玫瑰”。他们在2009年就把这个品种商业化了,说是最适合“特殊场合的奢侈品礼物”,每支价格在2000-3000日元(约合人民币120-190元)之间,比当时日本普通玫瑰的价格贵10倍左右。其实这种“蓝玫瑰”的颜色更像是薰衣草色或淡粉紫色,可能是其他色素的干扰和花本身的液泡pH值造成的。
据说同样的方法,科学家也获得了珍贵的蓝色蝴蝶兰、蓝色百合、蓝色康乃馨、蓝色玫瑰等珍贵花卉。
天津大学药学院和中国科学院的团队最近开发了“世界上第一朵蓝玫瑰”,也是转基因的。
天津大学药学院张艳课题组通过构建双表达质粒实现了这一目标。该质粒包括两个参与靛蓝合成的细菌基因。研究人员将质粒转化为根癌农杆菌,然后将根癌农杆菌注射到白玫瑰的花瓣中。注射12小时后,根癌农杆菌在植物激素乙酰丁香酮的诱导下将该基因转入玫瑰花瓣细胞基因组,使玫瑰细胞表达并合成深蓝色酶。
据悉,下一步,张艳的团队计划与相关科研团队合作,利用基因技术对植物基因组进行永久性改造,从而获得稳定、可遗传的蓝玫瑰。如果进一步研究成功,将成为全球50亿美元玫瑰市场的新产品,重新定义英语词典中的“蓝玫瑰”。
转基因让花开得更鲜艳
利用转基因工程转化花卉已取得许多成果。
从颜色改良方面,科学家克隆了许多与颜色相关的花基因,并将其转移到各种花中,使其表现出更多不同的颜色。比如1987年,科学家将玉米色素合成中的还原酶基因引入矮牵牛花中,获得了一种全新的砖红色矮牵牛;荷兰科学家将苯基乙烯酮合酶的反义RNA插入红色矮牵牛花中,获得了两种矮牵牛花:纯白浅色,有色无色;用同样的方法,他们还把粉色的菊花变成了白色的菊花。
花的改良不仅仅体现在颜色上,还包括花的形状、香味、保鲜期等诸多特性。
据说英国科学家将一种基因转移到金鱼草和兰花上,使花朵不再呈放射状对称,有了新的特殊形状;生物学家皮斯用发根农杆菌转化柠檬天竺葵,发现转化植株中的芳香物质显著增加,花朵散发出迷人的甜味;澳大利亚科学家将氨基环丙烷羧酸(ACC)氧化酶合成基因的反义RNA转入香石竹,香石竹新品种的保鲜期延长了两倍。日本科学家将海洋浮游生物的荧光蛋白植入蝴蝶兰,获得了在紫外线下发光的花朵。
显然,转基因花卉也会给人们带来更多视觉和嗅觉上的新奇感受。
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