又到每年春天看櫻花的好時(shí)節(jié)，但是您知道櫻花它都有哪些顏色嗎？
大家好，我是李旭
目前全球記錄的櫻花品種超過(guò)300個(gè)，這些品種的遺傳根源可以追溯到東亞的野生祖先種。
分子生物學(xué)研究表明，中國(guó)南方喜馬拉雅山區(qū)和東北地區(qū)是櫻花的重要起源中心，現(xiàn)存的33個(gè)野生種就原產(chǎn)于中國(guó)境內(nèi)。不過(guò)當(dāng)今主流的觀賞品種，主要源自日本對(duì)本土野生種的雜交選育。
花色差異的本質(zhì)是花青素代謝的基因調(diào)控結(jié)果。在櫻花育種史上，白色的大島櫻和粉色的江戶(hù)彼岸櫻由于基因性狀穩(wěn)定，成為使用頻率最高的親本品種。這兩種原始品種奠定了現(xiàn)代櫻花以白、粉色系為主的基調(diào)——目前栽培品種中58%為白色系，31%為粉色系。當(dāng)中國(guó)特有的鐘花櫻在19世紀(jì)引入日本后，其攜帶的顯性紅色基因顯著改變了櫻花色譜?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種深紅色來(lái)自特定的MYB轉(zhuǎn)錄因子，它能調(diào)控類(lèi)黃酮代謝通路，使花瓣細(xì)胞合成更多紅色素，由此催生了占現(xiàn)有品種9%的紅紫色系。
在常規(guī)色譜之外，綠色櫻花展現(xiàn)了植物基因變異的奇妙案例。國(guó)際園藝協(xié)會(huì)正式承認(rèn)的綠色品種僅有兩個(gè)：郁金櫻和御衣黃。它們的特殊顏色源自花青素合成關(guān)鍵酶（UFGT）的基因突變，導(dǎo)致葉綠體異常滯留在花瓣細(xì)胞中。正常櫻花花瓣在發(fā)育后期會(huì)分解葉綠體，轉(zhuǎn)而合成花青素，但這兩個(gè)品種的突變使花瓣保留了葉綠素，同時(shí)抑制了紅色素生成。這種變異在自然界中存活率極低——由于綠色花瓣與葉片顏色趨同，傳粉昆蟲(chóng)難以識(shí)別，野生環(huán)境中僅有0.3%的突變體能完成授粉。現(xiàn)在存世的綠色櫻花完全依賴(lài)人工扦插繁殖。
從光學(xué)角度分析，櫻花顏色的細(xì)微差異源自?xún)蓚€(gè)關(guān)鍵因素：花青素濃度梯度與細(xì)胞液酸堿度。同一棵樹(shù)上不同花朵的色差，實(shí)質(zhì)是花瓣細(xì)胞中花青素含量差異和pH值變化共同作用的結(jié)果。比如淡粉色和深粉色的區(qū)別，可能源于花青素濃度相差3-5倍，或是細(xì)胞液pH值在5.2到6.0之間的波動(dòng)。這種自然調(diào)控機(jī)制使得單一品種也能呈現(xiàn)豐富的色彩層次。
縱觀櫻花馴化史，人類(lèi)通過(guò)持續(xù)雜交選育，將野生種的有限花色拓展出白、粉、紅、紫四大主色系，其中白色系占比超過(guò)半數(shù)。而綠色櫻花作為基因突變的特殊產(chǎn)物，僅占全球櫻花品種的0.02%，成為見(jiàn)證生物多樣性的活體標(biāo)本。每一片花瓣的顏色，都是遺傳基因與環(huán)境因素共同書(shū)寫(xiě)的生命密碼。
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我是李旭，陪您解讀科學(xué)奧秘
參考文獻(xiàn)：
Plant J. 2023 May;114(3):519-533.
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