=新颖的花色是观赏植物育种的一股主要动力,而这一点又由基因工程来加以控制。自从1987年人们成功地将从玉米中得到的橙红色基因转移到矮牵牛中去之后,没有几种重要花卉未曾以基因转移的手段加以改造过。德国慕尼黑--WEI以M-STEPHLAN技术学院的一位花色研究专家格特·福克曼博士如是说。 基因的修改已被应用于月季、香石竹、菊花、郁金香、百合、扶郎花、火鹤花、金鱼草、石斛、草原龙胆、唐菖蒲和满天星。 基因工程已从高产的有色的栽培品种当中培育出了白色花突变体。第一批橙色矮牛很快即可上市出售,而蓝色月季与香石竹也为期不远。许多改变了基因的材料已在美国、荷兰、澳大利亚和新西兰的研究温室中等待今后五年中可能发布的有关商业行情。 花色是由包括遗传学、酶活性和分子生态学在内的若干因素决定的。福克曼已花了20多年时间来建立控制花色过程中的一些基本步骤,起先他摸拟可影响马鞭草、紫罗兰、翠菊、矮牵牛和石竹花色的过程。目前的重点则放在主要园艺花卉的遗传学和化学分析上。然而它们的着色原理会与模型相吻合吗? 花色是如何产生的? 关于可产生黄色色素的类胡萝卜素合成的研究目前还处于早期阶段,不过福克曼的工作已对花青甙小径--一种可产生红色和蓝色的生化反应链做了许多了解。 花青甙合成的第一阶段--又已知为类黄酮合成在1974年受到了阻碍。因为用欧青和大豆为材料进行细胞培养的方法无法鉴别单个基因、酶活动、或者缺乏酶活动与花色之间的关系。 福克曼说"应用这种限定基因的植物材料,酶的活动存在于野生类型的花卉中,但不存在于开白花的突变体中。这种方法证明可测定的酶活动肯定与花青甙小径有关。因此在我们的研究当中,我们已开始将已知的基因数据与花色的酶学联系在一起"。 此后很快就有迹象表明:在翠菊和石竹之中,缺少查耳酮酶的异物酶的作用,这可以解释为什么是查耳酮而不是花青贰,在花卉中积累下来,最终形成黄色的花瓣。 福克曼说"从这一点我们1可以了解到花青甙小径是如何从无色的前体经过黄色的查耳酮,变为无色的中间体,再变为有色的花青贰的。" 1982年在矮牵牛与翠菊的花色取得突破性进展之后,又鉴定出了可控制马鞭草蓝色花的酶。 "对这类酶的工作,一个重要要求即对不同反应放射性同位素示踪基质的存在。在大多数情况下,我们得用已知的类黄酮小径的酶反应来合成它们。而我们的工作只能一步步循序渐进。"福克曼解释说。 酶的非凡作用 1986年,研究工作已转移到了分子水平,已发现一个基因是如何作为一种酶被表现出来的。一个相当水准的基因库已被建立起来,以至福克曼已可以收集并弄清所有与他正研究的花卉的花青甙形成有关的大部分基因。 福克曼说"在许多开花植物中,我们已找到了野生类型等位基因(即两种或更多基因控制可替代性状,如种皮皱缩或种皮光滑)中一种特定酶的活动与在植物突变体中缺乏这种酶活动之间的联系。" 这可能是因为酶存在于突变体中但被破坏了--或是因为它完全不存在于突变体中。酶的存在与否可利用免疫学实验中可检测酶蛋白的试验来鉴别。 如果酶存在于野生类型植物中但不存在于其突变体中,这就提出了若干问题。也许这个基因从未形成亲本蓝图的脱氧核糖核酸(测A)中被转录到形成突变体蓝图的DNA中去。或许问题出在复制遗传物质的信使核糖核酸(RNLA)上,因此未能产生相应的酶蛋白。 福克曼认为唯一的解决方法是分离基因,并把它们作为研究基因表达的工具。而许多方法可以显示基因是否认亲本的DNLA中被破译出来。" 在一个突变体中,通常会出现这种情形:即一个基因的特定信使RNA缺失了,从而妨碍了基因的正确表达。结果可能是白花突变体替代了红花植物。例如:一种粉红色花突变体的出现通常是由于大大缩减了信使RNA水平而造成的。 在一些颜色不同于亲本的突变体花卉中,正常的信使RNA水平虽被表达但未被译成相应的酶蛋白。 用于表达一个与酶形成有关的步骤所需的基因数量也有所不同--在有些情况下是每个步骤需要一个基因,在其他情形下,或许需要多达8个基因。 福克曼预测,对于黄花草原龙胆、天竺葵和非洲紫罗兰将通过转移特殊的类黄酮基因或通过移植缺少的基因以保证类胡萝卜素的合成。 不过,有关基因转移的许多情况还未能被人们充分了解,如基因表达的稳定性,对遗传物质有所修改的植物的控制及基因表达表现于花器组织的每一部分或仅限于表皮。在花卉发育有哪一阶段基因较为活跃,为什么基因性状不同时通过根、叶表现出来。这些都
[1] [2] 下一页