紅白花桃,一個會變臉的美人花

編者按：從深海到高山、從沙漠到雨林，地球的每一處都有植物的印記。歲月流變、氣候變遷、地質運動、生境更迭，植物歷久彌新、在不斷演化中保持著多樣化的世界。中科院之聲與中國科學院武漢植物園聯合開設「花花萬物」，在這裡，我們關注植物的生存、競爭、繁衍、死亡，展示自然界的奇特多姿，解讀生物的萬千氣象，探索神奇的生命秘境，致敬這無聲無息又蓬勃多姿的世界。

桃，英文名：Peach，拉丁文名：Prunus perisica，薔薇科桃屬，是我國重要的栽培果樹和觀賞植物。觀賞桃以花色繁多、色澤鮮豔等特點深受廣大人民的喜愛，其中雙色桃花觀賞桃（學名二色桃）倍受古今文人墨客的喜愛和讚美。早在公元1082年，周師厚在《洛陽花木記》中就對二色桃進行了記載和描述，宋代詩人邵雍在《二色桃》中表達了對二色桃的讚美之情，「施朱施粉色俱好，傾國傾城豔不同。疑是蕊宮雙姊妹，一時俱肯嫁春風」將桃花擬人化，形象再現了二色桃的美豔之至。

圖1 盛開的紅白花桃 （胡云花 攝）

二色桃也俗稱為「紅白花」桃，該品種一棵桃樹上有紅色、白色和粉紅色的花，甚至有的花瓣是紅白相間的。決定桃花顏色的色素是花青素，是一種生物類黃酮物質，廣泛存在於自然界。花青素是植物次生代謝產物，是花瓣和果實呈色的主要物質，在生理上扮演重要的角色，具備清除體內自由基、抗癌防老等保健功效。桃花著色源於花青素的積累，桃花雜色表型具有重要的觀賞價值。

相關研究結果顯示，控制紅白花桃花色表型的是Riant基因，該基因編碼一種花青素轉運體，負責將花青素向液泡中轉運。在紅花枝條中，Riant基因正常表達，促進花青素向液泡轉運而顯現紅色；在白花枝條中，該基因編碼區由於兩個鹼基的插入引起了移碼突變，基因功能喪失成了假基因，導致花青素無法向液泡中轉運、積累，花瓣呈白色。

有趣的是，研究發現Riant基因上述突變位點易發生幾個鹼基的缺失或插入，形成大家熟悉的芽變，且該芽變頻率很高，其中紅花芽變歸結於下列兩種變異：Riant基因缺失2個鹼基或插入1個鹼基，以第一種變異最為常見。這兩種變異都會導致基因編碼框恢復正常，能夠行使正常功能，使得花青素能夠向液泡中轉運、積累，花瓣呈紅色。

圖2 紅白花花瓣 （圖片來源：程鈞）

此外，Riant基因突變可在花芽不同發育階段發生，並在表皮細胞（L1層）及其下層（L2）形成不同嵌合體，導致桃花呈現多種紅白相間的雜色表型。

圖3 紅白花形成機理（圖片來源：程鈞）

花青素著色是提高桃觀賞價值的一個重要因素。目前，植物花青素合成調控途徑已基本明確，但鮮有關於花青素修飾機理的報導。花青素修飾不僅能提高花青素的穩定性和水溶性，而且能增加其顏色的多樣性。

通過研究發現，桃花青素種類的多樣性主要歸因於糖基化和甲基化兩種修飾方式，桃糖基化和甲基化基因均經歷了複製、功能分化的演變過程；同時還揭示了一個新的植物花青素糖基化基因家族。此外，科研人員還發現桃栽培品種與野生新疆桃在花青苷組分上非常相似，這為新疆桃是栽培桃的先人或其馴化過程中的一個過渡體提供了新的證據。

來源：中國科學院武漢植物園