摘要：基因是生命的基本構(gòu)造和性能，也是影響生物特性的重要因素?？茖W家應用基因工程將一種生物的基因嫁接代另一種生物的細胞里，可以實現(xiàn)對生物遺傳性狀的改造。部分花基因中缺乏藍色基因，而藍色花又具有獨特的欣賞價值。將含有控制合成藍色色素的B基因的花朵中的B基因通過分離、合成，再逆轉(zhuǎn)錄之后接入受體花朵細胞，使該基因在受體細胞中穩(wěn)定下來，并遺傳給子代，就可以得到美麗的藍色花朵。本文就來分析藍色花形成的基因工程進展和有效的育種策略。旨在為藍色花培育提供一些參考建議。

關(guān)鍵詞：藍色花;基因工程;B基因;藍色色素

顏色是花卉美麗的要素之一，靚麗的色彩塑造了五彩斑斕的花卉色系，使得不同的花卉富有別樣的風情。在自然界中，藍色花卉較為罕見，特別是一些廣受市場歡迎的花卉，如玫瑰、月季等，缺乏藍色花系。應市場的需求，科學家們一直在致力于研究藍色花的基因組成，試圖通過改變花色素來實現(xiàn)藍色花育種，培育出市場喜愛的藍色系?；蚬こ淌且环N常見的基因重組技術(shù)，該技術(shù)在改變生物特性、培育新品種方面有著較好的應用效果。應用基因工程研究藍色花的形成，培育新藍色花品種，是滿足市場需求的必然選擇。這對于豐富花卉產(chǎn)品品種有著重要的意義。

一、藍色花的形成基礎

（一）藍色花色素

藍色花色素的化學結(jié)構(gòu)是花青素，花青素一般被?；⑻聘谢?、甲基化進行修飾，形成“三明治”型的分子內(nèi)堆疊。這也是藍色花青素在花朵內(nèi)才更加的穩(wěn)定的原因。其中?；揎椀奈恢檬撬{色花形成的重要條件。一般在花青素3-和/或7-位上發(fā)生芳香酸?；?-和/或5-位上的芳香酸?；瘜τ谒{色的形成更為重要。自然界中藍色花含有飛燕草素糖苷及其?；苌?，或?；氖杠嚲账靥擒眨虬珷颗Ｋ靥擒?。常見的可呈現(xiàn)藍色花瓣的植物油飛燕草、鴨拓草、錢奴化、蝶豆花、牽牛花等。

（二）呈現(xiàn)藍色的環(huán)境

科學表明，雖然藍色花中都含有藍色花青素，但含有藍色花青素的植物并不一定呈現(xiàn)藍色，它還對細胞液環(huán)境、成分組成等有著特殊的要求。一般的藍色花的pH值、5-O-乙酰奎寧酸與花青素苷的摩爾比率，以及Al3+的摩爾當量都顯著高于紅色細胞。此外，不同花期藍色花的液泡pH值不同。如牽?；ㄔ诨ɡ倨诨ㄇ嗨爻尸F(xiàn)為紫紅色，pH值為6.6，而全開后顏色呈現(xiàn)為藍色，pH值則為7.7。這說明呈現(xiàn)藍色的液泡環(huán)境在不同的花期是存在差異性的。

二、藍色花基因

（一）酶基因

酶基因是藍色花色素基因轉(zhuǎn)座的必然條件，藍色花形成需要細胞色素P450氧化酶家族CYP75A或CYP75B亞家族的類黃酮3，5-羥化酶（F35H）催化二氫山奈酚B環(huán)上的3-和5-位的羥基化生成二氫楊梅素，通過酶基因可以使受體細胞體內(nèi)逐漸的積累藍色花色素基因，抑制受體花本色的基因表達，因而是花色改變?yōu)樗{色或紫色。這也是藍色花培育的常見方法之一。此外，花青素糖苷化、?；揎椧部梢跃S持花青素的穩(wěn)定，使轉(zhuǎn)移在受體花細胞內(nèi)的花青素結(jié)構(gòu)逐漸的穩(wěn)定下來。常見的糖苷化花青素轉(zhuǎn)座酶包括依賴UDP-糖的糖苷化酶家族1、依賴酰基-葡萄糖的花青素糖苷化酶，?；ㄇ嗨剞D(zhuǎn)座酶包括?；?CoA、類絲氨酸羧肽酶（SCPL）-?；D(zhuǎn)移酶。

（二）細胞pH值調(diào)控基因

根據(jù)研究，含有花青素的矮牽?；ㄖ幸褕远ǔ?個調(diào)控pH的基因位點，pH1—pH7。pH5編碼一種定位于液泡膜的H+P3A-ATPase質(zhì)子泵，它發(fā)生突變時，pH上升，花瓣花色發(fā)生變化，從紫紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{紫色。其物理特性是通過轉(zhuǎn)運蛋白H+轉(zhuǎn)運活性，改變液泡環(huán)境，增加酸化反應。花朵在花期將K+/Na+轉(zhuǎn)運至液泡，改變液泡環(huán)境，花朵最終表達為藍色。

（三）金屬離子轉(zhuǎn)運蛋白基因

郁金香、矢車菊中含有了一種編碼液泡鐵離子轉(zhuǎn)運蛋白的基因TgVit1，它的存在能夠促進液泡中鐵離子的積累，逐漸的是花朵表達藍色色素。此外，繡球花中含有編碼液泡膜和質(zhì)膜定位的Al離子轉(zhuǎn)運蛋白的基因VALT和編碼質(zhì)膜Al離子轉(zhuǎn)運蛋白1的基因PALT1，它們參與了藍色繡球表現(xiàn)為藍色的過程。

三、藍色花基因工程育種策略

（一）引入外源基因

外源基因的引入是一種常見的藍色花培育方法。該方法需要從想要修飾的供體植物中選擇一個基因提取并導入受體細胞，使該基因通過轉(zhuǎn)運在受體細胞內(nèi)大量繁殖，成為一個標記基因，同時為受體增加一個新的特性，使受體花表達為藍色色素。如薔薇缺乏合成藍色色素轉(zhuǎn)座酶F35H的基因，為其尋找外源基因?qū)胨N薇細胞，然后再將改基因?qū)胄枰纳闹参镏?，即可得到藍色的植物。矮牽牛便可通過該方法得到藍色的矮牽牛，再應用該方法，將矮牽牛的基因轉(zhuǎn)入玫瑰，即可培育出藍色的玫瑰。

（二）應用反抑RNA和共抑制技術(shù)

反義RNA和共抑制技術(shù)也是花色修飾的常用技術(shù)。應用該項技術(shù)需要先了解植物花色的生化物質(zhì)，分析影響生物物質(zhì)代謝、催化反應的酶，再將酶基因方向插入受體，就可以將外源DNA轉(zhuǎn)錄到內(nèi)源細胞，使二者結(jié)合，抑制受體植物中生化物質(zhì)的產(chǎn)生，從而使基因突變?yōu)樗{色基因。共抑技術(shù)與反抑法相反，是通過復制內(nèi)源基因抑制內(nèi)源基因轉(zhuǎn)錄酶物mRNA，從而抑制內(nèi)源基因的表達。該技術(shù)在菊花、矮牽牛、藍豬耳花的花色修飾方面具有一定的作用。

（三）導入調(diào)節(jié)基因

一些植物花色中具有調(diào)節(jié)基因，這些基因可調(diào)節(jié)花的顏色。pH基因就是常見的調(diào)節(jié)基因。在新培育的植物中導入可以調(diào)節(jié)花色素的基因，可通過減弱或增強的方法復制藍色色素基因的形成與表達。例如在藍色月季中導入花翠素和復制色素黃酮醇，可使細胞液體匯總的pH升高，使月季花色表達為藍色色素。

四、結(jié)語

綜上所述，基因工程雖然可以培育出藍色花，但在實踐中想要不具備藍色素的花卉表達出藍色色素，基因構(gòu)建難度較大，對于技術(shù)要求較高。在實際的應用中，要根據(jù)受體植物對于色素積累和表現(xiàn)的需求選擇藍色花的培育方法，使藍色色素在受體體內(nèi)不斷的積累并穩(wěn)定，在受體細胞內(nèi)與其他色素共存，才能提高基因轉(zhuǎn)化的成功，成功培育出符合市場需求的美麗的藍色花。

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作者簡介：田猛，生物工程專業(yè)。