蘇杭

玫瑰是情人節(jié)、婚禮和結婚周年紀念日的最愛，被一些人視為愛情的象征?？涩F(xiàn)實情況是，鮮花店里所有作為鮮切花出售的“玫瑰”基本是月季。沒錯，沒有幾個人見過真正的玫瑰。真正的玫瑰，可以用來觀賞，也可用作提取昂貴的玫瑰香精。

首先來看看維基上對薔薇屬的定義：薔薇屬是世界著名的觀賞植物之一。月季、玫瑰都屬于薔薇屬，薔薇屬還有一種常見的薔薇，英語都稱為Rose。我們在鮮花店里見到的玫瑰在生物學上當歸屬月季，不過這個現(xiàn)代版月季不是純種，而是薔薇屬的各個種雜交來的。更嚴謹一點說，叫作“雜交香水月季”。

驚喜紛至沓來

最近，在 Nature Genetics發(fā)表的一項研究中。一個跨國團隊表示，對“雜交香水月季”DNA的嚴格測序讓他們編制出了“迄今為止最全面的薔薇屬基因”。被譽為“現(xiàn)代月季之母”的“法蘭西”月季是法國里昂名叫吉約的薔薇栽培者于1867年培育出的雜交品種，仔細觀察其基因圖譜（由于攜帶有36377個基因，這種粉月季被認為是創(chuàng)造現(xiàn)代月季品種的最主要貢獻者）后就能明白，這種月季更應該被命名為“中國”，因為它的3號染色體，即含有花期控制基因的染色體，和中國月季幾乎完全一致。

許多專家過去做出的輕率斷言均被推翻，他們聲稱“厚瓣月季沒有香氣”，或是認為“月季香氣和花瓣顏色密切相關”，還斷言“香氣儲存在花瓣里”。許多言之鑿鑿的結論如今已被證偽。實際上，花瓣的厚薄對香氣并無影響。月季那妙不可言的芬芳也并非儲存于花瓣中，而是先合成香氣再將其釋放到空氣中。另一個似是而非的問題，則是花瓣顏色和香氣之間是否存在某種關聯(lián)。黃顏色的月季花比其他顏色的花更香？事實上，這種看似存在的聯(lián)系非常微妙。誠然，紫羅蘭香氣與黃色花瓣密不可分，因為它源自紫羅蘭酮，而這些分子是由黃色的類胡蘿卜素降解生成的。但是，對大部分月季而言，香氣的合成和色素并無關聯(lián)。具體到實際應用，這張無比精準的月季遺傳圖譜將開啟史上最偉大調香師的秘密工坊大門。

花香有望提升

目前，科學家已經(jīng)掌握了主導月季香氣合成的基因完整列表。月季的標志性香氣，混合了茶葉、覆盆子、木樨草和檸檬草的氣息，這些明顯而濃郁的香氣此前都無法被復制，如今已然解析為一個個芳香分子和生化配方。毫無疑問，科學家成功解碼了月季基因。更令人驚喜的是，完整的基因和生化密碼照亮了月季的演化歷程，尤其是解答了一個根源性問題：地球上的第一朵月季究竟于何時于何地綻放？科學家如今可以用基因組數(shù)據(jù)來彌補化石標本的不足，從而回答這一問題。研究人員收集了世界各地數(shù)百種野生月季的標本——有些還是古代標本的分子圖譜，成功還原了月季的演化史。

公元前5000年，考古遺址證實新石器時代的家庭已經(jīng)出現(xiàn)了野生月季種子。早期的月季沒有現(xiàn)在這般妖艷多姿，也沒什么香味兒。后來一個偶然的因素，月季花邂逅了巨花薔薇，從此相識相知相愛，產(chǎn)生了后代香水月季。再后來，月季和香水月季遠渡重洋，于18世紀從亞洲來到了歐洲。因為月季有著當?shù)厮N薇屬植物所不具備的“勤奮”基因，諸如法國薔薇、百葉薔薇、突厥薔薇之流，全都是每年只開一次花的懶貨，而月季則是“曾陪桃李沐春雨，仍伴梧桐落秋風”的超級勞模。于是，月季被歐洲人鉚足了勁兒好一通開發(fā)，最終產(chǎn)生了超級混血兒——現(xiàn)代月季，即開頭所說雜交香水月季，你心目中所謂的“玫瑰”就這么誕生了。雖然它兼具多家的血統(tǒng)，但總的來說，它還得算是月季。

變異的草莓？

6000萬年前，第一株月季綻放。這幾乎和最早的靈長類動物同一時間出現(xiàn)，而鐘情于月季的智人則要到很久以后才登上歷史舞臺。不過，月季的身世真相也多少流于俗套了：原來月季和草莓誕生自同一種花！事實上，這兩種如今截然不同的植物源自同一個祖先。草莓和月季幾乎遺傳了同樣數(shù)量的基因，且大部分都保存完好，甚至整段的染色體仍然以相同的方式排序。只是如今，月季的基因組規(guī)模是草莓基因組的兩倍。產(chǎn)生這一差異的原因取決于一種被稱為“轉座子”的DNA序列，它們是基因組隨機復制時被病毒感染后，在世代交替中得到保留的遺產(chǎn)。因此，月季從“古基因組學”的角度來看，可視作一次病毒感染的結果：月季由于染上某種病毒而不再有機會成為草莓，卻因此演化出萬紫千紅的品種來！

這是一種異常的演化現(xiàn)象，但是這僅占基因組約0.05%區(qū)域內的突變，使得月季螺旋狀排列的花瓣層層疊疊。科學家發(fā)現(xiàn)，月季花瓣如此之多是因為一個小小的DNA序列嵌入了一個名為AP2的基因中，后者控制花的形態(tài)，能擴大花萼展開的幅度，使月季變成“重瓣花”。部分現(xiàn)代月季品種的花瓣數(shù)量基至多達300片。而花瓣的最終數(shù)量取決于該基因所在區(qū)域的額外突變以及環(huán)境條件。這種迫使植物提供更多的能量來開花的特性，在野生狀態(tài)下會被自然淘汰。人類祖先被多瓣月季的美麗所深深吸引，因而有意選擇了花瓣最多的樣本進行人工栽培。無論是在中國還是在歐洲，最早的人工栽培品種，其花瓣數(shù)至少是野生月季的兩倍——后者僅有5片不起眼的花瓣。

對農學意義重大

研究發(fā)現(xiàn)，月季的毛刺由莖表皮的瘤形成。而科學家不久前識別出了控制月季毛刺生長的基因RcTG2。如果該基因缺失（或被抑制），會長出完全無刺的光滑月季。這一發(fā)現(xiàn)，讓月季供應商們倍感興趣，因為不帶刺的月季能為加工和運輸提供極大的便利。

現(xiàn)代月季的花期能從春天持續(xù)到秋天（甚或四季開放），這歸功于一次神奇的基因突變。數(shù)千年前在中國，一株月季從其親本處獲得了一對3號染色體，每一條都攜帶了一種極其罕見的突變。其中一個突變是染色體大范圍植入月季的某一基因中，使該基因對于花期的限制失去了作用。而另一個突變則更加徹底，將該基因徹底剔除。結果，這株月季開始無休止地綻放，一直持續(xù)到第一波寒潮降臨?！霸略路邸本瓦@樣誕生了。所有四季常開的現(xiàn)代月季都源于這一基因突變。

研究人員堅信，透過基因組科學講述的關于現(xiàn)代月季起源的美麗故事，對農學和園藝學都有著重要意義。月季基因研究將有助于培育新的品種。用阿拉伯語寫成的《基塔布·阿爾·阿吉夫》一書中，提到了只有在東方才能找到的天藍色玫瑰，這實在是吊人胃口，但可惜是詭詐的冒牌貨。這種攻瑰是精明的種植者或商人，在本來是白色或奶油色玫瑰的莖皮和根部，注入了藍色染料得來的。幾周后，他們就得到了藍玫瑰，大概也能成功欺騙買家心甘情愿出高價。在現(xiàn)實中，玫瑰根本不會以野花的形式存在。薔薇屬植物的花色幾乎包含了太陽光譜中的所有顏色，但是藍色除外，哪怕是很淺的藍色都沒有。薔薇科下的所有品種，沒有一個含有能生產(chǎn)藍色素的基因，所以大家平時看到的藍色妖姬全部都是染的。億萬富翁佐治先生是個癡情的愛花人，非常想得到“藍色基因”，自20世紀90年代以來一直在秘密培育轉基因藍玫瑰。經(jīng)過一波三折，得到的所謂藍玫瑰效果不佳，看上去偏淡紫色，顏色更像是薰衣草，而不是真正的天藍色，價格竟然高達每枝35美元。即使藍色月季似乎依然只是個幻想，但月季栽培者卻能憑借這些基因組數(shù)據(jù)，將培育生命力更強和需水量更少的月季列入育種計劃，這一意義也超越了研究本身。

除了玫瑰、月季，還有草莓、覆盆子、杏、桃、李、蘋果、梨、櫻桃等，這些都屬于薔薇科，也是薔薇名字的由來，而這個大家庭包含超過3000個物種！借助對月季的這一全新科學的發(fā)現(xiàn)，我們或許還可以令月季的近親結出更優(yōu)質的果實，培植出滋味多樣或是對殺蟲劑和水需求更少的品種。這些物種之間的基因組對比，揭示了花朵芬芳和果實香氣在合成方式上的有趣相似性，看來農業(yè)的前路將充滿月季的芬芳。

（摘自《科學大眾》2019年第11期）