三色堇：一块活着的调色盘

2020-07-08史军

知识就是力量 2020年7期

史军

堇菜家族的明星

三色堇一朵花上有三种颜色（通常是蓝色、黄色和栗色），故称三色堇。虽然今天被广泛应用于园林绿化中，但它其实并不是中国原生的植物，它的老家在欧洲。在很久之前，三色堇就因为花朵比较大，色彩奇特，而被人类請到了苗圃之中。

三色堇与我们春天时经常看到的各种堇菜同属于堇菜科堇菜属，在长江以北，常见的堇菜就是紫花地丁和早开堇菜，它们开花的时候，就是春日花朵盛会进入高潮的时候。说来有趣，紫花地丁和早开堇菜经常生长在马路牙子上，当这些堇菜开放时，就像为道路镶上了花边。不过，这些花来得快，去得也快，远不如三色堇忠于职守，因此，一年中可以长时间贡献花朵的三色堇自然就成了园丁的宠儿。

尽管花朵的个头和颜色都存在极大差别，但是堇菜属植物有一个共同的特征，那就是有一片特别的花瓣拖着一条空心“小尾巴”——这是一个叫花瓣距的结构，里面藏着堇菜属植物为传粉昆虫准备的花蜜。

紫花地丁

问题来了，花蜜都被隐藏起来了，昆虫怎么会知道从哪儿下嘴呢？

花瓣上面有信标

如果我们仔细观察，就会发现三色堇的花瓣上有像猫胡须一样的条纹，于是我更喜欢称呼它们为猫脸花。其实，这些猫胡须条纹对三色堇的传宗接代非常重要——它们是引导蜜蜂找到花蜜的指路牌。

这种引路的标示被称为蜜导，这是在植物界中广泛分布的信号标志。像各种堇菜花瓣上的条纹、百合花花瓣上的斑点、还有鸢尾花上的黄斑都是蜜导，起着引导动物找到花蜜的作用。

既然蜜导信号可以有效吸引动物，有些植物就动起了脑筋。像硬叶兜兰就在自己的花朵上布置了类似百合花蜜导的斑点，但是硬叶兜兰的花朵上没有一滴花蜜。那些被假蜜导欺骗的昆虫不仅得不到一丝好处，还必须为硬叶兜兰传播花粉，让人不得不惊叹植物的智慧。

调色盘是如何工作的

既然不同的颜色可以承担不同的功能，那么花朵上的不同颜色又是从何而来的呢？

花朵的颜色自然是来自于不同色素，通常来说包括叶绿素、花青素和类胡萝卜素，而花朵鲜艳的颜色主要是由花青素和类胡萝卜素形成的。在这里需要特别说明的是，花青素并不是一种植物色素，而是一类色素的通称。矢车菊素、飞燕草素、锦葵色素、天竺葵素、芍药色素和矮牵牛素是常见的6种花青素。虽然这些色素都有随酸碱变化而改变颜色的特性，但是它们在同一酸碱环境下依然存在一些区别。

海南大学的研究人员通过研究发现，三色堇花瓣色斑区的主要色素是矢车菊素与飞燕草素，其中矢车菊素是主要成分，占82.94%，飞燕草素占17.06%。在通常的花朵细胞中，矢车菊素呈红色，而飞燕草素呈蓝色，不同色素的搭配，配合特殊的酸碱度，形成了特殊的花斑区，区别于蓝色的特殊颜色。

百合花花瓣上的斑点也是蜜导

猫胡须一样的条纹是引导蜜蜂找到花蜜的指路牌

那么花朵不同部位的色素分布为什么会存在差异呢？一些因为特殊变异产生的双色花朵为我们提供了极好的研究材料。

双色花朵的成因

选择不同颜色的花朵布置花坛

最近几年，经常有朋友问我一个问题，为什么有些桃树的相邻枝条上会同时开出红色和白色的花朵，甚至在一朵桃花上有些花瓣是白色的，有些花瓣是粉色的？如果前一种情况可以用嫁接勉强解释的话，那么后一种情况是万万无法用“人工嫁接手法”解释的。

2015年，中国科学院武汉植物园的科研人员为我们揭示了双色桃花的秘密。与绝大多数花朵一样，桃花的花青素也在细胞质内合成，然后被转运到液泡中积累，最终呈现出特殊的颜色。而出现杂色的桃花花瓣，恰恰是因为花青素转运过程出了问题。研究人员克隆了控制桃花杂色表型基因Riant，该基因编码一种花青素转运体，负责将花青素向液泡中转运。

那些开白花枝条就是因为Riant基因出了问题，在这个基因编码区被“意外”插入了两个碱基，引起了移码突变，导致这个基因功能丧失，变成了假基因（被命名为riant）。结果就是，在细胞质中合成的花青素无法向液泡中转运、积累，花瓣呈白色。