每到三四月份,各地油菜花盛开,吸引了不少游客前往拍照打卡。但如果走进一些油菜花景区,你可能会看到一幅打翻调色盘的景象:雪白、粉红、橘红,甚至深紫色的油菜花同时盛开。

彩色油菜花|周抖抖
等等,油菜花不是黄色的吗?这些彩色油菜花是怎么来的?

油菜花为什么会出现不同颜色?
花朵颜色主要由类胡萝卜素(carotenoids)和花青素(anthocyanins)两类色素决定。当这两类色素的比例变化时,就会形成从黄色到紫红色的各种色调。
类胡萝卜素通常呈现黄色或橙色,胡萝卜、南瓜、玉米等植物的颜色大多来自它们,它同样也造就了油菜花最 " 经典 " 的金黄色。

最经典的金黄色油菜花,颜色源于类胡萝卜素|作者供图
早春时节气温偏低,阳光照射不足,类胡萝卜素较为稳定,比一些遇低温易降解的色素更具优势;且早春时植物还没有长叶子,体内代谢活动尚不活跃,而合成类胡萝卜素需要消耗的能量相对较少。这可能反映了植物能量利用的一种策略,因此类胡萝卜素在春季花朵中含量往往较高,黄色花在春季也较为常见。
另外,从进化的角度来看,黄色花朵在自然界中也具有一定优势。许多传粉昆虫(例如蜜蜂和一些蝇类)对黄色较为敏感,能清晰地识别出这种颜色。在长期的自然选择下,能够更有效吸引传粉昆虫的花色更容易繁衍下来。这可能也是黄色油菜最为常见的原因之一。
当花青素增加时,油菜花的花色随之改变——在一些彩色油菜品种中,控制花青素合成的关键酶基因表达增强,合成了更多的花青素。这些花青素本身的颜色(如粉、紫)与类胡萝卜素的黄色相互叠加,便产生了从黄色到粉色、再到紫色等一系列过渡色。

粉的紫的深的浅的,各种颜色的油菜花|作者供图
有时还会看到白色的油菜花。这是因为花瓣中原本提供黄色的类胡萝卜素明显减少,且花青素的含量也不高,此时花瓣几乎不再积累色素,就会呈现出接近白色的外观。
还有一些颜色深浅不一的油菜花,它们则是因为花青素的合成容易受到环境因素的影响。例如在较强光照或较低温度条件下,植物往往会合成更多花青素,以帮助抵御紫外线并减轻氧化压力。因此,在气温偏低或光照较强时,油菜花的颜色往往会更加浓艳;而在温度较高或阴雨天气中,花色则可能变浅 [ 1 ] 。

浅颜色的油菜花|作者供图
目前,已经培育出了 80 多种彩色油菜品种。不过,仔细观察会发现,油菜花的颜色仍然集中在黄色-粉色-紫色这一范围内,很少出现蓝色或绿色 [ 2 ] 。
如果要形成稳定的蓝色花朵,不仅需要特定类型的花青素,还需要细胞液酸碱度、金属离子络合等条件共同作用;许多蓝色花朵的植物体内还有一种关键酶 F3 ′ 5 ′ H(黄酮 3 ′ 5 ′羟化酶),参与蓝色花青素的合成途径 [ 3 ] 。但油菜中这一途径相关酶的活性较弱或缺失,因此难以形成稳定的蓝色花朵。至于绿色,在多数植物中,花瓣细胞中的叶绿体数量较少,叶绿素表达也受到抑制,因此花瓣通常不会呈现明显的绿色。

彩色油菜是从哪里来的?
彩色油菜花最初往往来源于自然突变。在田间调查中,科研人员偶尔会发现个别花色异常的油菜植株,这种变异在自然界中十分罕见,被发现后就可能成为培育新品种的材料。
油菜能够产生这些变异,与其特殊的起源背景有关。现代栽培油菜(Brassica napus)很可能起源于芸薹(B. rapa,基因组为 AA)与甘蓝(B. oleracea,基因组为 CC)之间的自然杂交,杂交后经过染色体加倍,形成新的异源四倍体物种,基因组结构为 AACC。由于油菜的基因组同时来自两个不同的祖先物种,它体内往往保留着多套相似的遗传信息,相当于有较多的 " 备用信息 " ——即使其中一套基因发生突变,另一套仍能维持基本功能,植株不至于死亡或严重异常。这样一来,原本可能被淘汰的突变就有机会保留下来,从而为花色等形态变化提供了更多可能。

油菜花田的油菜通常是欧洲油菜(Brassica napus),野甘蓝是其祖先。芸薹属的混乱程度不亚于柑橘家族,戳图片阅读|来源
不过,即使发现了突变的彩色油菜花,突变的花色也并不一定能够立即稳定下来。
科研人员将突变个体与其他油菜进行人工杂交,但在杂交后代中,控制花色的基因会重新分配,导致不同个体之间花青素合成能力存在差异。这就导致花色可能在后代中出现变化,甚至恢复为黄色。因此,科研人员需要在杂交后代中持续进行多代筛选和自交,反复挑选花色稳定、植株整齐的个体,才能逐渐把理想的花色固定下来。这一过程往往需要十几年甚至更长时间。
近年来,随着分子生物学技术的发展,科学家还可以利用分子标记定位花色相关基因,从而在幼苗阶段就筛选出具有理想花色潜力的植株,大大提高了育种效率。

彩色油菜有什么用?
尽管培育难度较高,彩色油菜仍然具有不少应用价值。
最直观的是观赏价值。

成片开放的油菜花|周抖抖
与许多观赏花卉相比,油菜种植成本低,非常适合用于景观农业。油菜开花有一个特点:许多用于观赏的冬油菜需要经历一段低温才能进入开花阶段。这一过程被称为 " 春化 ",可以理解为低温给油菜花发放了一张准予开花的通行证,因此在经历冬季之后,油菜往往会在春天比较整齐地进入花期。
此外,一株油菜并不是只开一朵花。油菜通常形成一种叫作总状花序的结构:花朵沿着花轴依次排列,并从下往上逐渐开放。一株油菜植株往往可以同时开放几十朵花,而且新的花朵还会不断绽放,因此整片油菜田能够形成持续数周的花海景观。

总状花序|作者供图
很多人也会问,彩色油菜能吃吗?当然,它们也可以兼顾油用和蔬菜用途。
一些彩色油菜品种的菜薹可以作为蔬菜食用,花瓣也可以加工成花茶或食品配料,延伸农业产业链。有的彩色油菜品种榨出的菜籽油香味较为浓郁,属于浓香型菜籽油;其中某些品种还含有相对较高的神经酸成分,一般可达 1% — 1.6%,明显高于普通油菜籽油中约 0.05% 的含量 [ 4 ] 。
多样化的花色还可能吸引更多种类的昆虫,包括传粉昆虫和一些天敌昆虫,从而在一定程度上增加农田生态系统的生物多样性。

吸引昆虫|作者供图
当在春天走进花田,看到一片五彩斑斓的油菜花海时,眼前的不仅是自然景色,也是一段持续多年的农业科学探索。
随着育种技术的不断进步,也许未来的油菜花,还会呈现出更多我们尚未见过的颜色。
参考文献
[ 1 ] https://www.mdpi.com/1422-0067/25/5/2577
[ 2 ] https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=EojayBZ0l1lkBOpmRu8X09xJz922VES0cN1724imWOEQNkZywNvOUzB_UMEgXRBOYjp8F-7E7kJ3Ah8TzsQKpaN103tlb57dxCuL3XgP-3t0SQzgFFOfw6ywG9FeW76f1ry4lxevOjFaC7xxPA_up-7gZlvqfQ66GmJjtNpCxgDiyv_c71NBlw==&uniplatform=NZKPT&language=CHS
[ 3 ] https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=EojayBZ0l1mH79ZMKRZK9FYV5ym42rbGUvapSzmjnk2-OvZbi5kfV0y08DKULkxoq3ZT1keLYww-c6TfyMhwAbpQimsjcPEZOd9gVPAx7Nv7T3EuuqJ7-GE2tjr_U6bE6wUZbvpibC728OtRAhvf5eaZqMWxRrrvpCqD-uruOeoaNSqqYrSiRKMQzUYLOJs0&uniplatform=NZKPT&language=CHS
[ 4 ] https://kjc.jxau.edu.cn/info/1107/1544.htm
作者:张超
编辑:麦麦
题图来源:作者供图

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