花開繽紛香自來(lái)

杭蘇

14世紀(jì)中期，致入死亡的瘟疫“黑死病”在歐洲各國(guó)蔓延，然而那些在香水工廠里工作的人們卻很少患病。當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，這些入因長(zhǎng)期接觸精油，免疫力大大增強(qiáng)，因此才免予瘟疫的感染，至此，精油的使用在歐洲達(dá)到了前所未有的高峰。16世紀(jì)法國(guó)普羅旺斯省的格拉斯地區(qū)開始出現(xiàn)大面積的薰衣草田，為全世界提供高品質(zhì)的薰衣草精油，至今仍然是全世界生產(chǎn)薰衣草精油的重鎮(zhèn)。

有花自香，不必風(fēng)揚(yáng)

總有一種香息，是穿越了靈魂悠悠而來(lái)的。花香被譽(yù)為“花卉的靈魂”，當(dāng)植物準(zhǔn)備好授粉的時(shí)候，花部各器官揮發(fā)花香成分的種類和數(shù)量是最多的。一般情況下，花瓣是揮發(fā)香氣的中心。

雖然不可避免在不同的花中有相同的香氣物質(zhì)，但是每一種花都表現(xiàn)出其獨(dú)特的花香特征，這些特征花香的形成來(lái)源于花中多種揮發(fā)物成分不同比例地相互組合、相互作用，當(dāng)然其中一些重要的、特有的成分往往行使決定性的作用。到目前為止，在植物中已經(jīng)有超過(guò)1700種自然的香氣物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和鑒定。

在花朵的整個(gè)開花過(guò)程中，揮發(fā)物成分的合成與揮發(fā)受到了花朵自身的調(diào)節(jié)，不同的植物有著類似的調(diào)控機(jī)制，一般情況下在開花的早期階段，花香成分揮發(fā)量逐漸升高，而在花準(zhǔn)備好授粉的時(shí)候揮發(fā)量達(dá)到了最高。隨著花謝階段所生成的花香成分逐漸揮發(fā)完畢，基因的表達(dá)活性也逐漸降低。植物揮發(fā)性成分合成后通過(guò)不同的方式向外界環(huán)境揮發(fā)，其中花器官是主要的揮發(fā)部位。近來(lái)的研究表明，花朵所有的器官在花香揮發(fā)過(guò)程中分擔(dān)的重要程度不同，花朵的這種空間特異性在植物中非常普遍。

一般認(rèn)為花瓣是主要的揮發(fā)器官，決定了花朵的主要的花香特征，而雄蕊、雌蕊、萼片只是與一些特殊的揮發(fā)成分有關(guān)系。有的時(shí)候花香成分在花部各部位都可以揮發(fā)，但同時(shí)也存在若干成分只特殊地在花的某個(gè)部位揮發(fā)的現(xiàn)象。一些植物會(huì)出現(xiàn)具有揮發(fā)香味物質(zhì)的特殊功能腺體，但是這種研究現(xiàn)在只局限在解剖水平上的觀察，關(guān)于腺體如何在花香揮發(fā)中起作用，仍需要進(jìn)一步研究。

花若盛開，蝴蝶自來(lái)

一個(gè)養(yǎng)花的人告訴我，幾乎是所有的白花都很香，愈是顏色艷麗的花愈是缺乏芬芳，他的結(jié)論是：人也一樣，愈樸素單純的人，愈有內(nèi)在的芳香。

在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，花朵與傳粉者因在形態(tài)以及生理生化等特性上形成了相互依存關(guān)系而產(chǎn)生了一定的專屬適應(yīng)性。花朵的顏色、花香能夠幫助動(dòng)物正確地尋找、定位、著落到花器官上。每一種植物都能獲得一系列動(dòng)物的到訪，但是只有特定的種類才能輔助花朵成功授粉，花朵通過(guò)花香物質(zhì)揮發(fā)的調(diào)節(jié)而吸引特異的昆蟲到訪。而動(dòng)物對(duì)花香的識(shí)別，主要集中在植物中某一種或者幾種化學(xué)成分上，因此花香成分的類型及揮發(fā)數(shù)量是植物花朵與傳粉者之間相互選擇的結(jié)果。

確實(shí)，身邊香氣比較濃的花朵，貌似都是白色的，或者淡黃色的，而顏色亮麗的，有香氣的也真的寥寥無(wú)幾。花朵的特征與傳粉方式有極強(qiáng)的相關(guān)性。這種適應(yīng)某種特殊傳粉行為的一群一群的特征叫做傳粉綜合征。色彩比較艷麗的花朵，顏色本身對(duì)昆蟲就是個(gè)較強(qiáng)的刺激，因此氣味可能就相對(duì)次要一些或是和顏色相互輔助。而白色和淡色的花朵，在環(huán)境中僅憑顏色很難被昆蟲發(fā)現(xiàn)，為了吸引昆蟲的注意進(jìn)化出了另一種方式，就是氣味。

為了使授粉機(jī)會(huì)最大化和減少受傷機(jī)會(huì)，花朵往往在它做好接受花粉的準(zhǔn)備、參與傳粉的昆蟲活性最大的時(shí)候才開始產(chǎn)生香味。花朵完全開放的時(shí)候，釋放出最多種類和最大量的揮發(fā)物；而完成授粉后，香味逐步減弱直至消失。有些植物花香揮發(fā)物的釋放則維持一個(gè)比較恒定的水平，而有些植物中在白天和晚上釋放的揮發(fā)物也不同，這與傳粉者類型有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，白天產(chǎn)生的香味比夜間濃郁的花朵，主要依賴蜜蜂等昆蟲在白天完成授粉；而對(duì)于那些主要依賴蛾類等在夜間授粉的花朵，情況則正好相反。

人之香水，蟲之毒藥

一方面植物通過(guò)釋放花香吸引昆蟲而保障授粉、結(jié)果；另一方面花香是一種防御策略，來(lái)抵御昆蟲、食草動(dòng)物或病原體對(duì)植物的傷害。許多揮發(fā)物在抵抗微生物和食草動(dòng)物上有活性，一些芳香物質(zhì)在特殊環(huán)境下對(duì)某些動(dòng)物來(lái)說(shuō)是有毒的。例如丁子香酚是一種抗菌化合物和抗真菌劑，有明顯的抗食草昆蟲的效果，它能阻止昆蟲進(jìn)食并且對(duì)一些甲蟲來(lái)說(shuō)它還是有毒的；水楊酸甲酯可以作為抗真菌劑；芳樟醇能夠在植物葉片被食用的時(shí)候生成，這種物質(zhì)對(duì)食草動(dòng)物是有毒的。

傳粉者可能在進(jìn)化過(guò)程中識(shí)別了這些化合物與植物開花之間的關(guān)系，形成了昆蟲與植物花朵的協(xié)同進(jìn)化。例如某些蘭花的花朵香味，類似一種雌性單居蜂的昆蟲信息素，連花朵的形狀和顏色都很像雌蜂。雄蜂發(fā)現(xiàn)了這種香味，會(huì)選擇降落到花朵上，并使得它們身上沾上花粉。當(dāng)雄蜂從一朵花到另一朵花中尋覓雌蜂時(shí)，也順便完成了該植物間的傳粉和授粉。另外，對(duì)一些特殊的食蟲植物來(lái)說(shuō)，它們通過(guò)產(chǎn)生花香揮發(fā)物來(lái)吸引昆蟲，通過(guò)分析豬籠草的上位籠和下位籠的不同香味，發(fā)現(xiàn)上位籠釋放出相對(duì)更多的揮發(fā)物，從而能夠吸引到更多的蠅類來(lái)訪。

人們通過(guò)馴養(yǎng)蜜蜂來(lái)給不同的作物傳粉。蜜蜂尋找花時(shí)一般通過(guò)顏色、形狀、嗅覺等綜合性狀，這些重要性狀與蜜蜂之間的相關(guān)性現(xiàn)在仍然是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。已有試驗(yàn)表明，如果植物缺少某種香味物質(zhì)，有可能會(huì)導(dǎo)致授粉的不成功。植物自然授粉有一定的進(jìn)化習(xí)性，植物在引種馴化過(guò)程中，由于生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了變化，其本來(lái)的傳粉者不能伴隨植物遷移，植物在適應(yīng)新環(huán)境的過(guò)程中，可能在香味上產(chǎn)生變化，通過(guò)改變自身的香味特征來(lái)吸引新栽培區(qū)域的傳粉者來(lái)傳粉。對(duì)于現(xiàn)階段基于商業(yè)利益的世界性植物引種來(lái)說(shuō)，這種植物自然傳粉者的缺乏，在一定程度上可以保護(hù)植物不至于被過(guò)度地商業(yè)化引種。

梅遜雪白，雪輸梅香

呼吸一段浸染梅香的時(shí)光，讓心安靜于花蕊中央，枕縷縷花香，讓四溢的花粉飛濺身旁。梅花因其獨(dú)特的花香，在很多詩(shī)詞中成為人們吟誦的對(duì)象。那么，它的花香到底來(lái)自何處呢？我國(guó)梅花基因組項(xiàng)目首席專家、北京林業(yè)大學(xué)教授張啟翔率領(lǐng)項(xiàng)目組，選取位于梅花起源中心的西藏野生梅花進(jìn)行基因組測(cè)序，從基因組水平，揭示了合成梅花花香中重要成分的34個(gè)成員，使梅花具有獨(dú)特的花香；并構(gòu)建完成了首張梅花全基因組精細(xì)圖譜，從而解釋“踏雪尋梅”之說(shuō)。梅花全基因組測(cè)序的完成以及高密度遺傳圖譜構(gòu)建，有助于揭示梅花花期早、花香獨(dú)特等重要觀賞性狀的遺傳基礎(chǔ)，有助于挖掘與諸多重要性狀相關(guān)的功能基因，為今后進(jìn)一步揭示梅花花期、抗病調(diào)控機(jī)制、梅花及相關(guān)種屬的分子育種奠定基礎(chǔ)。

據(jù)張啟翔教授介紹，項(xiàng)目組還揭示了薔薇科植物進(jìn)化規(guī)律。通過(guò)分析梅花的進(jìn)化發(fā)現(xiàn)，梅與蘋果發(fā)生分化后，并沒有出現(xiàn)近期的全基因組復(fù)制事件，同時(shí)結(jié)合已完成的蘋果和草莓基因組序列，成功重建了薔薇科9條原始染色體，揭示了薔薇科植物進(jìn)化規(guī)律，為開展薔薇科物種比較基因組學(xué)研究奠定重要的理論基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯：曹偉 責(zé)任校對(duì)：司明婧）