Фотохромные розы

На фото: Соцветие миниатюрной розы сорта Baby Masquerade с разновозрастными цветками. Фото Татьяны Натальиной.

На фото — соцветие миниатюрной розы сорта Baby Masquerade с разновозрастными цветками. Чем розовее цветок, тем он старше. Возраст можно также отследить и по тычинкам: при распускании они жизнерадостно желтые, потом коричневеют. Эта розочка росла при частичном затенении, на прямом солнце малиновых тонов бывает больше, и они более насыщенные.

Пигменты в лепестках роз изучаются не один десяток лет, они относятся к двум основным группам: жирорастворимые каротиноиды и водорастворимые флавоноиды. Локализация в растительных клетках у них различается: каротиноиды обитают в хромопластах (производные хлоропластов или пропластид), флавоноиды накапливаются в клеточном соке вакуолей. Пигменты флавоноидной группы включают антоцианы, придающие розам розово-малиново-сиреневые оттенки, и флавонолы, обеспечивающие бледно-желтую и белую расцветку.

Как и в любом живом организме, в розах непрерывно идут какие-то процессы, актуальные на данный момент. Например, виолаксантин, представитель каротиноидов, при интенсивном (излишне интенсивном, по мнению растения) освещении цепочкой биохимических реакций превращается в зеаксантин, который выполняет фотопротекторную функцию. При снижении освещенности запускается обратный процесс, позволяющий растению максимально эффективно использовать низкие уровни освещенности. Реакция проходит с выделением и поглощением кислорода соответственно и называется ксантофилловым, или виолаксантиновым, циклом. Происходит этот процесс внутри хлоропластов.

Цветки роз сорта Chen Xi тоже меняют окраску с желтой на розовую по мере цветения. Китайские ученые исследовали метаболизм флавоноидов в лепестках роз этого сорта на разных стадиях развития цветка и при разных условиях освещенности. Они измерили количество и соотношение 176 флавоноидов, в том числе 12 антоцианов. При этом обнаружили несколько ранее не известных соединений.

Как выяснилось, метаболизм флавоноидов в лепестках очень активен, особенно под воздействием солнечного света. На солнце увеличивалась концентрация подавляющего большинства соединений, но более всего — трех антоцианов, которые, судя по всему, и отвечают за красные оттенки лепестков, так как свет влияет на их биосинтез. У роз сорта Chen Xi лепестки в бутоне желтые, лишь край, подставленный солнечным лучам, красноватый. После того как цветок раскроется, лепестки постепенно краснеют целиком. Но когда цветок растет в тени, он остается желтым и выцветает до белого по мере увядания.

Изменения окраски цветков розы сорта Chen Xi. A — различные стадии развития цветка розы от стадии бутона до распускания, а также изменение цвета с желтого на красный и выцветание до белого по мере увядания. B — цветок, росший при естественном солнечном освещении (S1–S4) и под черным непрозрачным пакетом (S1D–S4D). Фото из статьи M. Su et al., 2021. Metabolomic Analysis on the Petal of "Chen Xi’ Rose with Light-Induced Color Changes

Исследование, проведенное на розах 60 сортов различной окраски, позволило разделить их на пять групп согласно содержанию пигментов. Белые и кремовые розы либо не имели каротиноидов и антоцианов, либо их содержание в лепестках было уж совсем мизерным. Желтые розы содержали только каротиноиды, розовые — среднее количество антоцианов. Темно-розовые цветы накопили исключительно антоцианы. В красных же розах обнаружена как максимальная среди исследованных роз концентрация антоцианов, так и некоторое количество каротиноидов. Среди идентифицированных каротиноидов ведущие позиции заняли β-каротин и виолаксантин, у антоцианов в лидерах цианидин-3,5-диглюкозид и цианидин-3-O-глюкозид.

Содержание антоцианов (вверху) и каротиноидов (внизу) в розах разных цветовых групп. Изображение из статьи H. Wang et al., 2022. Classification of rose petal colors based on optical spectrum and pigment content analyses

Накапливая разнообразные пигменты и окрашивая лепестки в разнообразные цвета, растения, понятно, не ради нас стараются. Основная задача — привлечение опылителей, которые, кстати, видят мир совсем не так, как мы, в частности им доступен ультрафиолетовый спектр. Растения всеми возможными способами (формой, габаритами, цветом, ароматом) дают понять насекомым, что цветок готов к опылению.

На желтых розах сорта Penny Lane и красных сорта Vital была показана прямая зависимость между накоплением пигментов и ароматических соединений. С ростом уровня каротиноидов (в желтом цветке) и антоцианов (в красном) к моменту раскрытия цветка и созревания пыльцы увеличивалось и общее количество ароматических соединений. По мере старения цветка и количество пигментов, и общее содержание ароматических соединений заметно уменьшалось.

Разные стадии раскрытия бутонов роз сортов Penny Lane (вверху) и Vital (внизу). Длина масштабного отрезка — 10 мм. Фото из статьи J. Y. Yeon, W. S. Kim, 2020. Positive Correlation between Color and Scent in Rose Petals with Floral Bud Development

Учитывая незаменимость флавоноидов как компонентов пищи (синтезировать их умеют только растения), пора начинать собирать розовые лепестки зрелых цветков на чай или варенье. Антоцианы, к примеру, обладают антиоксидантными свойствами.