Inligting

Verskillende blomme het dieselfde kleur

Verskillende blomme het dieselfde kleur


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek sien dat sekere (wilde) blomme dieselfde kleur het, alhoewel hulle nie nou verwant is nie. Byvoorbeeld, die geel van die paardebloem (Taraxacum) en die botterblom (Ranunculus) is, ten minste vir my oë, identies (my waarnemings is in Nederland).

Ek weet dat die kleur bedoel is om insekte te lok; is hierdie parallelle evolusie of is daar sekere biochemikalieë wat kleur verskaf en maklik is vir die plant om te sintetiseer? Of iets anders?

Redigeer: Ek het die botterblom en paardebloem gebruik, want dit was die eerste paar wat ek fisies naby genoeg gekry het vir 'n foto; die cowslip, celandine en charlock mosterd is almal (vir my oë) dieselfde geel. Ek het ook soortgelyke blues, rooi en viooltjies gesien, en sal probeer om voorbeelde te versamel volgende keer as ek op die dam gaan fietsry.

As ek na kleurtabelle soos https://en.wikipedia.org/wiki/Web_colors#Extended_colors kyk, sien ek talle kleure wat ek nie kan onthou dat ek ooit in veldblomme gesien het nie.

Edit2: Ek trek my opmerkings oor blues, rooi en viooltjies terug; dit is moeilik om kleure te oordeel as ek verby ry en wanneer ek die blomme pluk en direk vergelyk, is daar 'n besliste verskil, byvoorbeeld:

Maar ek vind die geel nog steeds baie soortgelyk; hier is die charlock (links) ligter, maar die botterblom, selandine en paardebloem lyk identies vir my oë.

Kommentaar dui blykbaar op 'n biochemiese oorsaak; kan iemand dit bevestig (of weerlê)?


Ek dink parallelle evolusie is waarskynlik te wyte aan die koste om die pigmente in plante te vervaardig.

Xantofille en karotene word slegs uit koolstof, suurstof en waterstof gemaak. Dit gee die meeste geel kleure sonder om voedingstowwe op te neem.

Antosianiene en betalains benodig ook stikstof, wat 'n beperkende voedingstof vir plante kan wees.

Wikipedia het 'n afdeling oor plantpigmente op:

http://en.wikipedia.org/wiki/Biologiese_pigment


Die verrassings van kleur evolusie

Die natuur is vol kleur. Vir blomme is die vertoon van kleur hoofsaaklik 'n manier om bestuiwers te lok. Insekte gebruik hul kleurvisie nie net om die regte blomme op te spoor om op te voed nie, maar ook om maats te vind. Die evolusionêre interaksie tussen insekte en plante het komplekse afhanklikhede geskep wat verrassende uitkomste kan hê. Casper van der Kooi, 'n bioloog aan die Universiteit van Groningen, gebruik 'n interdissiplinêre benadering om die interaksie tussen bestuiwers en blomme te ontleed. In Januarie was hy die eerste skrywer van twee resensie -artikels oor hierdie onderwerp.

Bye en ander insekte besoek blomme om van nektar en stuifmeel te eet. In ruil vir hierdie lekkernye help hulle die voortplanting van hierdie plante deur hul blomme te bestuif. Dit is die eenvoudige en effens romantiese siening van bestuiwing. Die werklikheid is egter vol misleiding, chemiese oorlogvoering en biomeganiese bedrog. 'Die kombinasie van chemie en fisika met evolusionêre biologie het ons siening van bestuiwing verbreed,' sê Van der Kooi.

Hy is die eerste skrywer van 'n oorsigartikel oor die evolusie van kleurvisie by insekte, wat gepubliseer is in die Januarie 2021-volume van Annual Review of Entomology, en van 'n tweede resensie oor die 'wapenwedloop' tussen plante en bestuiwers, wat verskyn het op 25 Januarie in Huidige biologie.

"Vir baie insekfamilies weet ons baie min oor hoe hulle kleure sien," sê Van der Kooi. Bye is in besonderhede bestudeer, maar baie minder is bekend oor kleurvisie by vlieë, alhoewel baie van hul gesinne, soos vlieënde vlieë, baie belangrike bestuiwers is. 'Hulle is moeilik om te bestudeer en in die laboratorium te hou en die anatomie van hul oë is meer ingewikkeld,' verduidelik Van der Kooi. 'Verder is 'n paar jarelange idees oor vliegvisie onlangs omvergewerp.'

Van der Kooi en sy mede-outeurs het getabuleer watter golflengtes deur verskillende insekspesies gesien kan word. 'Basies kom insekkleurvisie voor by golflengtes tussen 300 en 700 nanometer. Die meeste fotoreceptore in insek oë bespeur ultraviolet, blou en groen lig, maar daar is groot diversiteit. ' Insekte het kleurvisie ontwikkel voordat die eerste blomme verskyn het. 'Dit lyk asof die pigmente in blomme verfyn is om sigbaar te wees vir bestuiwers. Maar natuurlik het insekte later saam ontwikkel. '

Afgesien van kleur, gebruik plante reuke om insekte te lok na die kos wat hulle verskaf. Aangesien die produksie van nektar en stuifmeel duur is, moet plante hulself beskerm teen rowers, wat die kos eet, maar nie die blomme bestuif nie. Dit is die onderwerp van die tweede resensie. 'Hierdie artikel toon 'n groot diversiteit in die verhouding tussen plante en bestuiwers, van werklike mutualisme tot volslae mishandeling.' Sommige plante verskaf glad nie kos nie. 'Ander het stuifmeel of nektar wat giftig is vir die meeste byesoorte. Slegs spesifieke spesies kan hierdie kos eintlik verteer. '

Biomeganika

Bestuiwers het ook hul eie agenda. 'Een spesifieke plant word vroeg in die lente deur motte bestuif. Die mot lê ook eiers op die plant en later in die jaar sal die ruspes dele daarvan vreet. Omtrent daardie tyd is die belangrikste bestuiwers vir hierdie plant vlieë. ' Dit is 'n voorbeeld van die komplekse verhouding tussen plante en bestuiwers. "Daar kan seisoenale verskille wees, maar die verwantskap kan ook op verskillende plekke verskil -- daar is variasie in tyd en ruimte en deur verskillende biologiese interaksies," sê Van der Kooi.

Die oorsig fokus op verskillende aspekte van die komplekse verhouding deur gebruik te maak van sienings uit chemiese biologie (bv. die voedingstofinhoud van nektar of stuifmeel), biomeganika (bv. die hindernisse wat blomme gebruik om ongewenste insekte af te weer of om seker te maak dat stuifmeel daardeur versprei word) en sensoriese biologie (bv. die maniere waarop insekte blomme opspoor en herken).

Sommige plante, byvoorbeeld baie spesies in die aartappelfamilie, het die metode van 'gons-bestuiwing' ontwikkel, waar die stuifmeel in buise gestoor word en insekte op die blomme moet vibreer om dit vry te laat. 'Heuningbye, vlieë en skoenlappers kan nie by hulle kom nie, maar ander bye soos hommels kan die stuifmeel vry skud met hul sterk vliegspiere.' Die styfheid van die buise, die klewerigheid van die stuifmeel en die vibrasiefrekwensie van die gonsende bye speel alles 'n rol in hierdie proses. 'U het regtig fisiese gereedskap nodig om hul verhouding te verstaan.' Van der Kooi hou baie van die interdissiplinêre studie van interaksies tussen plante en insekte. Hy het sy loopbaan met behulp van optiese tegnieke begin. 'Dit is deels omdat ek baie van fisika hou. Maar elke nuwe benadering sal ons nuwe aspekte van hierdie komplekse verhouding wys. '

’n Onlangse ontwikkeling in die veld is die besef dat plante in verskillende geografiese liggings verskil. '' N Mielieblom in Nederland is nie noodwendig dieselfde as 'n koringblom in Italië nie. Die chemiese samestelling van die stuifmeel of die nektar kan byvoorbeeld anders wees, wat die interaksie met insekte beïnvloed. '

Insekparadys

Dit het ernstige gevolge vir pogings om insekgetalle te verhoog deur insekparadys te skep, verduidelik Van der Kooi: 'Soms word die saadmengsels vir blomstroke nie plaaslik nie, maar uit ander lande afkomstig. In daardie geval kan daar 'n wanverhouding met die plaaslike insekte wees, wat selfs insekgetalle kan benadeel.' Insekparadys word dus die beste geskep met behulp van plaaslike sade.

Beide oorsigartikels beklemtoon hoe ingewikkeld die verhouding tussen plante en bestuiwers kan wees. Waarom pla plante dan? Waarom gebruik hulle nie almal windverspreiding van hul stuifmeel nie? "Dit is goeie vrae," sê Van der Kooi. 'Die doeltreffendheid van windbestuiwing is laag, maar dit geld ook vir dierebestuiwing. Tog gebruik ongeveer 90 persent van die plantsoorte laasgenoemde metode, so dit is 'n groot sukses. ' Maar selfs dit is ingewikkeld: 'Grasse gebruik windbestuiwing, en in sekere opsigte is hulle ook suksesvolle groepe. Soos byna alles in die biologie, is die antwoord so gereeld 'dit hang af'. '


Wat is kelkblare

Kelkblare is die groen kleur, blaaragtige strukture, wat die blomknop omsluit. Hulle is verantwoordelik vir die beskerming van die blomknop teen beserings en weer tydens sy groei. Boonop ondersteun hulle blomblare wanneer hulle blom. Daarom vorm kelkblare die buitenste krans van 'n blom en staan ​​dit bekend as die kelk. Die vorm en ontwikkeling van kelkblare wissel tussen plante. Sommige kelkblare kom vry (polisepaleus) voor of is saamgesmelt (gamosepaleus).

Figuur 1: Perianth van 'n volwasse blom

Boonop smelt sommige kelkblare saam om 'n kelkbuis te vorm. Sommige blomme het kelkblare en blomblare met dieselfde kleur en is nie te onderskei nie. Dit staan ​​bekend as tepals. Na blomtyd is kelkblare egter nutteloos en word dit verdor of word dit 'n oorblyfsel. Maar sommige kelkblare bly lewendig om die vrugte te beskerm.


Amerikaanse wetenskaplike

Die verskillende kleure van die blomme kom terug na die grond pH en die regte bymiddels. Kan verskillende kombinasies nuwe tintjies oplewer wat nog nooit in die natuur gesien is nie?

Biologie Chemie Plantkunde

Hierdie artikel uit uitgawe

November-Desember 2014

Deel 102, nommer 6
Bladsy 444

Een van die wêreld se gewildste ornamentele blomme verberg 'n ruiker biologiese en biochemiese verrassings. Die ikoniese "sneeubal"-vormige blomme van Hortensia macrophylla (grootblaarhortensia) is 'n algemene stapelvoedsel in tuine in die agterplaas.

Baie ander, naverwante hortensia-spesies is eweneens bekend vir hul oorvloedige, spoggerige, langdurige bloeisels, wat hulle gewild maak vir beide landscaping en die snyblommemark. En hul gewildheid groei steeds: Elke jaar voeg tuinmaakkatalogusse nuwe kultivars van hierdie aantreklike plante by. Hortensia's kom oral voor - maar dit is nie wat hulle lyk nie.

Hortensia bloeisels is wydverspreid en gewild, maar die chemiese weë agter hul pienk-tot-blou kleur verander (Links onder) is talle en bisantynse. Die ikoniese spesie is Hortensia macrophylla (Top), maar ander spesies soos H. quercifolia (onderste middel) en H. paniculata (onder regs) het ook groot, opvallende blomme.

Wikimedia Commons

Om mee te begin, die blom van die hortensia is nie 'n ware blom nie, maar 'n bloeiwyse: Kelkblare, of aangepaste blare, maak die grootste deel van die blom uit en oorskadu die klein, amper onopvallende vrugbare blommegedeeltes in die middel.

Die blomkleure is wat die hortensia regtig laat uitstaan: Hulle wissel van pienk tot blou, insluitend alle skakerings van laventel tot violet tot pers, sowel as groen en wit. Kleurintensiteite wissel van helder tot pastel. Geel en oranje is merkbaar afwesig in die kaleidoskoop van moontlike hortensia-kleure.

Hortensia kleure is nie wat hulle lyk nie, óf dit is nie die gevolg van 'n verskeidenheid verskillende pigmente nie, soos die geval is met blomme soos rose of tulpe. Hulle is meer verwant aan die kleure wat in lakmoespapier voorkom, die chemies behandelde stroke wat klassiek gebruik word om te bepaal of oplossings suur of basies is. Op molekulêre vlak is sure proton- (of waterstofioon-) skenkers en basisse is protonontvangers in chemiese reaksies. Wanneer 'n mens blou lakmoespapier in 'n suur oplossing doop (pH < 7, waar pH 'n maatstaf is van die konsentrasie waterstofione), word die papier rooi, terwyl rooi lakmoespapier na blou verander in die teenwoordigheid van 'n basiese oplossing (pH >) 7).

Op 'n soortgelyke wyse dien die kleur van baie hortensia-blomme as 'n natuurlike pH-aanwyser vir die grond waarin die plant groei. Sulke blomme het blou kelkblare wanneer die struik in suur grond groei, maar ontwikkel rooi of pienk kelkblare wanneer dit in neutrale tot basiese gronde gegroei word. Die blomkleur van die hortensia onthul die pH van die grond, maar sy onderskeidende kleure is die omgekeerde van dié vir lakmoespapier. Die hortensia is uniek onder plante in hierdie vermoë om grondsuurheid aan te dui.

As gevolg van hierdie eienskap kan tuiniers hortensia-blomkleure chemies manipuleer deur grondbymiddels te gebruik. Trouens, 'n hortensia kan verskillende blomkleure op dieselfde bos hê as die wortels van die plantmonster gronde van verskillende pH het. Tuisgemaakte resepte is volop om die pienk blomme van 'n hortensia na blou te verander: gooi asyn of suurlemoensap op die grond en bedek die plant met koffiegronde, sitrusvrugte, of denneboomnaalde of begrawe geroeste spykers, ou blikblikke of koperpensies daarna na die bos. Al hierdie strategieë maak die grond meer suur, en uiteindelik verander die blomkleur in blou.

Hortensia -kleure blyk egter nog meer ingewikkeld te wees as dit. Grondsuurheid is eintlik nie die onderliggende chemiese meganisme agter die kleurverandering nie. Die antwoord gaan selfs dieper na die verband tussen grondsamestelling en kelkkleur - 'n verband wat ons voortdurende navorsing oor die biochemie van hierdie blomplante geïnspireer het.

'n Metaalsleutel

Hortensia kleure hang uiteindelik af van die beskikbaarheid van aluminiumione (Al 3+ ) binne die grond. Die rol van aluminium is sedert die veertigerjare bekend, maar dit het eers in die afgelope twee dekades die algemene tuinbouliteratuur bereik, en die presiese meganisme is eers onlangs gedefinieer. Aluminiumione is mobiel in suur grond as gevolg van die maklike beskikbaarheid van ander ione waarmee hulle kan reageer, wat in die hortensia opgeneem kan word na die blom waar hulle met die normaalweg rooi pigment in wisselwerking tree. Maar in neutrale tot basiese grond kombineer die ione met hidroksiedione (OH -) om onbeweeglike aluminiumhidroksied, Al (OH) te vorm3. Vir die blaas van hortensia -blomme benodig u dus aluminiumione en suur grond. Die beste grondbyvoeging vir verbloing is een wat beide bydra, soos kommersieel beskikbare aluminiumsulfaat, Al2(SO4)3. Omgekeerd, as 'n mens bloubloeiende hortensia in rooi wil verander, voeg kalk by (kalsiumhidroksied, Ca (OH)2) lei tot basiese grond en die gewenste kleuroorgang.

Sulke opgelegde rooi-tot-blou of blou-na-rooi kleurveranderings vind egter nie oombliklik plaas nie, dit neem dikwels een of twee groeiseisoene om die gewenste kleur op struike binne 'n mens se blomtuine te vestig. Kwekers van hortensia's met blou blomme moet gereeld met aluminiumsulfaat natmaak op die potmedium om die nodige vlakke te handhaaf om die gewenste blou kleur te dwing (maar hulle kan nie te gereeld natmaak nie, anders kan die oormaat Al 3+ die plant doodmaak).

Die chemie van aluminium in grond bepaal die verskillende eienskappe daarvan onder suur en basiese toestande. In suur gronde kom aluminium voor in wat genoem word koördinasie komplekse, met Al 3+ ione in die middel, omring deur gebonde stringe van ander molekules. Hierdie aluminiumione kan van grond na die plant beweeg. Maar by neutrale tot basiese pH, presipiteer aluminium as aluminiumhidroksied, wat dit nie beskikbaar maak vir inkorporering in die struik nie. Laventels, magentas, viooltjies en pers verskyn as blomkleure in oorgangsgrond pH's, met aluminiumione wat net effens beskikbaar is vir die hortensia wortels.

Die kleur van die kultivar genaamd "Eindelose somer" van H. macrophylla hang af van grond pH. Rooi of pienk blomme kom uit neutrale of basiese grond (pH 7 en hoër), terwyl blou blomme suur toestande aandui (pH minder as 7). Die onderliggende meganisme van die kleurverskuiwing blyk egter aluminiumione (Al 3+ ) te wees, wat slegs mobiel en beskikbaar is onder suur toestande.

Foto met vergunning van die skrywer.

By uiters hoë pH's of baie basiese toestande, soos in hidroponiese stelsels waar plante in voedingswater sonder grond verbou word, kan aluminiumione soos Al (OH)4 - , wat die tetrahidroksiealuminaat-ioon genoem word, word stabiel, sodat hulle nie meer presipiteer nie en is weer beskikbaar as aluminiumione vir die hortensia. Inderdaad, by hierdie uiters hoë pH's word die hortensia-blom blou, kort voordat die plant vrek van die uiterste basaliteit, wat sellulêre skade veroorsaak. Aan die ander kant, omdat aluminiumfosfaat beperkte oplosbaarheid het, is dit ook moontlik om die beskikbaarheid van aluminiumioon te blokkeer, selfs in suur gronde, deur die gebruik van hoëfosfaatkunsmisstowwe.

Die hoeveelheid pigment binne 'n blom, ongeag die kleur, is dieselfde. Hier het die "Blue Danube" -kultivar altyd 140 tot 180 mikrogram pigment per gram vars kelkblare. Die enigste verandering tussen blomme van verskillende kleure is hul aluminiuminhoud. Soos in die grafiek getoon (datapuntvorms dui verskillende kultivars aan), lyk dit asof die kelkblare 'n drumpel van 40 mikrogram aluminium per gram vars kelkblare benodig.

Illustrasie deur Tom Dunne. Foto met vergunning van die skrywer.

Data oor die kelk se aluminiuminhoud (sien figuur hierbo) wys dat rooi kelkblare in wese geen aluminium besit nie. Maar 'n bietjie aluminium gaan baie verby om die blom te blaas. Op 'n drumpel van slegs ongeveer 40 mikrogram aluminium per gram vars kelkblare, word hortensia -kelkblare blou, maar hulle word nie blouer met nog meer aluminium nie. Intermediêre kelkblare van laventel tot pers het 'n laer aluminiuminhoud as hierdie drempel.

Dit gaan dus alles oor die beskikbaarheid van aluminiumione in die grond vir die generering van die blou kelkkleur in hortensia-blomme, met die grond-pH wat net 'n noodsaaklike fasiliteerder van hierdie aluminiummobiliteit en beskikbaarheid is.

'N Enkele pigment

In ander gevalle waar 'n plant 'n blom het wat van verskillende kleure kan wees, is dit gewoonlik omdat die onderliggende pigmente ook anders is, of die verhouding van sy pigmente verander. Die hortensia is egter ook uniek omdat die kleur slegs afkomstig is van 'n enkele pigment, delphinidin-3-glucoside (wat in die anthocyanin-familie is, dieselfde groep wat in die herfs blare rooi word en bessies hul kleur gee). Die onderliggende chemiese sisteem is dus in 'n sekere sin relatief eenvoudig.

Die kleur van die delfinidin-3-glukosied, sowel as ander antosianiene, is 'n funksie van sy molekulêre struktuur, wat bepaal watter golflengtes lig dit absorbeer. Hierdie molekules bestaan ​​uit 'n sentrale driering-koolstofketting met een suurstofvervanging, genoem a flavylium katioon by lae pH, waaraan verskeie suikers gekoppel is. Die antosianien verloor een of meer waterstofione namate die pH-omgewing verander, wat sy absorpsiespektra verander.

Wat op die pigmentvlak in die sel aangaan, is eintlik 'n verdere bewys dat die grond pH nie direk verantwoordelik is vir die kleurskakelaar nie, maar eerder 'n aanduiding van die beskikbaarheid van aluminiumione. Die interne sel se pH bly konstant vir beide rooi en blou kelkblare. Die flavylium -katioon is rooi en stabiel by lae pH, die teenoorgestelde van die algehele blomkleur onder suur toestande. Maar onder neutrale toestande verander dit na die pers vorm van wat genoem word a kinoïdale basis, wat beteken die molekule het 'n waterstofioon verloor en sy dubbelbindings herrangskik. By basiese pH vorm die quinoïdale basis -anion met 'n blou struktuur by verlies van 'n ander waterstofioon en verdere herrangskikking van die dubbelbindings in die kern delphinidin -komponent van die pigment.

Daar is twee metodes om die hortensia -pigment blou te maak. Die kern van die pigment, wat genoem word a flavyliumion en is rooi in sy suur toestand (Links bo), onder 'n toename in pH, verloor twee waterstofione en herrangskik sommige van sy dubbelbindings om a te vorm kinoïdale basis anioon dit is blou (regs bo). Wanneer dieselfde flavyliumioon, in 'n molekule wat die hortensia se pigment vorm, genoem word delfinidin-3-glukosied, word blootgestel aan aluminiumione wanneer die sel se interne toestande suur is, vorm dit 'n kompleks met die aluminium wat ook na die bloukleurige anion lei.

Illustrasie deur Tom Dunne.

Aan die ander kant het studies getoon dat daar 'n manier is om hierdie blou quinoidale basis -anioon in 'n suur selmedium te stabiliseer. Aluminiumione sal saam met die gewoonlik rooi pigment, soos ook in die figuur hierbo getoon word, vir delphindine-3-glukosied komplekseer, en tot ekstra blaas lei. Weereens word die teenwoordigheid van Al 3+ die sleutel vir die verbloing van hortensia-kelkblare - beide op molekulêre vlak en in die veld. Die teenwoordigheid daarvan omseil die behoefte aan 'n hoë pH binne die selle om die blou struktuur te skep.

Om die presiese aard van die Al 3+ -anthocyanin -kompleks vas te stel, het my navorsingsgroep chemiese modelleringstudies onderneem met behulp van suur etanol as oplosmiddel. (Antosianiene reageer met water en vorm geel tot kleurlose strukture genoem chalcones, wat nie chemies op dieselfde manier as die pigmente gedra nie, dus kan water nie maklik as oplosmiddel gebruik word nie.) Ons voeg aluminiumchloried by, wat onder die suur toestande in aluminiumione sal uitbreek, tot 'n konstante konsentrasie delphinidien, of delphinidin-3-glukosied. (Die suikersubstituent op die kern delphinidin het nie kleur merkbaar beïnvloed nie. Ons het ook hierdie eksperiment herhaal met 'n direkte uittreksel uit hortensia, met analoge resultate.)

Oplossings van delphinidinpigmente met soortgelyke konsentrasies (behalwe in die laaste flessie, wat laer is) toon die kleurverskuiwing wat plaasvind wanneer aluminium bygevoeg word, vanaf nulvlakke links. Die kleure is intens, al is die vlak van aluminium wat bygevoeg word relatief laag. Aan die onderkant, 'n algehele absorpsiespektrum vir een monster (swart lyn) kan opgedeel word in 'n groot piek vir die sentrale flavyliumkation van die pigment (rooi lyn) en die blou kinoïdale basis anioon wat dit in die teenwoordigheid van aluminium verander (blou lyn).

Foto met vergunning van die skrywer. Illustrasie deur Tom Dunne.

Die figuur hierbo illustreer 'n reeks monsters waarin toenemende hoeveelhede Al 3+ by delphinidin in die oplosmiddel gevoeg word. Die kleur verander stelselmatig van rooi na blou, deur verskillende skakerings van pers, met die toenemende Al 3+ . Sodra dit blou is, word die intensiteit van die blou plato's, net soos in die natuurlike stelsel, die kleur nie blouer met nog meer Al 3+ nie. Ons het 'n tipe spektroskopie gebruik, wat in hierdie geval die molekules opwek met 'n hoë-energie sigbare lig, sodat hulle 'n golflengte wat kenmerkend is van hul struktuur absorbeer. Met hierdie gegewens kan ons die meganisme waarmee die Al 3+ saam met die delphinidin saamgevoeg is, oplos. 'N Piek met 'n golflengte van ongeveer 620 nanometer is kenmerkend van die blou quinoïdale basis -anioon, die struktuur saam met die aluminium. Soos die hoeveelheid Al 3+ toeneem, neem die intensiteit van hierdie piek (of die hoeveelheid van die kompleks) toe, maar uiteindelik plato's.

Die tweede piek wat ons gevind het, met 'n laer golflengte, is kenmerkend van die flavylium -katioon. Namate die hoeveelheid Al 3+ toeneem, is die intensiteit daarvan geneig om af te neem, maar die posisie van die piek verskuif geleidelik na hoër golflengtes totdat dit ook 'n konstante waarde bereik - dit wil sê, die oorspronklike rooi kleur van die flavyliumkation gaan oor na 'n blou kleur . Ons het dus twee bydraes tot die blaas van die oplossing ontdek: die voorheen erkende vorming van die blou quinoïdale basis -anioon wat met die Al 3+ saamgevoeg is, en die bestendige oorgang van die rooi na die blou flavylium -katioon.

Om 'n volledige prentjie van die Al 3+ -delphinidin kompleks te ontwikkel, het ons besin oor hoekom die flavylium katioon ook deur 'n kleuroorgang gegaan het. Ons het ander relevante bewyse versamel wat toon dat slegs ongeveer die helfte van die beskikbare delphinidin -molekules komplekse sou vorm (en die blou quinoïde basis -anionstrukture sou skep) met die Al 3+, ongeag hoeveel daarvan bygevoeg is. Klaarblyklik produseer elke meganisme die helfte van die finale blou produk. Hierdie gedrag is dikwels kenmerkend van stapel, wanneer twee molekules bo-op mekaar sit soos twee snye brood, maar dit blyk wat gebeur is meer kompleks as 'n eenvoudige stapel.

Die Al 3+ -delphinidien se kinoïdale basis anioon vorm die primêre blou kompleks. 'N Tweede deel van die kompleks, wat lei tot verbeterde blowing, is die stapel van 'n flavyliumkation op hierdie primêre kompleks. Die flavylium katioon en kinoïdale basis anioon word nie net bymekaar gehou deur die elektrostatiese aantrekkingskrag wat voortspruit uit hul teenoorgestelde ladings nie, maar ook, omdat hul sikliese strukture soortgelyk is, kan die molekules se elektronorbitale hulself in lyn bring vir verdere stabilisering. Ons het dus beide 'n chemiese meganisme en 'n model vir die blues gegenereer.

Let daarop dat die Al 3+ dien as 'n anker vir hierdie kompleks, waarskynlik verbonde aan 'n fosfaatnetwerk in die kelkblare, en nie as 'n sentrale ioon vir die kompleks nie. Inderdaad, ons vind dat die aluminiumioon nie wesenlik is in die kleurgenerering nie, net vir sy stabilisering, sodat vervanging van hierdie metaal deur ander metaalkomplekserende middels nie die kleur moet verander nie. Ons toetse het getoon dat skandium (Sc 3+ , 'n algemene surrogaat vir Al 3+ ), gallium (Ga 3+ , in dieselfde periodieke familie as Al 3+ ), tin, molibdeen, uraan en ander metaalione analoog opgetree het met delfinidien en blou komplekse gevorm, alhoewel nie so effektief soos Al 3+ nie. Dit wil sê, die chemiese meganisme vir blouing was dieselfde, maar die doeltreffendheid van die spesifieke metaalione in die skep van die resulterende gestapelde kompleks was nie.

Ander het die Al 3+ -delphinidin -kompleks verder gekenmerk en het getoon dat die gestapelde flavyliumkation skuins van die onderliggende quinoidale basis -anion skeefgetrek is. Die natuurlik-vormende kompleks binne die sellulêre omgewing van die hortensia-kelkblare het bykomende stapeling en stabilisering met ander ko-pigmente in die stelsel. Sulke mede-pigmente, wat waarskynlik 'n unieke mengsel in elke kultivar het, word 'n bietjie verkeerd genoem, omdat dit slegs help om die blou kompleks te stabiliseer en nie bydra tot die kleur nie. Maar die resultaat is 'n kompleks waarskynlik in die vorm van 'n spiraalvormige spiraal, eerder as 'n eenvoudige stapel.

Aluminium se pad

'N Belangrike stap in die opblaas van hortensia -kelkblare is om Al 3+ in die plant te bring en na die kelkblare te vervoer, maar dit blyk dat daar 'n ander stap is in die proses van aluminiumvervoer. Al 3+ is beweeglik onder suur grondtoestande en as gevolg van die stimulus daarvan straal die wortels van die hortensia sitroensuur uit (C6H8O7). Gevolglik word 'n oplossing van sitratieone (C6H5O7 3-) en sitroensuur vorm rondom die wortels by relatiewe konsentrasies wat spesifiek is vir die grond pH. Al 3+ vestig dan 'n stabiele kompleks met die sitraatione, wat in die wortels van die hortensia opgeneem kan word. Die plant vervoer Al 3+ deurgaans as hierdie sitraatkompleks. Ander Al 3+ -verdraagsame plante, soos bokwiet en rog, straal eweneens eenvoudige organiese sure uit om aluminium te detoksifiseer. Sulke strategieë word eintlik baie belangrik vir die verbouing van gewasse wat geteel en geneties gemanipuleer word om in suur Al 3+ -ryke gronde te oorleef.

Hierdie sitraatkompleks is van kardinale belang nie net vir die inlywing van Al 3+ in die wortels nie, maar ook vir die konstante sirkulasie van Al 3+ deur die plant, soos in die figuur regs getoon. Die hortensia -kelkblare konsentreer eintlik nie die Al 3+ nie, aangesien alle blare op die hortensia ongeveer dieselfde konsentrasie Al 3+ as die kelkblare besit (maar slegs die kelkblare het die regte pigmente om met die ione te reageer). Omdat kelkblare bloot gemodifiseerde blare is, kan sulke gedrag verwag word.

Sitraat se sentrale rol in die vervoer van aluminium word in die boonste ry blomme gedemonstreer. 'n Beheerblom (Links bo) verskil min van die een wat slegs met aluminiumione toegedien is (regs bo). 'n Waterige oplossing van aluminiumione in 'n sitraat-sitroensuurbuffer het die middelblom blou gemaak. Veldproewe met hierdie bespuiting op pienk blomme (Links onder) het resultate getoon na twee (onderste middel) en vier dae (onder regs).

Foto's met vergunning van die skrywer.

Trouens, dit is moontlik om 'n hortensia se kleur te verander sonder om die grondchemie enigsins te beïnvloed. Ons kon die behoefte aan Al 3+ assimilasie deur die wortels omseil en daarna na die kelkblare vervoer deur 'n bespuiting te ontwikkel wat Al 3+ direk in die kelkblare inbring. Deur die gepaste hoeveelhede Al 3+ op te los in 'n gebufferde sitraat -sitroensuuroplossing, het ons rooi kelkblare in 'n tydperk van 'n paar dae in blou verander, soos getoon in die figuur regs bo. Hierdie uitkoms is 'n verdere bewys dat die blues afhang van die teenwoordigheid van Al 3+ in die kelkblare. Die omgekeerde bespuiting om blou kelkblare terug na rooi te verander, het bewys dat dit 'n meer uitdagende chemiese probleem is. Dit wil sê, die Al 3+ -delphinidin -kompleks, sodra dit gevorm is, is moeilik om binne die plant uitmekaar te breek.

Die kleurproses
Nuwe navorsing het die ontwikkeling van 'n omvattende model vir die chemiese opname van aluminiumione (Al 3+) in die hortensia moontlik gemaak, wat lei tot die blaas van kelkblare. Eerstens benodig die plant suur grond sodat Al 3+ beide beskikbaar en mobiel is. In reaksie op die teenwoordigheid van Al 3+, straal die wortels sitroensuur uit, wat lei tot 'n ewewig van sitroensuur -sitraat in die grond (a). Die daaropvolgende generasie van 'n Al 3+ -sitraatkompleks maak dit moontlik om ontgiftde Al 3+ in die wortels op te neem en deur die struik te vervoer, insluitend die kelkblare (b). Daarin skuif die Al 3+ -sitraatkompleks na die vakuole van die selle waar die pigment delfinidin-3-glukosied woon. Die kleur kom naby die boonste oppervlak van die kelkblare voor. In 'n sekere sin is rooi die verstek kleur van die pigment as gevolg van die delfinidin-3-glukosied se flavylium katioon. In die sellulêre omgewing van die kelk verruil Al 3+ nie net die sitraatioon vir die delphinidin-3-glucoside in sy kompleks nie, maar kataliseer ook die vorming van die blou quinoidale basis-anioon van die delphinidin-3-glucoside (c). Die flavyliumkation van 'n ander delphinidin-3-glukosiedstapels bo-op hierdie kompleks en versterk die blou kleur, terwyl die Al 3+ hierdie blou kompleks op fosfaatgroepe binne die vakuole veranker. Skakerings van laventel, magenta en pers in die kelkblare het verskillende verhoudings van hierdie twee eindlede van rooi en blou.

Illustrasie deur Tom Dunne.

Die illustrasie hierbo bied 'n omvattende model vir die chemiese opname van aluminiumione in die hortensia, wat lei tot die opblaas van kelkblare. Die gemak van blouwording in hortensia-kelkblare hang af van die relatiewe konsentrasies van die delfinidien-3-glukosied en Al 3+, aangesien die aantal Al 3+-molekules meer as ongeveer 3 tot 10 keer die aantal pigmentmolekules moet wees. Dus, hoe minder intens die kleur, hoe minder is die pigmentkonsentrasie, en hoe minder Al 3+ is nodig om die molekulêre oormaat te bereik. Boonop is nie alle hortensia's dieselfde om sitroensuur uit te skei en Al 3+ in die plant op te neem nie.

Kyk na die chemie agter hortensia -kleure in aksie:

Ander kleure?

Die biochemie van hortensia's maak die moontlikheid oop om nuwe kleure te ontwikkel wat interessante wetenskaplike eksperimente is en moontlik pragtige toevoegings tot die tuin. Die genetika van 'n spesifieke hortensia-kultivar beheer die hoeveelheid delfinidin-3-glukosied in die kelkblare. Hierdie inhoud wissel van nul vir wit kultivars tot meer as 700 mikrogram delfinidin-3-glukosied per gram vars kelkblaar in die mees intens gekleurde rasse, soos in die figuur hieronder getoon. Die konsentrasie van pigment dui op die intensiteit van die kleur, van pastel tot helder, nie of die kleur rooi of blou is nie.

Nie alle kultivars van hortensia's is gelyk nie, ten minste wat kleur betref. Die intensiteit van die rooi (of blou) kleur hang af van die konsentrasie van die antosianienpigment, wat per kultivar verskil.

Foto met vergunning van die skrywer. Illustrasie deur Tom Dunne.

Hydrangea cultivars that bloom on old wood, or the previous year’s growth, are susceptible to the loss of their blooms for an entire growing season upon a cold winter or a late frost, as the buds from the previous year freeze. Several new cultivars, most notably the popular “Endless Summer” cultivars, set their blooms on new wood, the current year’s growth, and will flower each year, unaffected by the weather of the winter or spring. However, such cultivars usually have more subdued colors than other hydrangea cultivars, for reasons yet unclear. One direction for breeding and genetic engineering has been to generate similar cultivars with brighter or more intense coloration.

Alternatively, we tried a chemical approach to enhance the color brightness by infusing magnesium ions (Mg 2+ ) into the plant, because other researchers have shown that such an approach brightened the color of grapes as well as other floral anthocyanin-based blooms, although the mechanism remains unknown. Surprisingly, instead of intensifying the coloration of the hydrangea sepals, we were able to produce sepals with red, white, and blue colors simultaneously (see figure below) on certain cultivars. It’s still an open research question as to why and how this happens.

Knowledge of hydrangea chemistry allows the creation of novel colors. A white, red, and blue sepal was generated by infusing magnesium ions into blue hydrangea blooms (Top). A compound of molybdenum created yellow blossoms from white ones (middel). Intentional mixed colors of red and blue on a single bloom have been created in cut red hydrangea flowers by the controlled infusion of aluminum (onderkant).

Photographs courtesy of the author.

But these results inspired us to see if it is possible to manipulate hydrangea chemistry to produce totally new colors. Hydrangeas lack the necessary pigment to generate yellow or orange sepals. Our initial strategy to produce these colors was to replace Al 3+ with some other metal, at first using solutions in the laboratory. However, the chemical mechanism we found for bluing indicated that such an approach might not work, because aluminum did not really contribute to the blue color, but only acted as an anchor for the blue form of the delphinidin core. Therefore, we were not surprised when our experiments with other metals that complexed with the delphinidin generated only subtle differences in blue hues.

But in another case of serendipity, during attempts to create a slightly different shade of blue with the infusion of the molybdate ion (MoO4 2- ) through the cut stems of red blooms, the sepals did not turn blue like the solutions, but showed yellowing. The yellowing occurred via a different mechanism than the bluing, observed not on the top surface but on the lighter bottom surface of the sepals. Accordingly, we changed strategy and started over with a white bloom of the hydrangea to generate, with success, the yellow color. We hypothesize that the normally colorless MoO4 2- bonds with the same phosphate groups that usually anchor Al 3+ , creating a yellow phospho- molybdate entity that gets stuck on the bottom surface of the sepals, for reasons we are still trying to determine.

Similar to some hydrangea cultivars being better “bluers” than others, it appears that a sepal’s yellowing ability is also a function of the cultivar. Such yellowing, as shown in the figure above, has only been successful thus far through cut stem infusions and sprayings. Introduction of the molybdate ion into the hydrangea shrub through the soil has proven toxic to the plant, but long-term experiments are in progress exposing hydrangeas to very low concentrations of MoO4 2- in the soil to create a viable plant with attractive, strongly yellow-colored sepals.

Another result of our research is the production of unique red-blue patterns on hydrangea sepals by controlled aluminum diffusion through cut stems and by direct sprayings onto blooms. Whereas the incorporation of Al 3+ through the roots always resulted in the relatively homogeneous distribution of blue color in the sepals, the rapid forcing of aluminum into the initially red sepals quickly generates unusual and novel patterns of red and blue.

There is still much to learn about natural changes in the color in hydrangea blooms. Near the end of the growing season, the sepals of the blooms of some plants flip over and change colors from blue to red, even though they retain the same aluminum content. The reason for this transformation is still unknown. A possible explanation is that the operational anthocyanin changes its composition, perhaps from the delphinidin- 3-glucoside to cyanidin-3-glucoside, which requires much more of an aluminum excess to stabilize the blue complex.

One last example of our current research on hydrangea coloration focuses on the blooms and leaves of the oak-leaf hydrangea, H. quercifolia. The green leaves of this hydrangea turn red in the autumn, much like its blooms age from white to red, with increasing intensity over time. Such blooms and leaves do not turn blue in the presence of Al 3+ as for H. macrophylla sepals, probably once again due to differences in anthocyanin types and levels. But we hope with more research, we may be able to generate intensely blue, “Smurf”-colored oak-leaf hydrangea leaves during the fall months. We envision beds of blue-leafed hydrangeas to complement the autumn spectrum of reds and golds of other shrubs and trees.

In the future, we plan to investigate the incorporation of entirely new natural pigments, not just the insertion of other metals, from various flowers to the hydrangea sepals. Perhaps we can attain this result via a spray to localize the desired changes—such that the changes are permanent for selective blooms without affecting neighboring plants and blooms. We imagine not only color changes but also controlling other properties, such as fluorescence, so that one can achieve hydrangea blooms that glow at night as well. For example, we are investigating the transfer of the fluorescent betaxanthin pigment from yellow flowers of the night-blooming four o’clocks (Mirabilis jalapa) and of portulacas to hydrangea blooms. Adding specific metal ions, such as those of rare earth elements, to the betaxanthin pigment seems to fine-tune the desired fluorescent hue.

It seems that when it comes to hydrangea colors, there are always more chemical mysteries awaiting a solution. And exploration of the coloring of hydrangea blooms illustrates that metal ions as well as pH play a key role in being able to create designer colors for flowers. Although such chemical manipulation of these colors has been underused in the past, this method may represent a fertile approach to generate novel floral colors for the future.


Do you think your child would find this interesting?

Other ideas you’ll love –


Chromatography Plant Pigments

Chlorofil often hides the other pigments present in leaves. In Autumn, chlorophyll breaks down, allowing xanthophyll en carotene, and newly made anthocyanin, to show their colors.
The mix of pigments in a leaf may be separated into bands of color by the technique of paper chromatography. Chromatography involves the separation of mixtures into individual components. Chromatografie means “color writing.” With this technique the components of a mixture in a liquid medium are separated. The separation takes place by absorption and capillarity. The paper holds the substances by absorption capillarity pulls the substances up the paper at different rates. Pigments are separated on the paper and show up as colored streaks. The pattern of separated components on the paper is called a chromatogram.

Gather leaves from several different plants. WAARSKUWING: Avoid poisonous plants. Autumn leaves from deciduous trees are especially interesting. Sort the leaves by kind (maple, etc.) and color. Review a diagram of a plant cell . Vind die grana en die chloroplaste van die sel.

Safety goggles
Chromatography solvent (92 parts Petroleum ether to 8 parts acetone)
Chromatography paper (or filter paper) about 1 cm x 15 cm
Ethyl alcohol
Fresh spinach
Test tube
Test tube rack
Scissors and Ruler
Fresh leaves of plants
Glass stirring rod
Paper clip
Cork (to fit test tube)
Mortar and pestle
Sand (optional)
10-ml Graduated cylinder

Leaves should be grouped by kind (maple, etc.) and color. Work with a spinach leaf and with one or more other types. WAARSKUWING: Chromatography solvents are flammable and toxic. Have no open flames maintain good ventilation avoid inhaling fumes.

1. Cut a strip of filter paper or chromatography paper so that it just fits inside a 15-cm (or larger) test tube. Cut a point at one end. Draw a faint pencil line as shown in figure 1. Bend a paper clip and attach it to a cork stopper. Attach the paper strip so that it hangs inside the tube, as shown. The sides of the strip should not touch the glass.

2. Tear a spinach leaf into pieces about the size of a postage stamp. Put them into a mortar along with a pinch or two of sand to help with grinding. Add about 5 ml ethyl alcohol to the leaf pieces. Crush leaves with the pestle, using a circular motion, until the mixture is finely ground. The liquid in which the leaf pigments are now for paper chromatography dissolved is called the pigment extract.

3. Use a glass rod to touch a drop of the pigment extract to the center of the pencil line on the paper strip. Laat dit droog word. Repeat as many as 20 times, to build up the pigment spot. LET WEL: You must let the dot dry after each drop is added. The drying keeps the pigment dot from spreading out too much.

4. Pour 5 ml chromatography solvent into the test tube. Fit the paper and cork assembly inside. Adjust it so that the paper point just touches the solvent (but not the sides of the tube). The pigment dot must be above the level of the solvent. Watch the solvent rise up the paper, carrying and separating the pigments as it goes. At the instant the solvent reaches the top, remove the paper and let it dry. Observe the bands of pigment. The order, from the top, should be carotenes (orange), xanthophylls (yellow), chlorophyll a (yellow-green), chlorophyll b (blue-green), and anthocyanin (rooi). Identify and label the pigment bands on the dry strip. Write the species of leaf on the strip as well.
Record the species, external color, and chromatogram pigments in the DATA TABLE of your report sheet.

5. Each pigment has an Rf value, the speed at which it moves over the paper compared with the speed of the solvent.

Rf = Distance moved by the pigment / Distance moved by the solvent

Measure the distance in cm from the starting point (pencil line) to the center of each pigment band. Then measure the entire distance traveled by the solvent. Remember, the starting point for the solvent is also the pencil line and the ending point for the solvent is the top edge of the paper. Do the required divisions and record your Rf values in the DATA TABLE of your report sheet.

6. Wash the mortar and pestle thoroughly, using a little alcohol to remove any remaining pigment.


Bluebell flowers are perennials that come in colors ranging from deep purple to pinks as well as white and blues. They are also known as Wood Hyacinths.

  • Partial sun to partial shade (they grow better out of direct sunlight)
  • Humus-rich, moist and well-drained soil
  • They grow best when planted in shady areas like around trees or underneath shrubs

Devil is in the detail: Evolution of color in plants and animals

Researchers have looked at a species of fish to help unravel one of the biggest mysteries in evolutionary biology.

In many species of plants and animals, individuals from the same population often come in different color variants. But the mystery has remained as to why one color doesn't eventually replace the other through natural selection.

Research published in the Tydskrif vir Evolusionêre Biologie has looked at a species of Central American freshwater fish to look at how different colors are maintained in the species.

Lead researcher, Will Sowersby, a PhD student at Monash University, said the reasons why different color morphs (color variants) existed in a population -- when in theory they should be equally subjected to natural selection -- was still a major question for evolutionary biologists and remained unknown for many species.

"The importance of this work lies in the fundamental question: how and why do variants of the same animal exist in nature," he said.

"Color variants of the same species are a striking example of biological variation, yet the adaptive significance and what evolutionary processes maintain them, remains unknown."

Sowersby said the team looked at a species of fish called the red devil cichlid, which comes in two colors -- one is dark (grey through black with dark patterns) and the other is gold, (yellow through red).

The gold colored fish is genetically dominate but the darker colored fish is much more common.

"With this species, the darker individuals appear to be able to alter the shade of their body color and patterns to better match their environment," he said.

"We wanted to assess whether this had a part to play in how different color morphs (color variants) can exist in a population, and why the gold color fish is rarer."

The researchers filmed the red devil cichlids over both dark and light surfaces. Screenshots were then analysed to measure the amount of change to the shade of the fish's body color. After analysis they found that the darker fish could alter its brightness to match the surface it was on, while the gold colored fish could not.

"These results suggest that differences in the ability to match backgrounds could play a potentially important role in maintaining color frequencies in the wild," Sowersby said.

The research team, including Associate Professor Bob Wong, School of Biological Sciences, and Dr Topi Lehtonen, University of Turku, hope to do more work in this area.

"Given the complexities of color variants in species, more work is needed to understand how differences in coloration might influence the susceptibility of dark and gold individuals to different predators and under different environmental conditions," Sowersby said.


Chromoplasts are found in fruits, flowers, roots, and stressed and aging leaves, and are responsible for their distinctive colors. This is always associated with a massive increase in the accumulation of carotenoid pigments. The conversion of chloroplasts to chromoplasts in ripening is a classic example.

They are generally found in mature tissues and are derived from preexisting mature plastids. Fruits and flowers are the most common structures for the biosynthesis of carotenoids, although other reactions occur there as well including the synthesis of sugars, starches, lipids, aromatic compounds, vitamins, and hormones. [3] The DNA in chloroplasts and chromoplasts is identical. [2] One subtle difference in DNA was found after a liquid chromatography analysis of tomato chromoplasts was conducted, revealing increased cytosine methylation. [3]

Chromoplasts synthesize and store pigments such as orange carotene, yellow xanthophylls, and various other red pigments. As such, their color varies depending on what pigment they contain. The main evolutionary purpose of chromoplasts is probably to attract pollinators or eaters of colored fruits, which help disperse seeds. However, they are also found in roots such as carrots and sweet potatoes. They allow the accumulation of large quantities of water-insoluble compounds in otherwise watery parts of plants.

When leaves change color in the autumn, it is due to the loss of green chlorophyll, which unmasks preexisting carotenoids. In this case, relatively little new carotenoid is produced—the change in plastid pigments associated with leaf senescence is somewhat different from the active conversion to chromoplasts observed in fruit and flowers.

There are some species of flowering plants that contain little to no carotenoids. In such cases, there are plastids present within the petals that closely resemble chromoplasts and are sometimes visually indistinguishable. Anthocyanins and flavonoids located in the cell vacuoles are responsible for other colors of pigment. [1]

The term "chromoplast" is occasionally used to include enige plastid that has pigment, mostly to emphasize the difference between them and the various types of leucoplasts, plastids that have no pigments. In this sense, chloroplasts are a specific type of chromoplast. Still, "chromoplast" is more often used to denote plastids with pigments other than chlorophyll.

Using a light microscope chromoplasts can be differentiated and are classified into four main types. The first type is composed of proteic stroma with granules. The second is composed of protein crystals and amorphous pigment granules. The third type is composed of protein and pigment crystals. The fourth type is a chromoplast which only contains crystals. An electron microscope reveals even more, allowing for the identification of substructures such as globules, crystals, membranes, fibrils and tubules. The substructures found in chromoplasts are not found in the mature plastid that it divided from. [2]

The presence, frequency and identification of substructures using an electron microscope has led to further classification, dividing chromoplasts into five main categories: Globular chromoplasts, crystalline chromoplasts, fibrillar chromoplasts, tubular chromoplasts and membranous chromoplasts. [2] It has also been found that different types of chromoplasts can coexist in the same organ. [3] Some examples of plants in the various categories include mangoes, which have globular chromoplasts, and carrots which have crystalline chromoplasts. [4]

Although some chromoplasts are easily categorized, others have characteristics from multiple categories that make them hard to place. Tomatoes accumulate carotenoids, mainly lycopene crystalloids in membrane-shaped structures, which could place them in either the crystalline or membranous category. [3]

Plastids lining which pollinators visit a flower, as specific colors attract specific pollinators. White flowers tend to attract beetles, bees are most often attracted to violet and blue flowers, and butterflies are often attracted to warmer colors like yellows and oranges. [5]

Chromoplasts are not widely studied and are rarely the main focus of scientific research. They often play a role in research on the tomato plant (Solanum lycopersicum). Lycopene is responsible for the red color of a ripe fruit in the cultivated tomato, while the yellow color of the flowers is due to xanthophylls violaxanthin and neoxanthin. [6]

Carotenoid biosynthesis occurs in both chromoplasts and chloroplasts. In the chromoplasts of tomato flowers, carotenoid synthesis is regulated by the genes Psyl, Pds, Lcy-b, and Cyc-b. These genes, in addition to others, are responsible for the formation of carotenoids in organs and structures. For example, the Lcy-e gene is highly expressed in leaves, which results in the production of the carotenoid lutein. [6]

White flowers are caused by a recessive allele in tomato plants. They are less desirable in cultivated crops because they have a lower pollination rate. In one study, it was found that chromoplasts are still present in white flowers. The lack of yellow pigment in their petals and anthers is due to a mutation in the CrtR-b2 gene which disrupts the carotenoid biosynthesis pathway. [6]

The entire process of chromoplast formation is not yet completely understood on the molecular level. However, electron microscopy has revealed part of the transformation from chloroplast to chromoplast. The transformation starts with remodeling of the internal membrane system with the lysis of the intergranal thylakoids and the grana. New membrane systems form in organized membrane complexes called thylakoid plexus. The new membranes are the site of the formation of carotenoid crystals. These newly synthesized membranes do not come from the thylakoids, but rather from vesicles generated from the inner membrane of the plastid. The most obvious biochemical change would be the downregulation of photosynthetic gene expression which results in the loss of chlorophyll and stops photosynthetic activity. [3]

In oranges, the synthesis of carotenoids and the disappearance of chlorophyll causes the color of the fruit to change from green to yellow. The orange color is often added artificially—light yellow-orange is the natural color created by the actual chromoplasts. [7]

Valencia oranges Citris sinensis L are a cultivated orange grown extensively in the state of Florida. In the winter, Valencia oranges reach their optimum orange-rind color while reverting to a green color in the spring and summer. While it was originally thought that chromoplasts were the final stage of plastid development, in 1966 it was proved that chromoplasts can revert to chloroplasts, which causes the oranges to turn back to green. [7]


Genetic Variation Examples

David G Richardson / Getty Images

Favorable genetic traits in a population are determined by the environment. Organisms that are better able to adapt to their environment survive to pass on their genes and favorable traits. Sexual selection is commonly seen in nature as animals tend to select mates that have traits that are favorable. As females mate more often with males considered to have more favorable traits, these genes occur more often in a population over time.

A person's skin color, hair color, dimples, freckles, and blood type are all examples of genetic variations that can occur in a human population. Examples of genetic variation in plants include the modified leaves of carnivorous plants and the development of flowers that resemble insects to lure plant pollinators. Gene variation in plants often occurs as the result of gene flow. Pollen is dispersed from one area to another by the wind or by pollinators over great distances.

Examples of genetic variation in animals include albinism, cheetahs with stripes, snakes that fly, animals that play dead, and animals that mimic leaves. These variations enable the animals to better adapt to conditions in their environments.