花朵颜色在有性繁殖情况下由亲代传给子代的遗传变异规律。它对花卉栽培、繁殖、育种、应用等，都具有重要意义。

1856～1863年孟德尔（G.J.Mendel）连续8年的豌豆杂交实验，奠定了花色遗传的理论基础。他将纯系的红花豌豆与白花豌豆杂交，F₁全部开红花。F₁自花授粉所得F₂中，有705株开红花，224株开白花，红花植株与白花植株之比接近于3∶1。孟德尔称F₁表现的红花性状为显性性状，白花性状为隐性性状；F₂显性性状与隐性性状同时分别出现，称为性状分离。1910～1930年德国学者威尔施泰特（Will-statter）和瑞士学者卡勒（Karrer）从大量生物中分离出结晶的类胡萝卜素（carotenoid），存在于植物的花瓣、根、叶和果实中，它包含红色、橙色及黄色，是一大类色素类群，胡萝卜、番茄、南瓜、柿子所特有的颜色，均为类胡萝卜素的产物。其化学结构为异戊二烯的多聚体，通常由8个异戊二烯（四类萜）以头尾相连方式组成，不溶于水，而溶于油脂乙醚，在细胞中多以质体形式存在。至19世纪中期很多人从事色素化学的研究；其中哈布罗尼（J.B.Harborne）在花色素苷的化学结构方面做出了重要贡献。经过130多年的努力，基本查明了花色素的主要化学结构，花色素有类胡萝卜素、类黄酮（flavonoid）和花青素（anthocyanidin）三大类。类黄酮为黄色系色素，其分子结构C₆－C₃－C₆方式结合，易溶于水；花青素的结构和类黄酮相似，都是杂环化合物，依据B环上OH多寡分为天竺葵色素（pelargonidin），呈现橙色；矢车菊色素（cyanidin），呈现红色；飞燕草色素（delphinidin），呈现蓝色。花青素易溶于盐酸等酸性溶液。进入20世纪后，随着色素化学的发展，用生物化学解释花色的研究兴起，初期活跃于这个领域的有翁斯洛斯科特—蒙克里费（Onslow Scott-Moncrieff）等人，主要研究了类黄酮的遗传。这些研究成果不仅成为今天花色生物生化遗传学的基础，而且也成了其后比德尔（Beadle 1945）的基因-酶学说的基础。

在牵牛花的杂交中，也出现了孟德尔豌豆杂交试验的显隐性现象（表1），在白色花与其他色花的杂交中，F₁表现为其他色花是显性，白色花是隐性；在其他色花杂交中，紫色花是显性，红色花是隐性；紫色系与蓝色相似，蓝色系是显性，紫色系是隐性，其顺序是蓝、紫……红、橙红，显性依次递减。但花色遗传较为复杂，在杂交后代中表现不明显显性的居多，如纯系紫茉莉（Mirabilis ialapa），红花品种与白花品种杂交，F₁全部开红色花，不同于任何一个亲本，F₁自交时，F₂出现红花1、粉红2、白花1的分离；又如圆叶牵牛花（I.purpurea），红花品种与白花品种杂交时，F₁也开出粉红色的花，并且F₂的红∶粉红∶白色的比例也为1∶2∶1。F₁都表现为不完全显性。

表1 牵牛花花色的显性与隐性

花色素的形成，花色素在花瓣中的含量和分布等都受基因控制。助色素虽然无色，却往往与花青素形成复合体。助色素的生成与控制色素种类的基因或决定色素含量的基因，都有密切的关系。花青素色调微小变化与花瓣酸性强弱有关，花瓣内部酸性的强弱也受控于基因的指令。在花卉中常常出现有镶嵌花纹的花朵，常是由易变基因引起的。由于上述原因，致使花卉颜色丰富多彩，表现出花色的多样性。

花色素合成的起动和终止完全由基因调控。例如金鱼草的显性白化症基因呈显性N时，合成色素即开始；当基因呈隐性n时，色素合成便停止。有的花卉花色合成同时由双基因控制，如香豌豆，当同时存在两个显性基因C和R时，才能开出紫色花来；如只有一个，都开白色花。C和R两个基因，称作互补基因。紫花地丁的花色遗传较为复杂，从白色到蓝紫色中间有浅蓝紫色等过渡颜色，这是由A和B两组基因相互作用的结果（表2）。有的金鱼草，其花色由3个基因（即P、M、Y基因）控制，这3个基因都参与决定色素含量的过程，当ppmmyy→Ppmmyy→PpMmYy→PpMmyy→PPMmYy→PPMMYy→PPMMYY时，随着显性基因的增加，其花青素的含量也不断增多。但某些花卉相反的随着花色基因的增加，花色素含量相对地减少。例如四倍体金鱼草，当不存在EI基因时花呈浓红色；有一个EI基因时花呈红色；有2个EI基因时花呈淡红色；3个EI基因时花呈微红色；4个EI基因时，花近白色，EI基因对花色素的形成有减退的作用。而香石竹的花色由6个基因控制，其中3个基因决定花色的有无，另外3个基因决定花色的浓淡。大丽花遗传性极为复杂，花色丰富，有黄色、橙色、绯红、象牙色、品红等，其颜色由多个基因控制，Y是控制黄色类黄酮生成的基因，I是影响淡黄色类黄酮生成的基因，H是抑制Y作用的基因。当Y存在时，I的作用被抑制，当H和Y共存时，黄色的类黄酮的生成被抑制。另外有A、B基因，A、B均为制造花色素苷的基因，A基因只生成少量花色素苷，当B基因存在时，则能生成大量花色素苷；Y和A共存时，花青昔的生成受到抑制，当I和A或B的任何一个共存时，天竺葵色素型的花色素苷的生成也受抑制。花色素在花瓣中的分布有时是不均匀的。如报春花只在花瓣尖端带色，已知色素分布不均匀的基因有J、D、G，J基因具有使花青素生成的作用，但这种作用在花瓣基部较弱，因此花朵的中心部分花色较浅，呈粉红色，D和G两个基因有抑制花青素生成的作用，D对花的周围部位起作用，G对花的中心部位起作用，所以具有D基因的花，花瓣前端变白；具有G基因的花，花瓣基部变白的现象。花色素合成的途径也是基因来决定的，当完全显性基因A时，只能生成花青素（红色）；要是隐性基因a时，则只能生成助色素（白色）；基因A呈不完全显性时就会生成花青素和助色素的复合体而变成蓝色（如下图）。紫丁香、蔷薇、报春、香豌豆、蛾蝶花（Schizanthus pinnatus）、倒挂金钟、三色堇等蓝色系的颜色都是这样形成的。健康的花瓣内部通常为酸性。但酸性的强弱，也随基因显隐性而异。如报春，基因为显性R时，花瓣里的pH值为5.2～5.45，表现为红色；当基因为r隐性时，pH值为5.9～6.05，花呈现蓝色。虞美人的P基因，香豌豆的D基因与报春的R基因相似。上面所讲的基因作用是完全固定的，不会轻易改变或发生别的作用，可是有另一类基因，它能频繁地发生突变，称为易变基因，如鸡冠花，正常类型为黄色花，它是受隐性基因a的控制；而红色花则是显性基因A的作用，但a很容易变成A，A也具有容易恢复为a的特性。这种基因显隐性的改变不会引起整个花体的突变，如果突变发生在花体的某个部位，则在该部位发生镶嵌的花纹。由易变基因引起的花色变异，除上述例子外，还有紫茉莉、矮牵牛、金鱼草、桃花、杜鹃花等。

表2 紫花地丁的花色与基因的组合

花色遗传

花色的形成除上述所讲的基因外，还与栽培环境和管理有关，在栽培环境中主要是光线、温度、土壤、肥水等。当日光照射花瓣时，花青素的含量迅速增加。叶红素、类黄酮等的合成也只有在光线条件下才能顺利进行，但过强的光线也往往使色素破坏变质，因此对某些花须适当的控制光量。各种花卉都有其适合的温度范围，一般来说，温度较低，花色素量多，花瓣质量好，但温度过高往往使花瓣变色、色素变质。土、肥、水和管理对花色形成有重要影响，只有基因、环境、管理三者具备时，基因遗传表达才能充分体现。