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漫谈无籽西瓜和“三倍体”

 五次方物语 2022-07-02 发布于山东

这首歌的名字是“我喜欢你胜过削好的水果周末的零食延后的死线冰镇西瓜正中间的那一口肆无忌惮的赖床和空调房里盖棉被的感觉但我就是不敢告诉你”。

西瓜是物美价廉的消暑佳品,然瓜子密密匝匝,吃瓜吐籽颇为不美,于是乎无籽西瓜应运而生。虽并不是绝对无籽,但数量稀少,柔嫩可食,效果相当不错。

图一:无籽西瓜育种示意图

通常无籽西瓜的价格要贵一点,但贵有贵的道理。这东西来之不易,大体拢共分三步:第一步,把普通的二倍体西瓜用秋水仙素处理,使之染色体加倍,称为四倍体西瓜;第二步,用二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交,结出三倍体的种子;第三步,把种子种下去,得到三倍体西瓜植株,最终结出无籽西瓜。这一套程序下来,要耽误好几茬收成。

无籽西瓜的奥秘,想必大家都知道。正常的西瓜植株细胞内含有两个染色体组,进行减数分裂时一分为二,形成“单倍体”的配子,然后配子和配子结合,下一代还是二倍体......但三倍体西瓜会在减数分裂时面临难题,一共三个染色体组,咋个分呢?没法分。结果就是“联会紊乱”,无法形成正常的种子,此即“无籽”的由来。

图二:无籽西瓜

注意,这里有一个技术细节。四倍体西瓜在进行减数分裂时要形成多价体,导致育性下降,其花粉的育性尚不足二倍体西瓜花粉的一半,故杂交时应选用二倍体为父本,四倍体为母本,如此则种子产量较大。除此之外,分别选用四倍体和二倍体为父本母本,固然也能得到种子不能成功发育的三倍体,但残存的种子会具有较硬的种皮,严重影响体验。总结一下就是:二父四母,反之则殆。

图三:示意图

你以为这样就能得到无籽西瓜了?naive!还缺一个重要环节。须知果实长大需要生长素,而生长素却来源于种子,如今种子不存,生长素焉附?这是一个看似不可解的死循环。然而万恶的人类啥事儿都能干得出来,用二倍体西瓜的成熟花粉刺激三倍体植株的子房,即可将自身合成生长素的酶体系转移到其中,从而使无籽西瓜顺利成长,最终得以瓜熟蒂落,五刀分尸。

图四:香蕉的花,摄于青岛野生动物园

如此费尽心机得到的无籽西瓜,实应感谢生物技术的进步。但很多人都有一种推崇纯天然的莫名迷思,对“三倍体育种”心存疑虑,其实大可不必。“三倍体”不是新鲜事,它本来就经常出现在你我身边,就像邻家女孩或大姨.......香蕉就是最寻常的“三倍体”植物,和“无籽西瓜”一样,香蕉也没有种子,而且更彻底。不同的是,香蕉的子房本身能产生生长素,不需要像无籽西瓜一样人工刺激。还有芋头,也是三倍体,你啥时候见过芋头结果生籽?它就没那功能。

对于无籽西瓜,有些朋友可能还会注意到“秋水仙素”。没错,这玩意儿有剧毒,二倍体西瓜被它抑制了有丝分裂,染色体停滞在分裂中期,导致了四倍体的产生,这也算是中了毒。不过到这一步,秋水仙素的使命已经完成,功力耗尽,不会再有其它作用。再说了,那是无籽西瓜上一辈的坎儿,中毒不是你大清的铁帽子王,不能世袭罔替,没啥可担心的。

图五:普通小麦

即便不用秋水仙素,植物也很容易因变成四倍体乃至于多倍体。百分之七十以上的禾本科植物都是多倍体,小麦即是三个物种自然杂交形成的异源六倍体,和黑麦杂交后,再染色体加倍,培育出异源八倍体的小黑麦。八倍体就到顶了吗?不,在野生菊中,还发现过十倍体,野生报春花中有十四倍体,令人瞠目结舌。自然界中的三倍体植物也比比皆是,甚至还有五倍体,所以“三倍体育种技术”不但不是逆天行事,那简直就是“道法自然”,顺理成章。

图四:三倍体鲫鱼

相对于多倍体横行的植物界,动物界要稳重、低调得多。不过我们仍然能遇到很多“三倍体”动物,野外暂且不提,只看餐桌就行:淡水的三倍体工程鲫、海边的三倍体栉孔扇贝和三倍体牡蛎,等等,无一不是个大肉多,品质上佳。采用三倍体育种技术,是为了规避因性腺发育而带来的负面影响,以获得更好的食用体验和更大的经济效益。

所以,“三倍体”很可爱,大家不要黑它。

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