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你開到過這種陰陽柚子嗎?謔,一個(ge) 唱紅臉,一個(ge) 唱白臉,戲都被你演完了,怎麽(me) 不算出軌呢!
陰陽柚子|小紅書(shu) :@蓮
但人家還真沒出軌,因為(wei) 出軌(雜交)了的柚子沒辦法長成這樣:有“鑲嵌顯性”遺傳(chuan) 特性的植物,才能在雜交後長出異色果實,但柑橘屬恰好沒有這種遺傳(chuan) 特性,再怎麽(me) 雜交,果肉也隻會(hui) 是同一個(ge) 顏色。
柑橘屬植物想長成這樣,要麽(me) 指望包辦婚姻(通過嫁接等手段獲得的異源嵌合體(ti) ),要麽(me) 就是突然的自我(通過突變等途徑獲得的同源嵌合體(ti) ),真實情況究竟是哪一種,必須通過測序才能知道準確答案。不過,鑒於(yu) 柑橘屬植物的自然突變率如此之高,我們(men) 傾(qing) 向於(yu) 認為(wei) ,這更有可能是突變導致的嵌合體(ti) 現象。
什麽(me) 是嵌合體(ti) ?
“嵌合體(ti) ”從(cong) 字麵其實不難理解,其英文名chimera更加形象。這個(ge) 名字源自古希臘神話中長著獅頭、羊身、蛇尾的怪物奇美拉(Chimera)。如今,在生物學上,嵌合體(ti) 指的是同一生物體(ti) 內(nei) 同時具有多套遺傳(chuan) 物質、從(cong) 而呈現出多種不同性狀的現象。
神話中的奇美拉形象 | Lampas Group / wiki commons
最早的嵌合體(ti) ,是由意大利園藝學家彼得羅·那提(Pietro Nati)發現的。1640年,在佛羅倫(lun) 薩的一處別墅莊園中,他發現,佛羅倫(lun) 薩香櫞和酸橙的嫁接接頭處長出來了一個(ge) 奇怪的柑橘屬果實,看起來像一個(ge) 把爹媽對半劈開之後、用萬(wan) 能膠黏在了一起的小怪物。這個(ge) 例子,也體(ti) 現了柑橘屬水果在嵌合體(ti) 界不可動搖的元老地位!
香櫞和酸橙包辦婚姻的後代叫bizzaria,確實挺bizarre的…… | Labrina / Wikimedia Commons
現如今,植物界千奇百怪的嵌合體(ti) 已不足為(wei) 奇。比如一根枝條上既開紅花、又開白花,甚至紅白相間的“灑金碧桃”:
共青森林公園裏的灑金碧桃 | 上海市林業(ye) 局
又比如說,嵌合體(ti) 蘋果:
中間的嵌合體(ti) 仿佛是左右兩(liang) 邊的結合 | growingproduce.com
嵌合體(ti) 葡萄:
會(hui) 不會(hui) 一半酸一半甜呢?| glossary.wein.plus
還有嵌合體(ti) 黃瓜:
……的葉子 | Shubin Saha / University of Kentucky
還有嵌合體(ti) 辣椒、嵌合體(ti) 青椒、嵌合體(ti) 西紅柿、嵌合體(ti) 牛油果……
各種“奇美拉”們(men) | Plantpathologycy-Agriculturecy / facebook
現實比“出軌”更加混亂(luan)
柑橘屬是嵌合體(ti) 界的大家族,日曆老粉們(men) 想必早就吃過它們(men) 的瓜了。
本文開頭提到的“陰陽”柚子,也是柑橘屬成員。柑橘屬的混亂(luan) ,一方麵因為(wei) 種間非常容易傳(chuan) 粉授粉導致濫交(喂),另一方麵則是因為(wei) 變異率極高導致的高度雜合的遺傳(chuan) 特性。這裏提供一組對比:柑橘屬嵌合體(ti) 自然發生的概率在0.02%~3.97%,而香蕉的自然變異率僅(jin) 隻有0.00002%。
下載進度80%的葡萄柚 | reddit.com
能種一棵“陰陽”柚子樹嗎?
你可能會(hui) 問,如果我留下這個(ge) 柚子的籽,可以種出更多的陰陽柚子嗎?答案是……可以是可以,但並不是“種出來”的。
這顆柚子的果肉出現了變異,但果肉裏的種子是否也出現了這種變異,則要看變異發生在什麽(me) 階段的哪個(ge) 部位。自然的變異在生物體(ti) 內(nei) 其實隨時都在發生,但如果發生在分化完成的器官內(nei) ,對植株整體(ti) 的影響就很有限。隻有當變異發生在有分化能力的(如分生組織)細胞內(nei) ,最終才能形成嵌合體(ti) 。
原套原體(ti) 學說(tunica-corpus theory)認為(wei) ,植物的莖尖分生組織分為(wei) 三層,由外向內(nei) 分別記為(wei) L1、L2、L3;三層細胞的分裂方式不同,發生自其中某一層細胞的變異,最終會(hui) 以不同的嵌合形式出現在植物體(ti) 上。
變異細胞以不同的形式嵌合,最終形成周緣嵌合體(ti) (periclinal chimera)、扇形嵌合體(ti) (Sectorial chimera)與(yu) 周緣區分嵌合體(ti) (Mericlinal chimera)| 參考文獻[3]
麻煩的是,我們(men) 食用的柑橘屬果實,果肉通常是從(cong) L1層分化來的表皮毛細胞,但種子則多分化自L2層。
柚子紅色果肉裏的色素一般是番茄紅素、類胡蘿卜素或花青素的積累。對於(yu) 白柚子來說,L1層調控色素積累的基因如果發生突變,就會(hui) 在局部出現紅柚子細胞:如果紅柚子細胞足夠霸道,就可以把表皮層全占領,變成一整個(ge) 紅柚子,形成“周緣嵌合體(ti) ”(上麵示意圖的第1種情況);如果紅柚子細胞戰五渣,無法全滅白柚子細胞,就會(hui) 形成半紅半白的“周緣區分嵌合體(ti) ”(上麵示意圖的第3種情況)。不過,不管是純粹的紅柚子還是半紅半白的柚子,這兩(liang) 種情況下的嵌合體(ti) 都無法影響種子的遺傳(chuan) 信息,畢竟L1層的變異對種子沒有影響。所以,哪怕收集了這顆柚子裏的種子,種下去也隻能長出全白的柚子,無法得到陰陽柚子樹。
要想種子也發生變異,就必須讓變異進入L2層。紅柚子細胞本來隻能進行垂周分裂(也就是沿著同一個(ge) 層的圓環的方向,不斷在這一層上擴張),但如果紅柚子細胞足夠離經叛道,突然換了一個(ge) 方向,開始平周分裂(沿垂直圓環的方向,向外或者向裏分裂),紅柚子細胞就能進入L2和L3層,形成“扇形嵌合體(ti) ”(上麵示意圖的第二種情況)。
“扇形嵌合體(ti) ”有可能影響生殖細胞的遺傳(chuan) 信息,但並不等於(yu) 它結出的種子就能表現出這種變異。具體(ti) 來說,結出陰陽柚子的那棵樹,它的確有可能產(chan) 生具有變異遺傳(chuan) 信息的花粉和雌配子體(ti) ;但嵌合體(ti) 本質,是植株體(ti) 內(nei) 同時具有兩(liang) 套遺傳(chuan) 信息,且同時進行了表達。經有性生殖結合產(chan) 生的種子,就算爹媽是嵌合體(ti) ,也隻能有一套遺傳(chuan) 信息(而非兩(liang) 套)。所以,嵌合體(ti) 爹媽,仍然生不出陰陽的兒(er) 。
千奇百怪的柑橘突變扇形嵌合體(ti) | 參考文獻[1]
好在,雖然有性繁殖行不通,但園藝學家有自己的辦法。對於(yu) 結出了這顆陰陽柚子的那棵樹,即便變異僅(jin) 發生在L1層,園藝學家依然可以通過扡插等營養(yang) 繁殖方法,將這個(ge) 變異保留下來。事實上,很多柑橘屬植物品種的選育,都是通過嵌合體(ti) 芽變選種完成的。
所以,還是不要做自己種陰陽柚子樹的美夢了。與(yu) 之相比,我們(men) 倒不妨暢想一下——萬(wan) 一哪天育種專(zhuan) 家們(men) 看上了這個(ge) 性狀呢!
參考文獻
[1] 張敏 (2006) 柑橘果實扇形嵌合體(ti) 的分離及兩(liang) 組嫁接嵌合體(ti) 的遺傳(chuan) 研究 [博士學位論文]. 武漢: 華中農(nong) 業(ye) 大學
[2] 李天菲 等. (2002) 湖北大學學報:自然科學版. 24(1):6
[3] Srivastava LM (2002) Plant growth and development: hormones and environment. Elsevier
[4] Ohtsu et al. (1994) Jpn. J. Phytopathol. 60(1):20-26
作者:蒜了
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