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倍性改变让你吃水果不吐籽

已有 3307 次阅读 2018-7-31 10:54 |系统分类:科普集锦

 

我们吃的大多数水果,都是有籽水果,如西瓜、葡萄等,往往在食用后需要吐籽,很多人就觉得这样很麻烦,况且有籽水果对小孩和牙齿不好的老人来说很不方便,他们往往都会选择避开这些水果,长此以往,人们就会因水果摄入偏好而出现缺乏某些营养元素的症状。夏天人们经常会通过食用西瓜来防暑解渴,但是西瓜不但籽多,而且籽还难剥落,科学家就开始研究怎样才能使像西瓜这样的有籽水果变成无籽水果呢?一旦成功,岂不是变成入口即化,人人都可以食用了。

 


从植物学的角度来说,籽粒就是果实里面包裹着的种子。当种子开始发育时,整个子房也随之发育,水和营养物质不断增加,最后成为我们吃到的水果,而种子就储藏在果实中。有籽水果中,若种子不发育,就无法刺激子房的形成,也就是不能形成果实。在了解了果实和种子形成的过程后,科学家就设想,若能阻止种子发育,而又不影响果实的正常形成,那么就可以得到无籽水果了,于是科学家就踏上了生产无籽水果的征途。

 

植物的生长离不开激素的刺激,生长素和赤霉素是最常见的两大类生长激素,能够促进果实的生长发育。而在激素刺激的过程中,植物自身控制发育的相关基因必然发生了变化,才使得表型同样发生了变化。那么,通过一定方法为果实提供生长激素,同时又抑制种子发育过程中的关键基因,使其不能正常发育,就能够获得无籽水果了。

 

无籽西瓜是通过杂交手段获得的。普通西瓜为二倍体植物,在幼苗期用秋水仙素进行处理,二倍体加倍成为四倍体(4n=44),这种四倍体西瓜能正常开花结果,种子也能正常萌发成长,将它与二倍体西瓜植株进行杂交,得到含有3 个染色体组的西瓜种子,种植该种子就得到三倍体西瓜植株。生物学上,三倍体在减数分裂过程中会发生染色体联会紊乱,不能形成正常的生殖细胞,当三倍体植株开花时,需要授于正常二倍体植株成熟的花粉刺激子房发育成果实,最终形成无籽西瓜。而在这一系列倍性变化的过程中,基因也发生了变化,才导致染色体组跟着变化。

 

无籽葡萄也是通过为果实施用植物激素,抑制种子的发育来获得的。像无籽巨峰葡萄,不仅有较高的无核率,果实大小还在原来的基础上增加了不少。另有一些葡萄品种,如‘京可晶’‘大粒红无核’等,则是由于其自身的基因变异,导致果实没有形成籽粒。

 

目前,无籽水果已经成为人们水果品种的首选,市面上出售的无籽水果不但营养价值高,而且吃起来方便,深得人们的喜爱。

柑橘也有无核的现象,这是由于它们的果枝在芽期受到外界刺激而发生了变异,造成种子不能发育,但果实本身发育正常。这种枝条通过扦插、嫁接等繁育后,就可以结出无籽柑橘。菠萝、香蕉也是无籽水果,其中菠萝的产生是由于不能自花授粉结实,而香蕉本身就是三倍体植株,自然也不会产生种子。无籽番荔枝和番茄则是控制种子的基因发生了变异而形成的。


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本文摘编自王友华等著基因变迁史》一书

王友华,男,1983年7月出生,中国农业科学院生物技术研究所科技管理处副处长,主要从事科技管理、知识产权研究、科学普及等工作,作为“转基因科普系列丛书”的主要完成人之一获科技部2013年全国优秀科普作品奖,作为《转基因-给世界多一种选择》的主要完成人之一获科技部2014年全国优秀科普作品;获2015年中国农业科学院科研管理优秀论文奖。


《基因变迁史

王友华等著

北京:科学出版社,2018.3

ISBN 978-7-03-035246-0

责任编辑:李 迪


《基因变迁史》以基因为主线贯穿全文,分为四章。从解读基因和基因变化类型入手,讲述了基因变迁在大自然中各种生物体的生命过程中所起到的决定性作用,进一步描绘了现代社会中人类利用生物技术、通过改造基因来获取新的生物体或者新产品的案例,最后展望了未来基因变迁将给人类带来的福祉。


(本期编辑:王芳)


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