蔬果:为什么现实中没见过方形的蔬果?是因为不好吃吗?专家来为你解答
幻想一下,你漫步在当地杂货店的农产品街道上,发现各种各样令人眼花缭乱的西红柿,还会发现有樱桃形葡萄和梨形苹果,当然还有许多的蔬果也是如此,例如黄瓜、土豆、南瓜和绿叶蔬菜等,你会选择尝一尝吗?如果在现实中也有这样的蔬果,这些蔬果的颜色、形状和大小肯定都不是自然选择的结果,而是人类选择的结果。
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几千年来,农民和植物育种专家发现了水果和蔬菜中许多有用的突变——更加的美味、更好的产量和新颖的形状,并且通过传统的育种技术保留了这些性状。这是一个十分缓慢的过程,但如果你跨越不同的品种足够多的话,最终你可能就会创造出一个足够新颖、足够有市场的东西,足以被称为自己的新品种。
随着基因图谱的逐步完善,对这种缓慢而稳定的传统育种过程将会起到极大的推动性作用。如果有一个番茄或者黄瓜基因组在手,那么植物育种人员就不需要耗费几个月的时间观察番茄植株的果实到底是梨形的还是圆形的。相反,他们可以在幼苗的DNA中寻找出能指定特定果实形状、大小和颜色的标记。这种“标记辅助选择”技术有助于缩短传统植物育种过程的年限。
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埃丝特·范德克纳普及其团队处于基因研究的最前沿,在她佐治亚大学的实验室里,一位博士后和一位本科生将西红柿切成两半,放在平板扫描仪上,以测量不同基因组合产生的精确形状和大小,从而研究一种植物的DNA是如何引导其果实像温室黄瓜一样长,或者像番茄一样圆。
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在2018年11月9日发表的“Nature Communications”杂志上的一篇论文中写道,范德克纳普宣布发现了两个基因家族,这些基因似乎在水果和蔬菜变得圆或长的过程中起着关键性的作用。从技术上讲,水果和蔬菜是植物的可食用器官,这些器官是通过细胞分裂而生长和发育的。
范德克纳普解释说:要想形成一个特定的形状,就像一个长的或圆的形状,就需要一个特定的细胞分裂模式,要么是细胞水平分裂,要么是垂直分裂。
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也可以这样理解,一个器官细胞的水平分裂越多,他们就越会横向的积累组织,从而产生一个更胖、更圆的果实。范德克纳普和她的同事在番茄基因组中发现了一种叫做OVATE的特定基因,它似乎是肩负着制造蛋白质,并且告诉细胞以垂直方式分裂的任务。当有众多的细胞从一边分裂到另一边时,这样的生长模式就会产生出一个拉长的果实,OVATE就是樱桃形番茄和梨形番茄的区别所在。
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野生的番茄就像是在秘鲁、厄瓜多尔和墨西哥发现的本地品种一样,总是显得又小又圆的。范德克纳普说,这意味着梨形和其它拉长的西红柿都是后来所出现的变异。早在20世纪30年代,植物生物学家就称这种伸长突变为OVATE了,但对其背后的实际遗传机制却是一无所知。
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由于范德克纳普已经确认了OVATE蛋白会和另一个称为TRMS的蛋白质家族发生相互作用,它们为使用标记辅助选择的植物育种者提供了另一个方法。如果OVTE和TRM标记同时存在,那就可以确定果实会被拉长。如果其中的一个失踪了,它就会恢复原状。范德克纳普表示,这将会加快育种的进程,让种植者关注更加棘手的特性,比如产量和抵抗害虫的能力,但是这些性状不太可能只与一两个基因有关。
那么现在问题来了,植物遗传学的这些进步是否意味着现在的产品很快就会存在有方形西红柿或者金字塔状的南瓜?范德克纳普表示,这不太可能,原因不是由于技术的缺陷,因为这些突变是自然发生的,所以它们可以在实验室中被分离和复制,原因在于番茄的基因组中存在有大量的奇怪突变,这些突变将会导致番茄的形状看起来十分的怪异。
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