杂交物种,科技,动植物
2. 蔬菜杂合体
我们的许多重要食物,都来源于“芸薹属”(Brassica)植物。白菜(B. rapa)为我们创造出了芜菁(turnips),而黑芥(B. nigra)则为我们创造了黑芥末(black mustard)。不同亲缘的甘蓝(B. oleracea)更是为我们创造出了好几种重要的蔬菜,包括西兰花、花椰菜以及孢子甘蓝(brussels sprouts)等。
在这些芸薹类植物之间形成的“双杂合种”也是相当重要的农作物。如果你将白菜与甘蓝相杂合,那么欧洲油菜(B. napus)便诞生了,而它就是榨取加拿大芥花油(Canola)的原料①。而如果你将黑芥与其它两种植物相杂合,芥菜(B. juncea,or leaf mustard)和埃塞俄比亚芥(B. carinata,or Ethiopian mustard)也就横空出世了。
但是,白菜-黑芥-甘蓝的“三杂合种”却没有在自然界被发现。这听起来实在令人羞愧。凭借这些可供食用的先祖,这种“三向杂交”的作物应该能够创造出一种有趣的新植物,或者至少是一种优质的油料作物。
长久以来,在实验室内,科学家们一直都在研究这种杂交体。如果一切基因遗传顺利的话,这种杂交体就应当有54条染色体:20条来自白菜,16条来自黑芥,剩下的18条则来自甘蓝。但是,事实上,这些杂合体往往呈现出相当不稳定的性状。很多杂合体都会缺少某些染色体,有的甚至多出几条染色体,使得最终的数目与理论不符。
2012年,为了创造出这一种“三杂合体”植物,科学家们又进行了一次尝试。这一次,在实验开始时,科学家们首先将欧洲油菜(白菜与甘蓝的双杂合体)与埃塞俄比亚芥(黑芥与甘蓝的双杂合体)做了基因杂交。结果,实验创造出了一种由两倍的甘蓝、一倍的白菜与一倍的黑芥所组成的“三杂合体”。显然,这一作物的比例是不太正确的。
新的实验进展又花费了一代人的努力。为了达成目标,科学家们提出了这样一个想法。他们发现,欧洲油菜与埃塞俄比亚芥的“双杂合种”有些不太稳定,与正常相比,有些卵子内会包藏着两倍的DNA信息。当这些卵子与正常芥菜(白菜与黑芥的双杂合体)的花粉受精后,这些卵子就会分裂形成受精卵,从而使得杂合体的染色体数目恰好正确。
然而,最终这一想法也只是停留在了构想阶段。这种方法的可行性还是相对较低。目前,科学家们创造出来的最好的“三杂合体”有50条染色体,比理论预计的总数少了4条。但是,在创造白菜-黑芥-甘蓝的“三杂合种”时,这仍然被视作是一项巨大的成功。
1. 普通小麦
当面粉与其它东西相掺杂后,它们摇身一变,就能成为面包、糕点和披萨等等。但鲜有人知的是,小麦本身就是一种杂合物。
大约50万年前,拟斯卑尔托山羊草(Aegilops speltoides)与乌拉尔图小麦(riticum urartu)相交合,产生了一种“双杂合体”。大约10万年前,这种杂合体又与节节麦(Ae. tauschii)相交合,从而导致了一种“三杂合体”的诞生。这就是我们今天所说的“普通小麦”(T. aestivum)。
在实验室中,科学家们曾经重演过第二次的杂交培育过程。他们的实验培育出了一种普通小麦的新变异种。在小麦的新培育计划中,这种变异种有可能将大显神威。自19世纪以来,科学家们也一直致力于培育出小麦与黑麦(rye)的杂合作物。这种杂合体被称为“黑小麦”(triticale)。“小麦”(triti)二字表明它的一方长辈“小麦”是小麦属作物(Triticum),而“黑”(cale)字则表明它的另一方长辈“黑麦”隶属于黑麦属植物(Secale)。
今天,黑小麦是一种重要的粮食作物。黑小麦中,大多数的品种都是“三杂合体”,都是“双杂合体”小麦、硬粒小麦(T. durum)与黑麦的杂交后裔。然而,有一些品种却是“四杂合体”,是某种“三杂合体”黑小麦与小麦、黑麦所杂交而产生的后裔。
译注:
①单词“Canola”来源于“Canada Oil Low Acid”四个词的首字母,直译为“加拿大低酸芥花油”。它的前身是欧洲油菜,属十字花科 (Mustard Family)。1970年代,加拿大的科学家把芸苔作了基因改造,去掉里面的糖,并减少其中所含的芥子酸,改良出了第一代的 “低芥子酸芸苔子”。
这种基因改造的菜籽榨出的油油有 “二低一高” 的优点:芥子酸低、糖低、好的油酸 (Oleic Acid) 高,又是不饱和脂肪,是理想的 “健康”油。1979年,加拿大食用油工业,决定为它改名为 “Canola”,美国食品药物管理局 (FDA) 认证为 “安全”。