无籽西瓜:我的瓜生很清白
主笔:于梅君
炎炎盛夏,啃一口爽甜无籽的西瓜,绝对是种享受。但网络上流传的“无籽西瓜用避孕药处理”“含有大量激素不能吃”等说法,让不少“吃瓜群众”心有疑虑。西瓜无籽的真相到底如何?
打避孕药?无籽西瓜“背锅”好多年
近年来,关于无籽西瓜的谣言在网络上甚嚣尘上。一些不明真相的网友,在社交媒体上转发着“无籽西瓜是用避孕药处理的,含有大量激素,吃了会危害健康”这样的言论,不少人在购买西瓜时,看到无籽瓜都会犹豫再三,甚至直接放弃购买。
为何总有人把无籽西瓜和避孕药挂钩?这种谣言的产生,很可能源于对“无籽”概念的误解。部分人想当然地认为,让植物“绝育”,可能需要类似给人用的避孕药。
这是完全错误的联想。植物的繁殖机制与动物截然不同,现代育种学早就发展出安全高效的技术来解决“无籽”问题,根本无需借助人类的药物。
中国农业科学院的专家也明确表示:无籽水果与避孕药毫无关系。虽然说合理使用赤霉素等植物生长调节剂(俗称植物激素),是生产无籽瓜果的方法之一,但它们并不是避孕药。
更重要的是,使用避孕药并不能生产出无籽水果。 人用避孕药属于动物激素类物质,只有在进入人体后,才能被响应识别,使精细胞和卵细胞无法结合形成受精卵,从而达到避孕目的。
但植物体内缺乏相应的受体及信号途径,由动物激素制成的避孕药是无法被植物识别的,因此,给西瓜打避孕药,就像给石头打营养针——纯属无效操作。
秋水仙素:植物育种领域的“魔法师”
既然避孕药传言是无稽之谈,那无籽西瓜是如何培育成的?这就不得不提“神秘魔法师”——秋水仙素。
就像哈利·波特的魔法棒能变出各种神奇东西一样,秋水仙素能改变植物的染色体结构,让普通植物摇身一变,成为拥有优良性状的新品种,在农业和园艺领域立下了汗马功劳。
秋水仙素最早是从百合科植物秋水仙里提取出来的,属于生物碱家族。用秋水仙素处理一下植物,就能让植物的染色体数目加倍,创造出多倍体植株。
这些多倍体植株就像是被施了魔法,长得特别大,就像巨人一样；可孕性低,不太容易结出种子；适应能力还特别强,就像超级战士一样。
不过,秋水仙素看上去普普通通,却是有着剧毒的“危险分子”,实验操作时,科研人员都得小心翼翼,戴上手套、口罩,防止它“伤人”。
秋水仙素“捣乱”,普通瓜长成大块头
那么,在培育无籽西瓜的舞台上,秋水仙素是如何施展魔法的呢?
首先,你得知道,就像我们人类有23对染色体一样,植物细胞里也有染色体。咱们平时吃的西瓜,一般都是“2倍体”植物,两组染色体就像是一对双胞胎,分别来自“妈妈”和“爸爸”。
在植物细胞分裂这个热闹的“大派对”上,原本有一个重要的“舞者”——纺锤体,它就像一个精准的“小推车”,在细胞分裂时,它会把染色体整齐地拉到细胞的两极,让新形成的细胞能拥有正确数量的染色体,就像把一群小朋友准确地分配到两个不同的游乐区。
可秋水仙素一出现,就像一个捣蛋鬼闯入了派对。它会悄悄地干扰纺锤体的形成,阻止纺锤丝的合成。
没有了纺锤丝这个“小推车”帮忙,染色体就像一群迷路的小朋友,无法被拉到细胞的两极,只能都留在新细胞的细胞核里。这样一来,经过秋水仙素处理后的细胞,染色体数目就加倍了。
原本的二倍体西瓜摇身一变,成了四倍体西瓜,也就是说,它的体细胞里,“染色体仓库”扩容,含有四个染色体组,植株、叶片、气孔等都显著增大,就像一个原本瘦小的人,突然长成了壮汉。而且,这个四倍体西瓜是能正常开花结果产生种子的。
一起见证无籽西瓜的诞生“魔法”
此时,科学家就像一群技艺高超的“导演”,将四倍体西瓜作为母本,二倍体西瓜作为父本,安排了一场特殊“婚礼”。
四倍体西瓜产生的配子中,含有两个染色体组；二倍体西瓜产生的配子中,含有一个染色体组,它们就像两个来自不同家族的小伙伴,手拉手结合在一起,形成拥有33条染色体的三倍体西瓜,就是市场上卖的无籽西瓜。
那么,三倍体西瓜为啥没有种子呢?这要从染色体的配对和分离这个“神秘舞蹈”说起。
我们知道,在有性生殖过程中,生物体的细胞,需要通过减数分裂产生配子,而减数分裂的一个重要前提是染色体能够成双配对,就像两个好朋友手拉手一样。
但是,三倍体西瓜的体细胞中含有三个染色体组,这就好比三个小朋友,在跳舞的时候,怎么都找不到合适的配对伙伴。
因此,在减数分裂时,染色体无法正常配对和分离,导致不能形成正常的配子,也就无法产生种子,或仅仅结出一点点白色的瘪籽。
“三倍体西瓜没有繁殖能力,不能产生种子,这是由它的染色体数目决定的,和激素、避孕药都没有关系。”中国农业大学的一位植物学教授解释,“在无籽西瓜培育过程中,使用的秋水仙素等物质,都是在植物生长的特定阶段使用,经过一系列代谢和转化,最终在西瓜中几乎不会残留,对人体不会造成任何不良影响。”
技术突破:无籽西瓜进入“自繁殖时代”
很多时候,无籽西瓜靠三倍体技术培育,就像给育种戴上了“枷锁”。
二倍体与四倍体西瓜杂交,操作繁琐还易出错。更要命的是,它对西瓜基因型极为挑剔,如同一把钥匙只能开特定的锁。许多有优良性状的西瓜品种,因基因型不匹配,只能被“拒之门外”,育种效率和品种多样性严重受限。
2024年10月,西北农林科技大学袁黎教授课题组在《Nature Plants》发表重磅论文,给无籽西瓜乃至其他无籽果实育种带来颠覆性变革。
袁黎教授课题组宛如科研“魔法师”,成功研发出能自我繁殖的通用型二倍体无籽西瓜诱导体系。这个体系就像是一个神奇的“魔法盒”,打破了传统育种方法的基因型限制。
它的神奇之处在于自我繁殖,无需像传统方法那样不断找新材料、用新技术维持育种。而且通用性强,不管西瓜基因型如何,结合诱导体系,很快就能培育出更多无籽瓜,而且更甜、保鲜期更长、抗病性更强。
该成果不仅惠及无籽西瓜,还为其他无籽果实作物育种打开了新大门,有望让无籽育种从“年年杂交”迈入“一种永逸”的新纪元。
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