物种日历 10-29
我没有出轨,只是犯了家族成员都会犯的错……
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你开到过这种阴阳柚子吗?嚯,一个唱红脸,一个唱白脸,戏都被你演完了,怎么不算出轨呢!

阴阳柚子|小红书:@莲

但人家还真没出轨,因为出轨(杂交)了的柚子没办法长成这样:有 " 镶嵌显性 " 遗传特性的植物,才能在杂交后长出异色果实,但柑橘属恰好没有这种遗传特性,再怎么杂交,果肉也只会是同一个颜色

柑橘属植物想长成这样,要么指望包办婚姻(通过嫁接等手段获得的异源嵌合体),要么就是突然的自我(通过突变等途径获得的同源嵌合体),真实情况究竟是哪一种,必须通过测序才能知道准确答案。不过,鉴于柑橘属植物的自然突变率如此之高,我们倾向于认为,这更有可能是突变导致的嵌合体现象。

什么是嵌合体?

" 嵌合体 " 从字面其实不难理解,其英文名 chimera 更加形象。这个名字源自古希腊神话中长着狮头、羊身、蛇尾的怪物奇美拉(Chimera)。如今,在生物学上,嵌合体指的是同一生物体内同时具有多套遗传物质、从而呈现出多种不同性状的现象。

神话中的奇美拉形象 | Lampas Group / wiki commons

最早的嵌合体,是由意大利园艺学家彼得罗 · 那提(Pietro Nati)发现的。1640 年,在佛罗伦萨的一处别墅庄园中,他发现,佛罗伦萨香橼和酸橙的嫁接接头处长出来了一个奇怪的柑橘属果实,看起来像一个把爹妈对半劈开之后、用万能胶黏在了一起的小怪物。这个例子,也体现了柑橘属水果在嵌合体界不可动摇的元老地位!

香橼和酸橙包办婚姻的后代叫 bizzaria,确实挺 bizarre 的…… | Labrina / Wikimedia Commons

现如今,植物界千奇百怪的嵌合体已不足为奇。比如一根枝条上既开红花、又开白花,甚至红白相间的 " 洒金碧桃 ":

共青森林公园里的洒金碧桃 | 上海市林业局

又比如说,嵌合体苹果:

中间的嵌合体仿佛是左右两边的结合 | growingproduce.com

嵌合体葡萄:

会不会一半酸一半甜呢?| glossary.wein.plus

还有嵌合体黄瓜:

……的叶子 | Shubin Saha / University of Kentucky

还有嵌合体辣椒、嵌合体青椒、嵌合体西红柿、嵌合体牛油果……

各种 " 奇美拉 " 们 | Plantpathologycy-Agriculturecy / facebook

现实比出轨更加混乱

柑橘属是嵌合体界的大家族,老粉们想必早就吃过它们的瓜了。

什么,你还没吃过这个瓜?快戳图片上车!

本文开头提到的 " 阴阳 " 柚子,也是柑橘属成员。柑橘属的混乱,一方面因为种间非常容易传粉授粉导致滥交(喂),另一方面则是因为变异率极高导致的高度杂合的遗传特性。这里提供一组对比:柑橘属嵌合体自然发生的概率在 0.02%~3.97%,而香蕉的自然变异率仅只有 0.00002%。

能种一棵 " 阴阳 " 柚子树吗?

你可能会问,如果我留下这个柚子的籽,可以种出更多的阴阳柚子吗?答案是……可以是可以,但并不是 " 种出来 " 的。

这颗柚子的果肉出现了变异,但果肉里的种子是否也出现了这种变异,则要看变异发生在什么阶段的哪个部位。自然的变异在生物体内其实随时都在发生,但如果发生在分化完成的器官内,对植株整体的影响就很有限。只有当变异发生在有分化能力的(如分生组织)细胞内,最终才能形成嵌合体。

原套原体学说(tunica-corpus theory)认为,植物的茎尖分生组织分为三层,由外向内分别记为 L1、L2、L3;三层细胞的分裂方式不同,发生自其中某一层细胞的变异,最终会以不同的嵌合形式出现在植物体上。

变异细胞以不同的形式嵌合,最终形成周缘嵌合体(periclinal chimera)、扇形嵌合体(Sectorial chimera)与周缘区分嵌合体(Mericlinal chimera)| 参考文献 [ 3 ]

麻烦的是,我们食用的柑橘属果实,果肉通常是从L1 层分化来的表皮毛细胞,但种子则多分化自L2 层

柚子红色果肉里的色素一般是番茄红素、类胡萝卜素或花青素的积累。对于白柚子来说,L1 层调控色素积累的基因如果发生突变,就会在局部出现红柚子细胞:如果红柚子细胞足够霸道,就可以把表皮层全占领,变成一整个红柚子,形成 " 周缘嵌合体 "(上面示意图的第 1 种情况);如果红柚子细胞战五渣,无法全灭白柚子细胞,就会形成半红半白的 " 周缘区分嵌合体 "(上面示意图的第 3 种情况)。不过,不管是纯粹的红柚子还是半红半白的柚子,这两种情况下的嵌合体都无法影响种子的遗传信息,毕竟 L1 层的变异对种子没有影响。所以,哪怕收集了这颗柚子里的种子,种下去也只能长出全白的柚子,无法得到阴阳柚子树。

要想种子也发生变异,就必须让变异进入 L2 层。红柚子细胞本来只能进行垂周分裂(也就是沿着同一个层的圆环的方向,不断在这一层上扩张),但如果红柚子细胞足够离经叛道,突然换了一个方向,开始平周分裂(沿垂直圆环的方向,向外或者向里分裂),红柚子细胞就能进入 L2 和 L3 层,形成 " 扇形嵌合体 "(上面示意图的第二种情况)。

" 扇形嵌合体 " 有可能影响生殖细胞的遗传信息,但并不等于它结出的种子就能表现出这种变异。具体来说,结出阴阳柚子的那棵树,它的确有可能产生具有变异遗传信息的花粉和雌配子体;但嵌合体本质,是植株体内同时具有两套遗传信息,且同时进行了表达。经有性生殖结合产生的种子,就算爹妈是嵌合体,也只能有一套遗传信息(而非两套)。所以,嵌合体爹妈,仍然生不出阴阳的儿。

千奇百怪的柑橘突变扇形嵌合体 | 参考文献 [ 1 ]

好在,虽然有性繁殖行不通,但园艺学家有自己的办法。对于结出了这颗阴阳柚子的那棵树,即便变异仅发生在 L1 层,园艺学家依然可以通过扦插等营养繁殖方法,将这个变异保留下来。事实上,很多柑橘属植物品种的选育,都是通过嵌合体芽变选种完成的。

所以,还是不要做自己种阴阳柚子树的美梦了。与之相比,我们倒不妨畅想一下——万一哪天育种专家们看上了这个性状呢!

参考文献

[ 1 ] 张敏 ( 2006 ) 柑橘果实扇形嵌合体的分离及两组嫁接嵌合体的遗传研究 [ 博士学位论文 ] . 武汉 : 华中农业大学

[ 2 ] 李天菲 等 . ( 2002 ) 湖北大学学报:自然科学版 .  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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