像玉米、似小麥--奇異的雜交

來源：《科技日報》

    遠(yuǎn)看像玉米，近看像小麥，它到底是什么？

　　乍看像玉米，仔細(xì)一瞧像豌豆，它又是什么？

　　……………

　　小麥和玉米，豌豆和玉米，這些絲毫不相干的作物，卻能夠孕育出新的物種，你信嗎？

　　可，這一切在深圳的一家實(shí)驗(yàn)室和陜西蒲城的一塊鹽堿地變成了現(xiàn)實(shí)。

　　奇特雜交

　　深圳實(shí)驗(yàn)室：毫不相干的物種組合出各種奇特植物

　　在深圳一家實(shí)驗(yàn)室，一株玉米長得彎彎曲曲，既像玉米，又像豌豆，這就是豌豆和玉米雜交的后代；一個玉米棒上，子粒有玉米粒的顏色，卻長著似小麥的顆粒，這是小麥和玉米雜交的后代……

　　有人肯定想到了是雜交。對，這就是雜交，但我們一般說的雜交往往都是同一個物種之間不同品系進(jìn)行雜交，比如說雜交玉米、雜交水稻、雜交小麥，這都很正常，但是跨物種之間的雜交，絕對是讓人耳目一新。從遠(yuǎn)處，看似一個玉米，走近卻發(fā)現(xiàn)，它和玉米存在著極大區(qū)別，每一顆子粒，都有著小麥粒的明顯特征，這讓每一個看過的人不由地感嘆，小麥、玉米各自劃歸到不同屬種。它們怎么能夠雜交，并且繁育出下一代呢？讓人更吃驚、更奇怪的是大白菜和蘑菇的結(jié)合，一個是菌類，一個是長葉的植物，這兩樣?xùn)|西怎么可能雜交在一起呢？但這樣的奇跡就是發(fā)生了，雜交后的白菜葉子已不再鮮綠。

　　陜西蒲城鹽堿地：昔日不毛之地，今日綠色一片

　　在深圳實(shí)驗(yàn)室里，孕育出的奇特植物，只是實(shí)驗(yàn)的一小部分，就在陜西蒲城縣，大片鹽堿地卻長出了莊稼。在陜西蒲城，10多萬畝的鹽堿地，常年以來，多數(shù)都荒著，可是從2007年起，卻有一塊地種起了玉米。在另一塊鹽堿地里卻長著貌似水稻和高粱的奇特植物，說它是水稻，可它終生都生長在旱地里，即便在水稻關(guān)鍵的抽穗期間，這種植物也不需要灌水，這就是水稻和耐干旱的高粱雜交的后代。

　　過去，鹽堿地因?yàn)檫^高的鹽分濃度，只有極個別的草能夠耐鹽堿而生長，而此時，鹽堿地里長出大片的莊稼，這麥粒樣的玉米，和終生都不用灌水的旱稻，一系列的不可思議，讓人迫切去探尋它背后的神奇和故事。

　　專家連線

　　朱培坤：深圳市百綠生物染色體雜交研究所所長

　　記者：因何結(jié)緣跨物種作物雜交？

　　朱培坤：30年前，我還是復(fù)旦大學(xué)一名教師。那時，上海的青菜都受到了病毒性疾病的威脅。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)時的人們，對于這危害蔬菜的病毒性疾病束手無策。青菜得了病毒性疾病，就像人得了癌癥一樣。雖然可以研發(fā)出相應(yīng)的藥物，達(dá)到一定的治療效果。但是，給青菜用上抗病毒藥物，那青菜的價格就會大漲，結(jié)果只能讓上海的百姓更吃不起青菜。我當(dāng)時就有一個想法，是不是可以改變這個蔬菜的遺傳結(jié)構(gòu)，從而使得這個病毒無法感染。

　　記者：是什么神奇的方法，讓青菜帶上了大蒜味？

　　朱培坤：通常說的基因和分子雜交，是單基因或多基因雜交，而我們采用了染色體片段雜交。對于這種跨種間植物雜交方式，就是想辦法把它們的細(xì)胞壁砸掉，然后讓細(xì)胞液融合在一起，這樣就能夠完成雜交過程。說起來簡單，做起來太不容易了，讓兩個非親非故的物種，大蒜和青菜進(jìn)行雜交，就相當(dāng)于要把油和水融合起來。

　　就這樣思考、探索、實(shí)踐，走過了足足20年。直到2001年，我似乎找到了游刃有余的辦法，將染色體剪裁一塊，放到所需要的物種中，讓它去影響新的物種。

　　記者：效果怎樣？

　　朱培坤：當(dāng)大蒜和青菜雜交成功以后，我做過一個實(shí)驗(yàn)，把傳播病毒的一個重要載體蚜蟲，放到這個雜交成功的大蒜青菜的葉面上，蚜蟲就拼命跑、拼命逃。大蒜和青菜本是兩個風(fēng)馬牛不相及的物種，可我居然讓青菜帶上了大蒜味兒。

　　記者：20年后，怎么想起將玉米和豌豆、玉米和小麥聯(lián)系起來了？

　　朱培坤：豌豆是雙子葉植物綱，玉米是單子葉植物綱，它們只是同屬于植物界，單就種子來說，豌豆的種子可以分開兩半，而玉米種子就是一個整體。豌豆的一些性狀特征比較明顯，特別它是彎彎曲曲的，這樣，更容易觀察到下一代是否遺傳了豌豆的特征。另外它的營養(yǎng)含有豐富的豆科蛋白。于是，把豌豆的染色體剪輯一段，放到玉米的細(xì)胞中，讓它在玉米的體內(nèi)生存、生長，以便產(chǎn)生一個既具備豌豆特征，又具備玉米特征的后代。

　　記者：產(chǎn)量咋樣？

　　朱培坤：跨物種雜交，似乎前途一片光明，可是，一粒雜交后的種子，再次種植下去，卻只能結(jié)出少量的種子。找來找去，原來是被動了手術(shù)的細(xì)胞里，染色體的排列混亂了，無法發(fā)揮全部功能，只能結(jié)出少量的果實(shí)。通過外在的刺激，加快了細(xì)胞內(nèi)染色體各自歸位的速度，更有秩序，再次種下去的果實(shí)量就有了大幅度提高。

　　黨高冰：陜西省浦城縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心主任

　　記者：豌豆-玉米、小麥-玉米組合在鹽堿地里長勢咋樣？

　　黨高冰：比想象的好，過去，在鹽堿地里幾乎寸草不生，自從2007年開始種這種新的組合，現(xiàn)在鹽堿地里一片綠油油。神奇的是，鹽堿地不需經(jīng)過任何洗鹽，曬鹽等處理，直接播下這些特殊的種子，長出來的植株遠(yuǎn)看像玉米，但顆粒又不像玉米，有點(diǎn)像小麥和豌豆的籽粒。

　　記者：種子像玉米還是小麥？

　　黨高冰：像小麥的顆粒。這種奇特的組合，以玉米為受體，小麥、豌豆、大米草為供體，將小麥、豌豆、大米草等作物的染色體片段導(dǎo)入玉米種子體內(nèi)。出苗后，既表現(xiàn)出玉米的形狀，又像豌豆苗一樣彎彎曲曲。籽粒卻像小麥的顆粒一樣飽滿圓潤。

　　記者：這些新組合物種的口感和營養(yǎng)價值如何？

　　黨高冰：吃起來的口感也不單純是玉米的味道，而有幾分小麥和豌豆的香甜，營養(yǎng)價值也比玉米高出了一些。我們曾經(jīng)做過一個實(shí)驗(yàn)，將普通的玉米顆粒與豌豆?玉米組合的顆粒放在一起去喂鴿子，鴿子先吃掉的是豌豆?玉米組合的顆粒，而剩下普通玉米顆粒。將豌豆?玉米組合的顆粒磨成豆?jié){，口感比單純玉米糊好了許多。西北農(nóng)林科技大學(xué)的專家教授檢測發(fā)現(xiàn)，這種組合的營養(yǎng)價值也比普通玉米高。

　　謎底揭曉

　　染色體片段雜交圓了不同物種間“聯(lián)姻”的夢

　　原來，朱教授是用染色體雜交的方法，把一種植物細(xì)胞中染色體片段導(dǎo)入另外一種植物的細(xì)胞，讓兩種不同種類的染色體在一定條件下，在同一細(xì)胞中發(fā)生雜交，產(chǎn)生新型的雜交染色體，培育出新的品種。通過這種方法，把耐鹽堿地的大米草和玉米進(jìn)行染色體雜交，培育出適應(yīng)鹽堿地的大米草?玉米，在陜西得到大面積推廣。

　　這種跨種間的雜交，到底有什么好處？

　　其實(shí)人類這么多年來一直在進(jìn)行嘗試，如果能夠更多、更好實(shí)現(xiàn)生物之間的這種跨種雜交，也許會培育出來一批新東西，這種東西沒準(zhǔn)會具備什么抗病、抗倒伏、抗寒、抗饑等等諸多的好處，也許為今后改善我們的食物結(jié)構(gòu)，改善品系，為我們提供更清潔的能源等很多方面能夠提供幫助。

　　■ 名詞解釋

　　染色體雜交育種技術(shù)

　　在一定的條件下，將不同供體來源的染色體或染色體片段導(dǎo)入受體植物細(xì)胞，分化培育成雜交植株的一種超越傳統(tǒng)遺傳育種與分子生物技術(shù)育種的一種新發(fā)明和新技術(shù)。它克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和限制，使不同種、屬、科以及親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的植物類型間進(jìn)行雜交成為現(xiàn)實(shí)。

　　■ 相關(guān)鏈接

　　在人類出現(xiàn)以前，花粉雜交就已經(jīng)發(fā)生了，因?yàn)轱L(fēng)、昆蟲都能實(shí)現(xiàn)花粉傳播，也許恐龍叫一聲，或者尾巴翹一翹都有可能使得植物的花粉飄落。但花粉雜交，多數(shù)只能解決同一物種間雜交的問題，因?yàn)榛ǚ鄣闹^有識別的功能，它不會讓非親非故的東西進(jìn)入到自己的領(lǐng)地，即便進(jìn)去了，也會把它殺死?？墒侵炫嗬は嘈?，不同的物種間是可以雜交的，也許在自然界中，原本就存在讓人驚詫的雜交方式。（趙英淑）