ZT 無籽西瓜怎麽來的?

來源: 賭城安家 於 2015-05-27 22:16:22 [] [舊帖] [給我悄悄話] 閱讀數 : (15577 bytes)

無籽西瓜怎麽來的?

【華夏文摘】蘆紫：老方侃瓜
發表於 2015 年 05 月 12 日 由 thchen   

波士頓的春天是極短暫的，有如兔子的尾巴，寸把長！剛剛脫掉厚厚的冬衣，馬上就要開空調了。周末中午，清風徐徐，烈日炎炎，老方一家團聚，在神秘湖畔的樹蔭下會餐。飯後，老方切開兩個西瓜，綠皮紅瓤，沙甜可口。一片西瓜下肚，脾胃生津，通身舒暢。愛米艾登兩個小家夥也愛吃西瓜，嘻嘻溜溜，蹭的滿鼻子滿臉都是，惹得大家哈哈大笑。

雲彩吃完兩片西瓜後說，這西瓜可真是好東西，夏天要是沒有西瓜，日子可真難過。你看，這西瓜還是無籽的，不像我們小時吃的西瓜都是有籽的，邊吃邊吐，夠麻煩的。還有，要是打冰鎮果汁，這有籽西瓜可費大勁了，得把瓜籽一個個剔除才行。老方，你給說說，這無籽西瓜是怎麽來的？

馬丫也說，對呀，我也正好有此疑問。這無籽西瓜就是好，不擔心瓜子嗆到孩子的氣管裏，安全呀。俗話說，種豆得豆，種瓜得瓜，這西瓜無籽，怎麽種呢？
老方用紙巾擦擦嘴說，好，關於無籽西瓜嘛，我多少知道點皮毛，但無實踐經驗，純屬紙上談兵，說出來拋磚引玉。
雲彩：你少廢話，沒有玉，快拋磚！
老方：這西瓜呢，原產於非洲。唐代時經中東引進新疆，五代時夷族入侵，西瓜也隨之進入中原。因其多汁甘甜，受到人們的喜愛，從此種子綿綿不絕，直到今天。西瓜在英語裏叫水瓜，真是名符其實。西瓜含水94%，水中含多種對人體有益的氨基酸，維生素，礦物質，消暑解熱，利尿生津——

雲彩：喂喂，沒叫你當江湖郎中，別東拉西扯，快說這無籽西瓜咋種的？
馬丫笑道：媽，你可真性急，來，再吃塊西瓜，降降火。
老方：好吧，那就長話短說。反正西瓜引進中原後，有很多瓜農世代栽培，選育出不少優良品種。主要是紅瓤黃瓤兩類，也有白瓤的，但少見。上千年來，都是有籽西瓜，秋後留種，來年播種，種瓜得瓜。這無籽西瓜咋來的呢？說來話長。咳，這還真短不了，咋辦？

馬丫：別聽俺媽的，你該咋說就咋說。
老方：可不，這得掉點書袋了。知道染色體吧？所有生物體都由細胞組成，細胞裏有細胞質和細胞核，細胞核裏有染色體。每種生物的染色體數目是固定的，比如人的體細胞的核裏有23對，即46條染色體。23條來自父親的精細胞，23 條來自母親的卵細胞，在子宮裏受精後發育為嬰兒。人如此，動植物也是如此，比如人有46條染色體，老鼠42條，貓獅虎豬38條，袋鼠16條，果蠅8條，蚊子6條，有一種螞蟻隻有兩條，是多細胞生物體中染色體最少的。當然，細菌等低等生物隻有一條環形染色體，屬特例。

蘭兒：聽你這麽說，是不是越高級越複雜的生物，染色體的數目越多呢？
老方：No，No，No！人有46條染色體，馬有64條，驢有62條，牛也有60條，狗有78條，難道人連牛馬都不如？連狗都不如？而刺蝟有90條，幾乎是人的兩倍，刺蝟比人高級嗎？可見並不是染色體數目越多的生物越高級。與此類似，另外很多人有個錯誤概念，認為大腦的重量決定智力，即腦容量越大的生物越聰明。事實並非如此，比如3-4萬年前滅絕了的尼安德特人的腦重量是1.6公斤，而現代人是1.4，但現代人肯定比尼安德特人聰明。當然老鼠腦重2克，貓30克，狗70克，大猩猩0.5公斤，都不如人類，但是大象腦重6公斤，鯨魚9公斤，都比人腦重的多。而愛因斯坦是大家公認的世上最聰明的人，但死後稱腦重僅1.23公斤，可見並非頭腦越大的人越聰明。

馬丫：大象5-6噸重，鯨魚30噸重，當然腦比人腦重，這要看腦與體重的比例吧？還要看神經元的數量吧？
老方：不錯，你說的有道理。鯨魚有腦神經元2千多億，人腦僅120億，所以神經元多不見得更聰明。但按腦與體重的比例呢，大猩猩比人高，鳥類和鼠類也都比人類高，這又怎麽解釋呢？

蘭兒：有意思，好像是大腦皮層的表麵積決定智力吧，人大腦表麵有很多的溝回折皺，神經細胞多，就比動物聰明多了。
老方：也不盡然，大象腦表麵的溝回折皺也不比人類少。有學者說，愛因斯坦的腦不算大，但額葉和頂葉大，在腦中所比例高於常人，所以聰明。但此論也難成立，因為有些精神分裂症的病人被切除大腦額葉後，智力幾乎不受影響，照樣能下圍棋象棋，而且下的很好。

蘭兒：那什麽是決定智力的因素呢？
老方：這個問題太複雜，目前還無解。但我個人認為，智力是由多種先天後天因素決定的。腦神經細胞的數目是有數的，變化不大，但是神經元上的突觸構成的網絡非常重要。突觸是不同神經元之間互相聯係的節點，也稱神經鍵。這種神經突觸很像電子信息和網絡傳播中的微處理器，負責傳遞神經電子脈衝，對神經係統的學習和記憶活動起著重要作用。最近劍橋大學的格蘭特團隊發現，不同物種的神經突觸中蛋白質的數量和種類有極大差異。哺乳動物的神經突觸由約600種蛋白質構成，而無脊椎動物的神經突觸隻由約300種蛋白質構成。也許是多種蛋白質使神經突觸結構越來越複雜，所以智商也越來越高。如同電腦芯片一樣，材料越好，結構越複雜，功能就越強大，而擁有最強大“芯片”的人，智商最高，能力也最強。當然，這隻是假設，是否屬實，尚需驗證。
但我覺得無論如何，用腦多的人神經突觸也多，網絡發達，智力較強。至少不易得老年癡呆症，所以你們就多上網，多灌水吧！

雲彩：哎，聽得我腦袋疼，剛才不是說染色體嗎，咋扯到大腦上去啦，跑題了吧？

老方：好，書歸正傳。這染色體數目是生物在億萬年漫長的進化過程中，通過嚴酷的自然選擇而形成的。一個物種的染色體數目是固定的，避免了種間雜交，保持了物種的獨立性與穩定性。說起這人類染色體的數目，我想起個小故事。1882年德國學者弗萊明，不是1929年發現青黴素的那位，首次描述了人類的染色體。1921年，德克薩斯大學校長，著名生物學家潘特（T. Painter,1889-1969）確定人類染色體數目為48條。但是1952年他的學生華裔學者徐道覺研究發現，應該是46條，但礙於老師的名聲沒有發表。1955年，在瑞典倫德大學作訪問學者的華裔學者莊有興證明，人類的染色體確實是46條。他後來移民美國，在NIH工作並因此榮獲1963年的肯尼迪科學獎。

雲彩：為何不得諾貝爾獎呢，歧視咱們華人？

老方：別上綱上線，莊的工作很重要，但不是創造性或突破性的。隻是改進了染色技術，獲得更清晰的圖片，肯尼迪獎也是很高的榮譽，對得起他了。你知道嗎，這個46與48之差雖然隻是兩個，在人類進化史上可以說是驚天動地的大事件。丟失這一對染色體的事件發生在5百萬年前，從此人類與猿類分了手，一個嶄新的物種—人，從此誕生了！

雲彩：你看，你看，我說莊有興應該得諾貝爾獎吧！

老方：自從缺失了這對染色體，人猿就不可能再混交。但風險也極大，因為一旦染色體或染色體的數目發生了變異，後果往往是極其嚴重的，甚至是致死性的。有醫學證據顯示，流產胎兒或死胎的組織中，有半數是染色體畸變。有些先天性疾病也與染色體變異有關，患者經常活不到成年。比如人人皆知的唐氏綜合症，就是多出了一條第21號染色體。愛德華綜合征是多了一條18號染色體，帕塔綜合征是多了一條13號染色體的長臂，而貓叫綜合征則是缺失或部分缺失了一條5號染色體。還有極少性染色體異常的患者，核型是47，XXX或XYY，還有45，X等等，都說明染色體數目的重要，多了少了都要出問題。
雲彩：這些跟無籽西瓜啥關係呀？

老方：那我就直說了，知道騾子吧？是驢和馬雜交的產物。驢有62條染色體，馬有64條。它們的生殖細胞則是單倍體，分別有31條和32條染色體。所以騾子的體細胞有63條染色體，奇數，在減數分裂時，不能得到整數染色體，所以不能形成生殖細胞，因而騾子通常都是不育的。自然界的動植物體細胞的染色體數目基本上都是偶數，即都是二的倍數，一半來自父本，一半來自母本，通稱為二倍體。而性成熟進行減數分裂時，產生的生殖細胞或曰配子則是單倍體，交配後形成的胚胎又是二倍體。

雲彩：驢馬是動物，跟西瓜風馬牛不相及，扯這幹啥！

老方：咋不相及呢？道理是一樣的，都是通過雜交改變其染色體的數目，達到使其不育的目的。無籽西瓜，在自然界是不存在的，而是科學家們創造出來的。正常的西瓜有22條染色體，他們把正常的二倍體西瓜苗（2X11）用化學物質處理，得到了四倍體（4X11）的植株。四倍體西瓜在減數分裂時得到二倍體的生殖細胞，這時科學家摘除了四倍體植株上的二倍體雄蕊，避免了自花傳粉。而用正常的單倍體西瓜的花粉為雌蕊授粉，結出的西瓜，就含有三倍體的種子。然後再把三倍體的西瓜種子播種，長出三倍體的植株，開花時要用正常單倍體的花粉授粉，即可結出無籽西瓜來。

馬丫：爸，這裏你說的快了些，我沒弄清楚，這四倍體西瓜是如何得到的，三倍體咋就無籽了呢？你再說明白點。

老方：這又要掉點書袋哈，1936年，美國密執安州立大學的植物學家古斯塔佛遜（F．G． Gustafson）博士利用人工合成的植物激素，首次使番茄，西葫蘆，茄子和辣椒等植物不經受精作用就能自然發育成無核果實，但他在西瓜，南瓜方麵的實驗則未獲成功。就在這時，一個26歲來自中國廣東的青年黃昌賢來到他的實驗室讀博。沿著古氏的思路，黃昌賢用各種不同的植物激素和生物堿對西瓜的幼苗進行了處理後，發現一種秋水仙素能夠有效地抑製細胞有絲分裂時紡錘體的形成，從而阻止了細胞的分裂。但由於染色體已經複製分裂完畢，於是在同一細胞內就有了44條染色體，進而發育成即四倍體植株。
他把這個四倍體作母本與正常的二倍體進行回交，就得到了三倍體的西瓜。三倍體西瓜子長成植株後再與二倍體雜交，就結出了無籽西瓜！

三倍體為何無籽呢？因為三倍體是33條染色體，無法實現平衡的減數分裂，正如63條染色體的騾子一樣不育，所以不能產生種子。
1938年，黃昌賢的工作引起了轟動。他的名字上了美國各大報的頭版，被稱之為無籽西瓜之父！牛逼吧！？
1940年，黃博士海歸了，對中國的水果和園藝事業貢獻不小，是個令人尊敬的科研前輩。
明白嗎，馬丫？

馬丫：這秋水仙素是天然的還是合成的，對人體有害嗎？

老方：問得好！秋水仙是種百合科的植物，卵球莖，開紫花。1820年，法國化學家從它的植株裏提煉出一種三環生物堿，命名為秋水仙素。名字很美，但是卻有劇毒，能與細胞中的微管蛋白結合，阻止細胞紡錘體形成而誘發多倍體植株。雖然毒性大，與砒霜類似，但隻用於培育無籽西瓜的初始階段，到無籽西瓜的形成還有兩個世代，所以無籽西瓜幾乎無殘留，可以安全食用。目前市場上的秋水仙素大多是化學合成的。

馬丫：四倍體西瓜與正常西瓜雜交後得到三倍體西瓜已經不能產生正常配子了，為何還要再次與正常西瓜雜交，不是多此一舉嗎？

老方：問得非常好！雖然三倍體不能繁育後代了，但是其花朵的胚珠卻不能發育成西瓜，因為缺乏受精後產生的生長素和某些酶類。而正常的單倍體花粉則能提供這些物質，刺激其子房發育成無籽西瓜。因為三倍體西瓜不能自行繁殖，所以年年都要製種，加大了成本，價格就比正常西瓜貴些。

蘭兒：喂，老方。我發現無籽西瓜裏有的有籽啊，軟軟的，白色的，是怎麽回事呢？

老方：嗬，你觀察的還挺仔細，的確如此。無籽西瓜裏麵偶爾有籽，但多為白色，而且空癟。不是真正的種子，播種後不會發芽的，稱假種子。那是因為三倍體西瓜的胚不發育，與單倍體的花粉受精時，花粉中的激素作用於種皮，使之發育變硬，甚至變黃變黑，但仍是不正常的種子。無籽西瓜裏的假子有的多些，有的很少，取決於與交配的二倍體品種的親和性，親緣近的假種子多些。也取決於開花時的氣溫，過高過低都易形成假子。另外也與結瓜的部位有關，靠根部位坐的瓜，假子多些。

馬丫：那無籽葡萄也是如此培育的嗎？

老方：對，通過同樣的程序，也可得到三倍體的無籽葡萄。但也有的無籽葡萄是天然變異的品種，為人類選擇，通過枝條扡插繁殖，無須有性繁殖，即可得到無籽葡萄。還有一種方法是在葡萄花期噴霧一種叫急倍素的植物激素在花上，促使子房迅速生長，大大超過種子的生長速度。種子來不及形成，就得到了無籽葡萄。

另外，香蕉也是三倍體，沒有種子的，這是在兩種野生香蕉雜交後天然形成而為人們選擇的變異。還有一些橙類，具有自交不親合性，即不能自花授粉，必須靠外源花粉雜交。人們就選育這些品種而得到無籽臍橙等水果。
也有人曾經要培育無籽哈密瓜，但很快放棄了。因為哈密瓜籽是集中在果肉的空腔裏，很易除去，不像西瓜是鑲嵌在果肉裏的。所以培育三倍體哈密瓜或許有科學上的意義，但毫無實用價值。
好啦，拉拉雜雜，就說到這吧，這磚頭咋樣，還湊合吧？

雲彩：嗬嗬，老方賣瓜，自賣自誇！不過嘛，這磚頭還行，口渴了吧？來，獎賞你一塊三倍體無籽西瓜，以茲鼓勵！

 

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