專欄
作者：袁越
植物的有性生殖機理至今仍是個謎，如果誰能解開這個迷，必將引發一次新的農業革命。
從某種意義上說，農業是對人類社會貢獻最大的一門學科。農業研究最關鍵的領域是育種，而育種行業最大的障礙就是植物的有性生殖，這也是全世界農業研究工作者公認的最難克服的障礙。
說起來，植物的有性生殖曾經幫助過一個名叫孟德爾的奧地利僧侶發現了遺傳的秘密。我們都知道，孟德爾曾經研究過豌豆的性狀，並因此發現了遺傳的基本規律，為基因的發現奠定了基礎。但是，如果他當初研究的不是豌豆，而是黑莓或者芒果的話，那他就得不出那個結論了。這兩種作物的花粉都沒有活性，它們的種子完全是由雌蕊（相當於卵子）一手包辦的。換句話說，黑莓和芒果進行的是無性生殖，其種子發芽後長成的植株都是母株的克隆。生物學上把植物的無性生殖叫做無融合生殖（Apomixis）。
植物界能夠進行無融合生殖的品種隻占1％左右。事實上，除了黑莓、芒果和某些柑橘外，目前人類所種植的主要糧食品種都是有性生殖的。有性生殖為雜交育種提供了可能性，而目前全世界種植得最多的農作物品種大都來自雜交育種。除了某些果樹可以采用嫁接的方式進行無性繁殖外，其餘的農作物都需要經過育種這一步。不過，雜交育種有個難以克服的毛病，那就是第二代作物沒法保持原樣，必須重新進行雜交並篩選合格的種子。
育種工作者對植物的有性生殖方式可謂喜憂參半。憂的是這種現象增加了雜交育種的難度，好不容易培養出一個各方麵都很優秀的品種，卻沒辦法在下一代保持住那些優秀特性，必須重新篩選；喜的是這一特性讓農民們沒辦法留種，必須每年都從種子公司購買新的種子。值得一提的是，不少反對轉基因農作物的人士指責研發公司利用轉基因專利牟取暴利，但實際上雜交種子公司才更應該被指責。
不過，即使是吃雜交育種這碗飯的人也都同意，如果能找出某種辦法誘導農作物進行無融合生殖，必將大大加快育種的速度，為廣大農民提供更多更好的優質種子，一舉解決貧困地區的吃飯問題。可惜的是，無融合生殖的生理機製至今是個謎，這個課題被公認為農業科研的最高峰，誰能攻占它，必將被戴上諾貝爾獎的桂冠。
因為各種原因，這個領域至今進展不大，科學家們隻知道那些進行無融合生殖的植株原本都是“有性”的，不知為什麼在進化過程中將這種能力丟失了。至於說這種能力是如何被丟掉的，科學家們至今一頭霧水。不過，今年2月18日出版的《科學》（Science）雜誌刊登了加州大學戴維斯分校（UC Davis）植物係副教授西蒙·陳（Simon Chan）等人發表的一篇論文，他們采用另一種方法達到了和無融合生殖類似的效果。
他們采用的實驗材料是植物學研究最常用的模型植物擬南芥（Arabidopsis）。以前科學家們曾經培育出兩種擬南芥的突變體（MiMe和dyad），能夠生成帶有自身全部基因信息的卵子。可惜這樣的卵子不能自己發育成種子，仍然需要經過受精這一步，但受精後生成的種子便因此而多帶了一份來自精子的染色體，不能算母株的克隆了。陳教授等人通過研究後發現，如果人為改變精子染色體著絲點（Centromere）附近的組蛋白結構，就能讓受精卵在受精後把來自精子的全套染色體盡數剔除出去。這樣一來，受精卵內便隻含有母株的DNA，這樣的受精卵長大後便是母株的克隆，好像是母株進行了無融合生殖一樣。
運用這一思路，研究人員通過遺傳工程的方式培育出一種名為GEM的植株作為雄性，與MiMe和dyad雜交，生成的種子當中有34％剔除了雄性的基因，成為母株的克隆。也就是說，科學家們讓一種本來隻能進行有性生殖的植物成功地進行了無性生殖！為了保證這一方法的實用性，科學家們還用克隆成功的植株進行了第二次實驗，證明這個方法可以無限地進行下去。
雖然這個實驗隻是概念性的，但它證明，隻要改變植物的2～4個基因就能完全模仿無融合生殖過程，人為地製造出植株的克隆來。如果這個方法在農作物中得到應用，將徹底改變育種行業的工作模式，加速培育出帶有各種優良性狀的農作物，並由此引發一場新的農業革命。
當然，這並不意味著育種行業會消失，因為該方法畢竟和真正的無融合生殖不一樣，普通農民很難掌握。另外，陳教授等人已經將該方法申請了專利——這也無可厚非，科學家畢竟不是活雷鋒，他們也要吃飯。