馬鈴薯,又名土豆、山藥蛋、洋芋。它的塊莖是可食部分,既可當糧食,又可作蔬菜。西紅柿,又名番茄,漿果可生熟兩吃,營養豐富。它們雖然在植物分類學上都屬茄科,但無法雜交獲得雜交品種。
生物學家采用細胞工程的技術,將它們的細胞進行融合,得到了馬鈴薯和番茄的雜種細胞,對其進行培養。結果奇跡出現了,具有雙親遺傳特性的新種產生了。這就是在1978年由德國科學家梅羅帕斯博士培育出來的“薯番茄”。
梅羅帕斯曾經企圖讓馬鈴薯和番茄雌雄雜交,培育薯番茄,但他的努力失敗了。這時候,英國和美國科學家采用細胞脫壁法,讓兩種不同種類的裸細胞進行融合獲得成功。這使梅羅帕斯擺脫了困境。他用酶液處理番茄的根尖細胞和馬鈴薯的葉肉細胞,當這兩種細胞的壁脫去以後,將這些裸細胞進行等量混合,在加入一種葉聚乙二醇的化學物之後,出現了融合現象,約有40%—50%融合成一個個細胞。再對雜種細胞進行培養,得到了根莖葉齊備的新植物。
但遺憾的是,這種薯番茄新品種在地下並沒有長出馬鈴薯。地上部分雖有果,但不理想。
這個實驗雖然沒有實際的價值,但在理論上證明細胞融合技術可以培育新品種,這在科學上具有重要意義。
植物“癌”的妙用
植物也會患癌症,對此你可不要大驚小怪。植物不僅會生癌,而且生癌的機製也與動物相似。
植物“癌”,通常叫“冠癭病”,它是一種因細菌侵入植物體後,向植物體內轉移脫氧核糖核酸(簡稱DNA)的結果。因為外源DNA的介入,改變了植物細胞原來的遺傳特性,產生了“腫瘤”細胞。現已搞清楚,造成“冠癭病”的細菌叫根瘤膿杆菌,它能在植物的根部引發形成一個十分奇特的“瘤子”。這個“瘤子”像人體的腫瘤那樣瘋長,不斷長大。經過研究發現,是根瘤膿杆菌中的質粒(一種環狀的DNA片段)引起植物細胞變成了“癌”細胞,如果將根瘤膿杆菌體內的質粒去掉,即使有再多的根瘤膿杆菌,也不會引起“癌”。既然質粒可以引起植物細胞向“癌”方向轉化,為什麼不可以利用質粒來改變其他植物的遺傳特性,也向“癌”細胞轉化呢?這個設想十分奇特,但確實可行。於是,生物學家把目的基因先與質粒重組,放入根瘤膿杆菌內,再用根瘤膿杆菌去感染植物,被感染的植物便在根部形成根“癌”。把“癌”切下來進行組織培養,使它成為一株植物。因為這株植物接受了由質粒帶來的外源基因,它的遺傳特性發生了改變,即帶有外源基因所表現出來的特性,所以這是一種與母株不同的新品種。
采用花藥培養育種新方法
育種方法有多種,而經常采用的是雜交育種。因為雜交育種可產生雜種優勢。但培育一個雜交新品種至少也得花5~7年時間。而且,產生的雜種也不是個個都是良種,其中有相當多的株型是無用的,需要仔細地從雜種後代中選出高產、優質、抗病蟲害的好品種,經過多年栽培,使其遺傳性穩定,才能推廣。
育種學家經過觀察研究發現,在雜種一代進行花藥培養,可以大大縮短培育新品種的時間。
因為花藥的花粉是性細胞,用它可直接進行培養得到植株。例如水稻品種“墾桂”,它產量高,穗大,但不抗蟲;而另一個品種“科情3號”穗小,但抗病蟲害。將它們雜交,得到雜交種,出現4種類型:抗蟲小穗型、抗蟲大穗型、不抗蟲小穗型和不抗蟲大穗型。因此,隻需要用抗蟲大穗的花藥進行組織培養,就可以比較快地得到新的水稻品種,使育種效率提高4倍。