為什麼大草莓多畸形?

在猖獗的謠言煽惑下,公眾對食品安全表現出了許多相當過分的擔憂——植物激素是其中最受熱議一個問題,但這是一個偽問題。

就以草莓來說,野生草莓只有豆粒大,經過選育者的不懈努力,栽培種的草莓變得越來越大,但也有很多草莓因此變得奇形怪狀——謀求大果實的多倍體育種是這種現象最常見的成因,並不需要激素催生。

同時,對於更普遍的植物激素來說,它們能夠促進植物組織生長乃是因為激素的專一高效,而不是因為植物激素有一種變大魔法,它們對人體並無效果。

這都是中學生就該知道的老生常談了。

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-文字稿-

草莓這種水果很容易在溫室里栽培,一年四季都有上市,香甜多汁,很受人們歡迎——但是人們也很快發現,越是大個的草莓,越難長成那種標誌的雞心形,倒是很容易長畸形,有些大草莓甚至畸形得讓人擔心添加了膨大劑。

然而這種擔心多餘了:畸形的大草莓是多倍體育種的結果。

我們知道,大多數的動物都是二倍體,即有兩套同源染色體,或者說,每個等位基因都有兩份。但是在植物身上,多倍體就非常多見,就以常見的農作物來說:香蕉是三倍體,花生,各種芸薹,比如、甘藍、菜花、西藍花,都是四倍體,小麥是六倍體,甘蔗是八倍體。

草莓也是這樣,這個屬的野生物種從2倍體到10倍體都有,而栽培草莓是8倍體,有56條染色體。出現這種局面,要從細胞分裂說起:我們知道細胞的染色體會在細胞分裂前複製,在分裂時由紡錘絲拆開,分配到兩個子細胞內。

但這個過程遠比想像的精細:紡錘絲是微管蛋白擰成的細胞骨架,它以高速解體和裝配調整長度,同時有大量的驅動蛋白和動力蛋白在微管上拖著染色體前進,這整套過程非常精細,要消耗大量能量,很容易被溫度驟變或機械損傷等因素打斷,而植物生性被動,對大自然的風刀霜劍不閃不避——結果就是細胞分裂失敗,複製後的染色體全留在一個細胞內,使染色體數量加倍。

而這種機制又給種間雜交打開了方便之門:植物的生殖隔離不像動物那樣嚴格,一個物種的花粉飄上另一個近緣物種的柱頭,常常能產生健康生長的雜交後代,二倍體的雜交後代本來會因為沒有同源染色體而敗育,但它只要發生一次染色體加倍就憑空製造了一份同源染色體,得以順利繁殖;而多倍體的雜交後代本來就有多套同源染色體,往往都正常繁殖,再加上植物往往能營養繁殖——結果一個多倍體的新物種就此誕生了。

既然是多倍體,等位基因就不止兩個,而是多個,那麼由基因轉錄翻譯來的蛋白質也會多上幾倍,營養積累也會快上許多——那些巨型草莓往往就是染色體倍數更多的栽培品種。

草莓是聚合瘦果,食用部分不是果實,而是花托,是一段變態莖。多倍體草莓如果細胞分裂太快,這段莖就有可能分枝,所以這種畸形大草莓總像是多個草莓的合體,有時甚至像蔥一樣長出空心,這都非常正常——類似的情況在雞冠花上也非常典型:它們本來像高粱一樣,長著圓錐狀形的穗狀花序,但多倍體的栽培品種就能長出巨大的捏百褶的頭狀花序,像雞冠,甚至像繡球。

當然,培育更大的果實也不是只有多倍體育種一個手段,廣泛的雜交也能將不同的性狀富集在一個品種身上。同時,各種水果種植也的確可能使用植物激素,尤其是人工合成的氯吡脲(Forchlorfenuron)——一種植物細胞分裂素,能夠促進植物細胞的分裂和生長,應用很廣。

但這類植物激素並不像很多人擔心的那樣對人體有害——它的半數致死量大約是4918mg/kg,而食鹽的半數致死量大約是3000mg/kg,也就是說,寧可擔心吃鹽齁死,都不用擔心被氯吡脲毒死。

至於某些人擔心植物細胞分裂素會讓自己長出腫瘤,那我們要提醒他激素具有極高的專一性,植物激素對人體絕無同等作用。

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