关键词:
来源:SME科技故事 2018-07-11 12:16:04
作者:
达尔文老先生晚年“不务正业”,放着《物种起源》中的坑不去填,却沉迷植物交配不可自拔。因为他发现,是植物独特的生殖策略,塑造了这多样的植物世界。
植物无法移动,就必须拥有特殊的生殖策略。自交或异交便是它们的选择。
自交即是自花授粉,虽然基因型单一,偶发遗传变异才能被固定下来。异交则让不同基因不断交流,物种的基因库变得丰富,但很难固定基因。
这两种策略足以让植物发展出独特的性状,我们所熟知的番茄便受惠于生殖策略的选择。
“番茄味”,绝对是极有辨识度的味道。酸甜得当的口味、特殊的芬芳、皮脆里滑的口感,很难不留下深刻的印象。
但了解番茄历史的人都知道,500年前番茄只可远观不可下饭。它作为一种观赏植物,被欧洲人冷落了近200年。
关于番茄最初的印象,有很多种样子。
在日耳曼传说中,它是吃了会化身为狼人的“狼桃”;
在情人眼里,它是公爵送给伊丽莎白女王的“爱情果”;
在传教士口中,它是罪恶的“爱情苹果”......
但有一点是相同的,他们都认为番茄不能吃。
初到欧洲,它就被当做另一种茄科植物——有毒的曼陀罗花。番茄与它形似,恰巧番茄的叶子也确实有毒(现在经过育种栽培,叶子已经没有毒了),一些人误食叶子后生病,直接坐实了番茄的“毒性”。
16世纪初到18世纪,它都只能靠着植株颜值,在花园里当个观赏植物。不过美食是不可能被埋没的,特别是在意大利,他们不但最先接纳番茄,还一直爱到了今天。
这首先迈开的第一步,就是番茄翻身的冲锋号。番茄从无人敢吃发展到全世界消耗最大的蔬菜之一,甚至延伸出“番茄是水果还是蔬菜”的至高论题。
讲到这里,番茄二三事也就差不多了。但要是就觉得,番茄的故事只有这样,那你就错了。聊番茄,得从更遥远的过去说起,那是属于物种的故事。
故事要从几百万年前开始。我们要顺着基因的线索,去推测当时的番茄经历了什么。
这些番茄处于番茄属分化的中早期,果实又小口感又差,很难吸引动物们尝鲜。这种情况,恰是生殖策略的影响。
在育种中,当我们将植物培养出优良性状时,通过自交能固定优良性状。
但一些植物会进化出自交不亲和性,来阻碍自花授粉,以便提高物种内的基因组交流,提高物种的遗传多样性。遗传多样性有利于植物适应环境,早期的番茄便进化出自交不亲和性,以异交为主。
番茄异交在授粉方面,则显得有些麻烦。
一般植物花药成熟,花药壁会破裂释放出花粉。番茄花属于孔裂,即花药壁不会打开,成熟的花粉只能从花药顶上的小孔释放。而这个过程非常委屈番茄,必须借由外力才能完成授粉。
番茄需要依靠动物才能完成授粉,蜂类就是最好的选择。例如熊蜂,它停在花上时,会将花向下拉扯,同时翅膀不断扇动,花粉也就落在它的身上。不过也不是所有蜂类都能帮番茄传粉,蜜蜂就不行。因为蜜蜂采蜜太过“安静”,花粉没有受到震动就无法掉落。
如今,在南美一共只有17个种类的蜂可以为番茄授粉,这还是两者共同进化万年的结果。
为了生存,它们会慢慢做出调整。或者长出比花药壁更长的花柱头,又或者颜色更加鲜艳的花朵,现存的异交番茄都有着一定的策略应对窘境。
正当此时,某一个特别的突变,让番茄发展进化出自交亲和性。这下子可就轻松了,它们再也不需要花费大量精力在授粉上了。
在番茄野生种中,异交和自交是同时存在的。但不难发现,异交型生活的质量确实比不得自交。随着气温降低、昆虫数量减少,番茄越发倾向于采用自交生殖策略。
这样一来,我们美味的番茄也算踏上正轨。不过,野生番茄并不只有一种,真正能发展成现代番茄的只有一支。
根据2005年的分类,现代番茄有着16个野生或近缘野生种。而根据2011年Grandillo等人的研究证明,野生种醋栗番茄与栽培种亲缘关系最近,两者可以直接杂交。
关键词:
来源:SME科技故事 2018-07-11 12:16:04
作者:
达尔文老先生晚年“不务正业”,放着《物种起源》中的坑不去填,却沉迷植物交配不可自拔。因为他发现,是植物独特的生殖策略,塑造了这多样的植物世界。
植物无法移动,就必须拥有特殊的生殖策略。自交或异交便是它们的选择。
自交即是自花授粉,虽然基因型单一,偶发遗传变异才能被固定下来。异交则让不同基因不断交流,物种的基因库变得丰富,但很难固定基因。
这两种策略足以让植物发展出独特的性状,我们所熟知的番茄便受惠于生殖策略的选择。
“番茄味”,绝对是极有辨识度的味道。酸甜得当的口味、特殊的芬芳、皮脆里滑的口感,很难不留下深刻的印象。
但了解番茄历史的人都知道,500年前番茄只可远观不可下饭。它作为一种观赏植物,被欧洲人冷落了近200年。
关于番茄最初的印象,有很多种样子。
在日耳曼传说中,它是吃了会化身为狼人的“狼桃”;
在情人眼里,它是公爵送给伊丽莎白女王的“爱情果”;
在传教士口中,它是罪恶的“爱情苹果”......
但有一点是相同的,他们都认为番茄不能吃。
初到欧洲,它就被当做另一种茄科植物——有毒的曼陀罗花。番茄与它形似,恰巧番茄的叶子也确实有毒(现在经过育种栽培,叶子已经没有毒了),一些人误食叶子后生病,直接坐实了番茄的“毒性”。
16世纪初到18世纪,它都只能靠着植株颜值,在花园里当个观赏植物。不过美食是不可能被埋没的,特别是在意大利,他们不但最先接纳番茄,还一直爱到了今天。
这首先迈开的第一步,就是番茄翻身的冲锋号。番茄从无人敢吃发展到全世界消耗最大的蔬菜之一,甚至延伸出“番茄是水果还是蔬菜”的至高论题。
讲到这里,番茄二三事也就差不多了。但要是就觉得,番茄的故事只有这样,那你就错了。聊番茄,得从更遥远的过去说起,那是属于物种的故事。
故事要从几百万年前开始。我们要顺着基因的线索,去推测当时的番茄经历了什么。
这些番茄处于番茄属分化的中早期,果实又小口感又差,很难吸引动物们尝鲜。这种情况,恰是生殖策略的影响。
在育种中,当我们将植物培养出优良性状时,通过自交能固定优良性状。
但一些植物会进化出自交不亲和性,来阻碍自花授粉,以便提高物种内的基因组交流,提高物种的遗传多样性。遗传多样性有利于植物适应环境,早期的番茄便进化出自交不亲和性,以异交为主。
番茄异交在授粉方面,则显得有些麻烦。
一般植物花药成熟,花药壁会破裂释放出花粉。番茄花属于孔裂,即花药壁不会打开,成熟的花粉只能从花药顶上的小孔释放。而这个过程非常委屈番茄,必须借由外力才能完成授粉。
番茄需要依靠动物才能完成授粉,蜂类就是最好的选择。例如熊蜂,它停在花上时,会将花向下拉扯,同时翅膀不断扇动,花粉也就落在它的身上。不过也不是所有蜂类都能帮番茄传粉,蜜蜂就不行。因为蜜蜂采蜜太过“安静”,花粉没有受到震动就无法掉落。
如今,在南美一共只有17个种类的蜂可以为番茄授粉,这还是两者共同进化万年的结果。
为了生存,它们会慢慢做出调整。或者长出比花药壁更长的花柱头,又或者颜色更加鲜艳的花朵,现存的异交番茄都有着一定的策略应对窘境。
正当此时,某一个特别的突变,让番茄发展进化出自交亲和性。这下子可就轻松了,它们再也不需要花费大量精力在授粉上了。
在番茄野生种中,异交和自交是同时存在的。但不难发现,异交型生活的质量确实比不得自交。随着气温降低、昆虫数量减少,番茄越发倾向于采用自交生殖策略。
这样一来,我们美味的番茄也算踏上正轨。不过,野生番茄并不只有一种,真正能发展成现代番茄的只有一支。
根据2005年的分类,现代番茄有着16个野生或近缘野生种。而根据2011年Grandillo等人的研究证明,野生种醋栗番茄与栽培种亲缘关系最近,两者可以直接杂交。
因而猜测认为,现代番茄的祖先正是醋栗番茄。它们在自然中发展出自交,然后被印第安人发现并留下,第一次驯化便在此时开始。
第一次驯化的代表性品种,是樱桃番茄(小番茄)。它就以这样的状态,跟着西班牙人远渡重洋,来到欧洲。一来到这里,自交衰退的坏处马上就体现了出来,番茄羸弱的体质,只能在气候温暖的地区存活。
这也是为什么,气候较冷的英国比其他国家更晚接纳番茄。
这之后便是漫长的改良之路(第二次驯化)。
欧洲园丁们逐渐发现,番茄能培养出的形态实在太多了。事实也是如此,番茄基因组的遗传多样性较高,表型变异十分丰富。在有意驯化、育种之下,番茄的个头开始变大、心室变多,越来越接近我们现在食用的番茄。
重量、大小的变化,是最为明显的。现代栽培番茄的重量,早已是刚出美洲时的上百倍。
有的时候,也有不少“失误”的作品——出现了一些黄、绿、黑、紫、粉色的番茄,它们也表现出了不一样的风味。
现代彩番茄也是一大卖点
番茄的驯化与改良直至今日,都还在继续。科学进步带来“第三次驯化”,自2012年番茄基因组公布以来,番茄品种改良、野生资源利用相关研究都取得重大进展。
大小、重量、颜色,都不断有新的培育品种,在抗病、抗寒、抗旱方面也一直在进步。这些都是依靠更加精准的选育技术。
牛排番茄,是世界上人工培育最大的番茄品种
在现代番茄中,有着两种变种:普通番茄(大果型)和樱桃番茄。这两种番茄也都是在欧洲驯化时期逐渐演化而来的。有趣的是,番茄刚出美洲时就是小个子,在后来以大番茄与野生种杂交时,却又杂交出了樱桃番茄。这也导致许多人,误以为大番茄才是番茄该有的样子。
也有一些人,感觉番茄没了小时候的味道。这是因为,现在的番茄选育更加注重运输、储存、重量,而轻忽了口感。在冷链运输中,为了减少运输中的损失,一般番茄还未成熟就摘下。番茄存在在冷柜中,酶的活性下降,风味也大不如前。
除此外,对甜味的追求也渐渐“剥夺”了番茄的风味。番茄的酸味减少,味道随之变淡,也难怪番茄味在逐渐消失。
不过比起正在流失的“番茄味”,更糟的是一部分人对于番茄并不了解,却将其当做基因工程的产物。对彩色的小番茄充满担忧,害怕这些“特别”的水果。
但其实番茄够难过的了,500年前被误会有毒,如今竟又被当作科学怪胎。
想上餐桌,它容易吗?
参考资料:
Ranc,Nicolasetal.AClarifiedPositionforsolanumLycopersicumvar.cerasiformeintheEvolutionaryHistoryofTomatoes(solanaceae).BMCPlantBiology8(2008).2018.
林涛,祝光涛,张俊红,许向阳,余庆辉,郑铮.基因组分析揭示番茄育种的历史[J].遗传,2014.
林涛.番茄基因组多样性和演化的遗传学基础[D].中国农业大学,2016.
李涛,刘磊,郑峥,周龙溪,宗园园,邓学斌,闫喆,宋燕,李君明.醋栗番茄的研究与利用现状[J].园艺学报,2014.
张剑国,杜素惠,管原真治.番茄利用丸花蜂进行授粉试验[J].北方园艺,1995.
落痕无声,番茄往事(3),知乎.
自交不亲和性,维基百科.