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专家科普:只因基因抄写“手滑”
一株荷花,半边为粉色,半边为白色。吴冰清 摄
近日,成都文化公园支矶湖内,一株半粉半白的双色荷花悄然绽放,吸引众多市民与游客驻足观赏。荷花怎么会长出两种颜色?6月16日,记者从成都市公园城市建设管理局了解到,成都市植物园相关专家为大家带来了专业科普解答。
荷花的花瓣颜色,主要由花瓣细胞里的色素决定。合成什么色素、合成多少量,全靠细胞里的基因说了算,相当于每朵花都自带一份精准的“颜色配方表”。
而花苞从小米粒长到拳头大,本质就是细胞不断分裂、复制的过程。细胞每分裂一次,就要把自身的DNA完整复制一份传给新细胞,就像抄写文稿,按理说要一字不差、精准复刻。但再精密的流程,也难免有“手滑”的时候,DNA复制偶尔会出点小差错,生物学上叫体细胞突变。
巧就巧在,这次出错的基因,刚好是管色素合成的关键基因:比如原本的配方是“全朵合成粉色花青素”,结果部分细胞的基因一错,色素合成功能直接失效了,本该粉色的花瓣区域,就变成了干净的白色。
这种同一个植株、甚至同一朵花上,同时存在两种不同基因型细胞的情况,生物学上有个专门的名字叫植物嵌合体,其实就是大自然亲手拼出来的限定款荷花。
除了双色荷花,“并蒂莲”也广受网友关注和喜爱。平时见的荷花,都是一根花茎顶一朵花,养分全供着这一朵绽放。而并蒂莲,是荷花里的“连体双胞胎”:同一根花茎上,并排长出两朵独立的荷花,共享同一条养分通道,肩并肩开在枝头。
它的成因,和双色莲不一样,问题出在花茎顶端的“生长指挥中心”(专业名叫茎尖分生组织)。正常情况下,这个“指挥中心”只负责长出一个花苞,安安稳稳发育开花,但架不住偶尔出点小状况。
要么是外界刺激,比如被虫咬了一口、气温突然骤升骤降,甚至沾到了微量特殊物质;要么是内部程序“卡bug”,细胞分裂的指令偶尔出错。
结果就是原本一个“指挥中心”,直接“分家”裂成了两个独立的生长中心。每个中心都觉得自己该长一朵花,于是各自发育出一个花芽,共用一根花茎慢慢绽放,并蒂莲就这么诞生了。
当然,还有更“王炸”的双色并蒂莲,也就是一根茎上的两朵花,颜色还不一样。这相当于“生长点分裂”和“色素基因突变”两个极小概率事件撞在了一起,比单独的双色莲、并蒂莲都要罕见得多。
不管是双色莲还是并蒂莲,都属于荷塘里的“隐藏款”,想批量种出来,基本做不到,核心原因有两个。
第一,纯靠偶然,概率极低。无论是茎尖生长点意外分裂,还是色素基因刚好复制出错,本身都是自然界里极小概率的意外。双色莲更是要精准“踩中”色素相关的基因突变,差一点都出不来这样的效果。
第二,没法遗传,留不住“同款基因”。不管是双色莲的颜色突变,还是并蒂莲的分裂特性,都属于体细胞突变,只影响当下这一朵花、这一根茎的细胞,不会进到种子里。就算你收集了它结的莲子,种下去长出来的荷花,几乎也不可能开出同款双色花,更别说稳定长出并蒂莲了。
华西都市报-封面新闻记者 戴竺芯