在果樹領(lǐng)域上,對蘋果品種進行統(tǒng)計的話,全球范圍內(nèi)目前至少有7500種以上的蘋果品種。在我國,我們熟知的蘋果品種有紅富士蘋果、嘎啦蘋果、黃元帥蘋果、印度青蘋果、世界一等十幾個蘋果品種。
世界一蘋果
但像這么多的蘋果品種是如何選育出來的呢?僅僅是靠著不同品種蘋果樹之間的自然雜交嗎?不是這樣的,蘋果的育種方法是五花八門的。其中,不乏有很多有趣的育種方式。
雜交育種是蘋果育種最基本的育種方式了。通過不同蘋果品種之間進行雜交,來得到新的性狀,從中選育新的蘋果品種。我們熟知的富士蘋果,就是日本用國光蘋果和元帥蘋果進行雜交后,選育出來的優(yōu)良品種。
蘋果是雙性花,也就是一朵花中有雌蕊,也有雄蕊。雄蕊產(chǎn)生花粉,雌蕊是用柱頭接受花粉。在植物中,有些雙性花的植物是可以自交的,就是可以通過自己植株上的花給自己進行授粉,從而結(jié)果并產(chǎn)生后代。
花的結(jié)構(gòu)示意圖
但在蘋果中,大多數(shù)的蘋果品種是自交不親和的。蘋果的自交不親和是指蘋果可以正常開花,也可以形成正常的雌、雄配子,但同一株蘋果或同一無性繁殖系內(nèi)的個體之間授粉不會產(chǎn)生后代或結(jié)實率低。我們可以通俗的將其理解為蘋果是在“禁止近親結(jié)婚”。
蘋果的自交不親和是很多商業(yè)化果園在栽培蘋果時必須栽培授粉樹的原因。商業(yè)化栽培蘋果多是用某個品種的蘋果接穗嫁接海棠砧木上,這是一種無性繁殖,可以通俗理解為蘋果園里所有蘋果都是某一株蘋果的“克隆體”。
克隆體與克隆體之間,就會產(chǎn)生自交不親和現(xiàn)象。
阿肯色黑蘋果
所以,合理的蘋果園都會栽培一個主品種,再栽培幾個其它品種的蘋果來當(dāng)授粉樹。授粉樹的選擇要求花期一致、花粉量大,而且這個品種還有一定的經(jīng)濟效益,不能栽了賣不出去。紅富士蘋果的授粉樹可以是金冠蘋果、元帥蘋果、紅玉蘋果等。
有些人栽蘋果的時候,蘋果只開花不結(jié)果或者坐果率非常低,就很有可能是沒有栽培授粉樹的原因。
以富士蘋果的選育為例,當(dāng)我們用雜交育種來選育富士蘋果時,可以拿元帥當(dāng)父本,國光當(dāng)母本。
我們要先把父本的花粉取下來備用,然后對母本進行去雄處理。
瑞香紅蘋果
雖然大多數(shù)蘋果品種是自交不親和的。但在蘋果的雜交育種中,一般也會給蘋果進行去雄處理。去雄處理就是把母本蘋果樹上的雄蕊給去掉。這樣做的目的很好理解。如果留著母本自身的雄蕊,這個雄蕊產(chǎn)生的花粉就有可能碰到柱頭上,雖然由于自交不親和不會結(jié)果,可當(dāng)這些花粉占了柱頭后,我們選定的父本花粉就有可能不再與柱頭結(jié)合了。
所以,蘋果雜交育種的時候也是要去雄處理的。
瑞陽蘋果
去雄后,可以立即進行授粉,也可以等到隔日的時候,柱頭粘液多了再進行授粉。授粉后,要套上隔離袋,不再讓柱頭接觸其它花粉了,然后就是等著蘋果結(jié)果,得到雜種。之后,再開始種植雜種進行選育。當(dāng)然,為了縮短育種周期,種植雜種時,也用了嫁接等手段來縮短雜種蘋果的結(jié)果時間。
從左到右:從左往右:魯麗、嘎啦、姬娜(皇家嘎啦)
蘋果的雜交育種基本上就是這么高的,是不是看著比較簡單?但雜交育種需要的時間是非常久的,這是一個熬時間的工作。
除了雜交育種外,蘋果稍微快捷點的育種方式是芽變育種。
芽變育種是一種無性育種方式。在自然界中,蘋果也是會變異的。芽變育種就是在眾多的蘋果變異枝條中,找到一種性狀與原品種不同的枝條,然后把這個枝條保留下來,去當(dāng)接穗進行嫁接,然后慢慢選育,得到想要的品種。
舉例來說,我們常說的紅富士蘋果,其實就是普通富士蘋果的芽變品種。在某一棵普通富士上,有一枝蘋果上色比較好,比其它枝都要紅,就保留了這個枝條,然后找砧木進行嫁接,將它的性狀保留了下來。
金冠蘋果
目前,很多富士類的蘋果都是芽變育種,比如煙富3這一類系列的蘋果,基本上都是芽變育種產(chǎn)生的品種。
芽變育種跟克隆很像。
我們?nèi)缃癯缘盟械募t富士蘋果,起源可能都是日本園藝場中某一棵蘋果中的某一枝條。芽變育種由于是體細(xì)胞的“克隆”,最大的好處是能比較完美的保留母本的優(yōu)良性狀,不像雜交育種那樣那么容易變異。
秦脆蘋果
在植物界中,大多數(shù)植物的有性繁殖方式都是雌雄之間進行雜交繁衍的。但也有一些特殊的情況。在1814年,科學(xué)家在麻桿屬的植物中發(fā)現(xiàn)了一種非常特別的植物繁衍方式,叫無融合生殖。
無融合生殖非常奇怪,一般來說無論是植物,還是動物,有性生殖都是卵細(xì)胞和精子進行融合得到后代。
無融合生殖則是精子或者卵細(xì)胞不融合了,由精子或者卵細(xì)胞單獨發(fā)育,生成了后代。
水蜜桃蘋果
說白了,就是雄性可以自己生孩子,不需要雌性了,這又叫孤雄生殖;雌性也可以自己生孩子,不需要雄性了,這叫孤雌生殖。這種繁殖方式不是體細(xì)胞的繁殖,所以不屬于無性繁殖。屬于不屬于有性繁殖,還需要討論。
不僅僅在植物上有這種現(xiàn)象,在動物中也有,尤其是像蜜蜂之類的昆蟲中。
當(dāng)然了,無融合生殖與有性生殖是不沖突的,一個物種中可以兩種方式都有。這種方式的產(chǎn)生具體原因不明,但我想很有可能是有些植物找不到“對象”的情況下,直接自己進化變異成了自己生孩子了。哈哈.....
小國光蘋果
書歸正傳,無融合生殖這一特性在蘋果屬植物里也發(fā)現(xiàn)了。比如湖北海棠、小金海棠、山定子等。目前,無融合生殖育種主要用在了生產(chǎn)蘋果砧木上,這種好處是能避免砧木年年來育種,而且保持的性狀非常穩(wěn)定,不會產(chǎn)生普通雜交繁殖時的性狀變異。
瑞雪蘋果
但在主栽的西洋蘋果中,我們還沒有發(fā)現(xiàn)無融合生殖的蘋果植株,所以無融合育種只能用在砧木上。如果有一天發(fā)現(xiàn)了無融合生殖的蘋果植株,那估計會很有趣。
雖然還沒有發(fā)現(xiàn)自然界中無融合生殖的西洋蘋果的蘋果植株,但我們可以通過另一種方式來誘導(dǎo)蘋果進行孤雌生殖。
這種方式叫單倍體育種。
華碩蘋果
單倍體育種是指利用組織培養(yǎng)技術(shù)(如花藥離體培養(yǎng))誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體植株,然后再通過技術(shù)手段(如用秋水仙素處理)讓染色體加倍恢復(fù)正常染色體數(shù)目。
一般單倍體采用的都是花藥的離體培養(yǎng)技術(shù),就是把花藥放在某種培養(yǎng)基上,誘導(dǎo)它發(fā)育成單倍體植株,再通過技術(shù)手段讓它恢復(fù)正常染色體數(shù)目。
王林蘋果
但在蘋果的育種中,也有另外一種比較有趣的單倍體育種方式,已經(jīng)試驗成功了。就是用Y射線輻射蘋果的花粉,讓花粉喪失喪失授精的能力,然后再把這種已經(jīng)喪失授精能力的花粉去給雌蕊的柱頭結(jié)合。
雌蕊的柱頭自然不知道這是“無能力的花粉”,會在受到刺激后,繼續(xù)產(chǎn)生一系列的正常反應(yīng),從而發(fā)育成一個“單倍體胚”,然后再對這個得到的單倍體胚進行離體培養(yǎng),讓它進行孤雌生殖發(fā)育成單倍體的植株。接下來就是再用技術(shù)處理單倍體植株讓它恢復(fù)正常染色體數(shù)目。
印度青蘋果
通俗來說,這種方法就是人類用工具騙了蘋果的雌蕊,讓它產(chǎn)生了一系列的生理反應(yīng),進行了“假懷孕”。這與植物本身的孤雌生殖有一些相似性。
不知道這樣的方式是咋研究出來的,哈哈,真TMD的是個人才!
雌蕊:我可能不是人,但你們?nèi)祟愓娴氖枪?.....
利用基因工程進行育種,轉(zhuǎn)基因是其中我們最熟悉的,也是最有爭議的。轉(zhuǎn)基因是將外源基因?qū)?,從而引起生物體性狀的改變。
在蘋果育種中,美國已經(jīng)通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)選育出了一種抗蟲蘋果,轉(zhuǎn)得是BT基因,能將蟲子毒死。
對于有爭議的東西,我們也就不多講了,大家知道在蘋果育種上已經(jīng)有這個技術(shù)了就可以了。
紅富士
由受精卵發(fā)育而來,在體細(xì)胞中含有3個或3個以上染色體組的個體,叫多倍體。
蘋果的多倍體育種有兩個方向,一個是從自然界中找到變異后的多倍體蘋果屬植株,進行選育。第二個就是人工誘導(dǎo)了,主要用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍變成多倍體。
美國八號
多倍體育種的主要目的就是得到多倍體的蘋果品種。為什么非要多倍體蘋果品種呢?原因是多倍體的水果果實個頭會增大,抗逆性也會加強。
多倍體育種很平平無奇,沒有太多有趣的地方,但也是一個實用的育種技術(shù)。
全球的7500種以上的蘋果,應(yīng)該大多數(shù)都是雜交育種和芽變育種選育而來的,其它的育種方式選育出來的比較少,技術(shù)還在進一步成熟中。