嫁接、雜交和轉基因三個概念的辨析

發布日期 2011-07-13 15:19:10      raymond

       在中國科技館作專家志願者1年了，每次服務都期待觀眾能夠更多的提問。7月10號是今年暑期接待的第一天，比平時4點半閉館延長一小時。5點20分，幾個在二層B廳孟德爾豌豆實驗展品前的遊客向我提問：嫁接、雜交和轉基因有什麼區別？聽到這個提問，我頓覺神清氣爽，多麼可愛的觀眾，提出這麼銷魂的問題，且聽我慢慢道來。

      先說嫁接。嫁接就是把一個植物體的芽或枝，接在另一株植物體上，使兩部分長成一株完整的植物體。接上的芽或枝葉接觸, 接的植物體叫砧木。一般都限於植物，是人工對植物進行無性生殖的一種。嫁接時應當使接穗與砧木的形成層緊密結合，以確保接穗成活。嫁接是利用植物受傷后具有愈傷的機能來進行的。嫁接時，使兩個傷面的形成層靠近並紮緊在一起，結果因細胞增生，彼此癒合成為維管組織連接在一起的一個整體。影響嫁接成活的主要因素是接穗和砧木的親和力，其次是嫁接的技術和嫁接后的管理。所謂親合力，就是接穗和砧木在內部組織結構上、生理和遺傳上，彼此相同或相近，從而能互相結合在一起的能力。親和力高，嫁接成活率高。反之，則成活率低。一般來說，植物親緣關係越近，則親和力越強。例如蘋果接於沙果；梨接於杜梨、秋子梨；柿接於黑棗；核桃接於核桃楸等親和力都很好。嫁接不涉及遺產物質的重組與改變，品質的改善只是通過砧木的營養組織來實現的，這種改善並不會遺傳。接穗所結的果實、種子、一切都是原來的物種，毫無改變。

    那麼雜交呢？我想觀眾這裡問的「雜交」很可能主要是指「雜交水稻」「雜交育種」等概念裡面的雜交，而非「體細胞雜交」「分子雜交」等概念裡面的雜交。那就重點說說前者吧，這個雜交是說通過人工有性生殖的方式把基因型不同的兩個個體通過染色體基因重組而選育新的基因型，與轉基因技術的不同在於沒有外源基因的導入。雜交是在多發生同種、同屬或同科物種之間，親緣關係很近，如袁隆平的雜交稻是野生稻與水稻雜交，但都是稻屬這個植物。雜交最遠發生在屬間，科間就需要人幫助了。有些親緣關係近的種類雜交可以產生可育後代，比如雜交水稻和金魚等等，一般遠緣雜交不會產生可育後代，比如騾子和獅虎獸。雜交育種的關鍵是通過不同的父本和母本配子中基因型的組合，產生出新的組合類型，從中選育出具有優勢的子代。

     最後說說轉基因，與前兩項已經被人類掌握幾百年上千年的技術相比，這是最近幾十年才有的高科技。轉基因技術是將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中，由於導入基因的表達，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾。這不涉及生殖過程，修飾后的基因因為整合在基因組上，所以如果生殖細胞中也有修飾，就是可以遺傳的。通常的做法是提取某生物具有特殊功能的基因片斷，通過基因技術加入到目標生物當中。經基因改造的農作物，外表和天然作物沒多大區別，味道也相似，但有的轉基因作物中添加了提高營養物質的基因，有的則可以適應惡劣的自然環境以及提高產量和質量等。

    辨析： 雜交和轉基因還有點不同，就是雜交具有很多的不可控性，在雜交的時候，我們不知道也沒辦法知道這次雜交會給目標植物帶去什麼基因，有可能是好的，也有可能是壞的，所以，雜交水稻要進行篩選，從一大堆垃圾中找到一個好的。轉基因就不同，我們是明確的指導轉入的基因是什麼，會怎麼表達，現在的技術還能控制其如何表達，比如BT蛋白只在莖和葉中表達，不在果實中表達。
    嫁接的作物（指接穗）和轉基因的作物在外形方面和突然作物沒有什麼差別，因為前者只不過是插在砧木上的天然作物，後者是基因組中被插進一個或者幾個外源基因而已。自然界中有時會有某植物在某大叔的枝杈上生根發芽的現象，在原理上類似於嫁接。
     
再補充個概念：克隆。
這裡我只介紹「克隆羊」的克隆，也就是生殖性克隆。其他分子層面的、細胞層面的克隆暫不討論。
這個「克隆」的概念是在20世紀的最後幾年才被熱炒的。從克隆羊開始，隨後克隆牛、驢、猴、鼠...如雨後春筍一般被科研人員製造出來。這裡講的克隆指的是：用人工方法通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的後代個體的技術。具體的方法比如說將一個體細胞的細胞核移植到去核的卵細胞中，人工在體外培育成胚胎植入代孕母體繼續妊娠直到分娩。 當然也取出一個胚胎的未分化細胞培育成個體的方法。克隆也可以理解為複製、拷貝（港澳台的意譯），就是從原型中產生出同樣的複製品，它的外表及遺傳基因與原型完全相同。 所以通過植物的組織培養育出的植物個體也可以被稱作克隆，只是1997年多莉的誕生讓克隆這個詞一夜之間家喻戶曉，大家反而忽視了植物組培其實和體細胞克隆在原理上都是一回事。

    我們在生活中越來越多的接觸到科學概念，觀眾提出這樣的問題說明他們留意了這些概念，並且做了初步的比較和歸類，這是好事。我也發現很多科學概念雖然自己學過，但是要給觀眾講清楚，讓他們明白還是需要功力的。一方面要自己概念清楚，並且要講得深入淺出，恰當的比喻是很好的工具。我以後得隨時積累，經常複習生物學知識，以備觀眾的提問。（作者：永剛）