電影中的「外星水果」 不但真實存在還很優秀

電 影《復仇者聯盟》中,滅霸完成了「終極夢想」後,回到出生的星球隱居種田,他門前的農田中,許多表面帶刺的金黃色果實引起了網友的注意,不少人專門尋找後發現,電 影裡的「外星水果」,其實並不是完全虛構,而是和一種名為刺角瓜的果實極度近似。

事實上,在農業科研領域,對刺角瓜的研究已有多年,近日,記者獲悉,一項新的研究發現,刺角瓜對作物毀滅性土傳病害之一根結線蟲,有很好的抗性。該研究由中國農業科學院蔬菜花卉研究所蔬菜病害防控創新團隊完成,成果發表在《園藝研究(Horticulture Research)》上。

刺角瓜保留著野生葫蘆科植物中的許多特異基因,對根結線蟲有很好的抗性。中國農科院供圖

來自非洲的野生瓜果

刺角瓜也叫火參果,是葫蘆科一種生物,外形橢圓,表皮上長滿了粗壯的刺,成熟後顏色金黃,多產於南非、紐西蘭等地。

團隊科學家、中國農科院蔬菜花卉研究所研究員謝丙炎介紹,在原產地,刺角瓜多為野生種,也有部分栽培種。

刺角瓜營養豐富,類胡蘿蔔素含量很高,口感帶有酸味,在非洲,常被加工成飲料,近年來,中國南方、西南地區也有種植,價格很高,每個刺角瓜的價格普遍在10元左右。

這種和電 影中的「外星水果」極其相似的水果,名為刺角瓜,是一種葫蘆科植物。中國農科院供圖

在人類的食譜中,葫蘆科是一個大家族,不論是西瓜、甜瓜等水果,還是黃瓜、南瓜、西葫蘆、絲瓜、苦瓜等,都是葫蘆科的農作物。

和馴化已久的品種相比,野生種佔主流的刺角瓜,在生存能力方面明顯更有優勢,因此,它一直是蔬菜育種中重要的研究對象。

「馴化的作物,因為環境優良、人工管理等因素,在漫長的時間中,丟掉了很多優異的性狀,尤其是和抗逆性相關的。」謝丙炎介紹,「一方面,人工栽培中,會為作物創作更好的環境,許多抗逆性狀不需要了,慢慢就丟失了。另一方面,一些有利於作物生存的優異性狀,其實是和不好吃聯繫在一起的,所以在人工選育中,也就慢慢篩選掉了。」

而對野生種來說,和大自然中的一切逆境作戰,是它們生存和繁衍的根本,所以,許多在栽培種中丟失的基因,在野生種身上,仍舊被保留著。

植物和病蟲害的戰爭

在研究中,科學家們發現,刺角瓜對根結線蟲有很強的抗性。

根結線蟲是作物毀滅性土傳病害之一,根結線蟲的族群極大,有很多種類,可以侵害2000多種作物,包括水稻、馬鈴薯、黃瓜、西瓜、甜瓜等。其中,對黃瓜等葫蘆科蔬菜的侵害尤為嚴重。

「根結線蟲主要危害作物的根部,會導致黃瓜、西瓜等早衰、死亡,危害非常嚴重。」謝丙炎說。

根結線蟲生活在土壤中,防治和滅殺都格外困難,尤其是它的生存能力極強,謝丙炎介紹,「根結線蟲是無性繁殖,擴散很快,而且,在沒有寄主的情況下,它的卵可以在土壤中保持七八年不死,也不孵化,直到感應到附近有寄主才會孵化。」

在人工防治難的情況下,育成具有抗性的品種,無疑是降低根結線蟲危害的最佳途徑。但栽培的葫蘆科作物中,普遍缺乏線蟲抗原。於是,科學家們開始在具有抗性的野生種之中尋找,刺角瓜就是目標之一。

對根結線蟲,人類防治尚且困難重重,野生的刺角瓜,又有何本領抵抗呢?

「不管是植物還是動物,其實都是很聰明的,自然有各自的生存之道。」謝丙炎說,「研究中,我們發現,刺角瓜的天然根系揮發化合物,可以提高感病黃瓜對根結線蟲的抗性。同時,刺角瓜的根部,還會招募特定的微生物群,這些微生物,可以抑制甚至滅殺根結線蟲。」

破解雜交不育難題

出現在電 影中以後,刺角瓜一度成為網紅水果。但實際上,在科研領域,它早已經是科學家們鍾愛的材料。

刺角瓜是一種重要的葫蘆科野生抗線蟲資源,其基因組中保留了大量黃瓜中缺失的抗病基因及次生代謝產物基因簇。

不過,以往的研究成果不多,這和刺角瓜的另外一個特性有關,雜交不育。謝丙炎說,用刺角瓜和黃瓜、甜瓜、西瓜等雜交,後代是不育的,這就相當於拿不到想要的資源,培育抗線蟲的品種就難以進行。

分子生物學的進步,使得這一困境,有了突破的希望。在研究中,科研人員對刺角瓜做了全基因組分析,發現其基因組中,保留了大量黃瓜中缺失的抗病基因及次生代謝產物基因簇。同時,科研人員也通過分子和基因編輯新技術,破解了雜交不育的問題,使得這種特異的野生資源,真正有了用武之地。為葫蘆科作物線蟲病害的防控,開闢了新的路徑。

據介紹,該研究得到了國家自然科學基金項目和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。

新京報記者 周懷宗

編輯 唐崢 校對 王心

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