会改变性别的番木瓜

  文/  廖芬  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大千世界,无奇不有,你听说过会改变性别的果树吗?在现实中,确实有一种果树,会因外环境因素或是机械损伤而改变其性别,这种奇怪的果树就是番木瓜。番木瓜是一种热带亚热带水果,原产于墨西哥南部以及邻近的美洲中部地区,我国主要分布在广东、海南、广西、云南、福建、台湾等省(区)。
人们很早就知道番木瓜树是分公母的,公木瓜不结果,在民间一直流传着,如果在公树上砍上几刀,或是用锄头把根弄伤,公番木瓜就会变成母木瓜,然后可以正常结果。事实是怎么样的呢?植物学家们为我们解开了番木瓜的一些迷底。原来番木瓜确实是分雄株和雌株的,但除了这两种株性之外,还有一种株性——两性株。三种不同株性番木瓜所开的花分别是雄花、雌花和两性花。这三种花的外观完全不同。公木瓜树所开的花即为雄花,雄花比较瘦小,未开花时的花蕾像个小棒槌,当花瓣完全打开时,五片黄白色的花瓣就像一个小风车。这种花是不能结果的,这也是为什么有些人种了番木瓜可是却不能收获果实的原因所在。母木瓜树所开的花为雌花和两性花。雌花体形较大,五片花瓣连接较为松散,一般为黄色或偏黄白色。花下部圆圆胖胖,因为里面包裹着圆圆胖胖的子房,整个花形看起来像个小玲铛,柱头黄绿色,一般有五个,顶部开裂为几瓣,像珊瑚一样着生在圆圆胖胖的子房顶部。母木瓜的这种花所结的果也和它的花一样,圆圆胖胖,同时瓜里的空腔也非常大,果肉较少,所以市场上也很销售这种瓜形。母木瓜所开的另一种花称为两性花,两性花再细分还可以分为长圆形两性花、雄型两性花和雌型两性花。长圆形两性花大小中等,界于雌花和雄花之间,为长圆形,上下一般粗细,雄蕊有5-10枚,未开花时的外形有点像带壳的花生。其所结的果实为长圆形,果腔很小,果肉厚,目前大家在市场上买到的番木瓜水果均为这花所结的果实。而雄性两性花体型较长圆形两性花小,但又比雄花略大,雄蕊数一般为10枚,所结的果瘦小或畸形。雌性两性花体型较长圆形两性花大,但比雌花小,雄蕊数一般为1-5枚,所结果实会起梭或是畸型。雌型两性花和雄型两性花所结果实外观不佳,一般没有多少经济价值。

是不是所有番木瓜都会变性呢?科学研究发现番木瓜的性别改变主要是发生在两性株上。两性株受环境条件变化的影响,如气温由低变高(季节变化),所开的花有由雌型两性花转而出现长圆形两性花、再出现雄型两性花和短梗雄花;反之,气温由高变低(季节变化),花性的出现由雄型两性花及短梗雄花转为出现长圆形两性花、再出现雌型两性花。一般温度在26-32℃之间开的大多数是长圆形两性花,低于26℃或高于32℃便于出现趋雌或趋雄现象。而受到创伤,如刀砍或是锄头砍伤引起花性转变,目前还只是民间的说法,未得到科学家的证实,引起番木瓜花性改变的原因主要还是温度。
番木瓜花性改变的秘密很早就被科学家注意到了。早在1938年美国的Hofmeyr就发现了番木瓜花性会因温度的改变而改变。我国科学家从1955年的时候,就观察到番木瓜的两性植株气温高时(7-8月)花型由雌向雄过渡,低温则有利于雌花发育。后来越来越多的科学家投入到了研究温度与番木瓜花性转变的关系的研究中。科学家们发现,番木瓜能正常开长圆形两性花的温度最好是白天24℃,夜间13℃-18℃。当白天温度升高到28-30℃,夜间温度同为13℃-18℃处理时,两性花会向雄性花转变。
  为了进一步了解番木瓜花性转变的原因,科学家从番木瓜内部的生理因子的变化和分子水平上进行了大量的研究。研究发现番木瓜花性转变的原因可能有以下几种:
     一是与番木瓜内源激素水平有关。科学家们发现,不同株性的番木瓜,其激素水平存在差异,雄株初蕾前后ZR/IAA与ZR/ABA(不同激素比值)比值一直明显高于雌株和两性株;雌株的IAA/GA3与IAA/ABA比值在初蕾时出现一个明显的高峰值,番木瓜的花性转变和其内源激素平衡还是有一定的内在联系。
   二是可能与番木瓜的一些特异蛋白及酶活性及同工酶谱有关。科学家Jindal于1976年首先发现,在雌雄异株的番木瓜雌雄花发育过程中,伴随一些特异蛋白质的出现与消失(Jindal的这一发现还引起了科学家们对其他植物差异蛋白研究的热潮)。科学家们通过对番木瓜不同株性植株的过氧化物酶(POD),多酚氧化酶 (PPO),酸性和碱性磷酸酶,酯酶活性及其同工酶进行酶谱分析研究,发现相对于雌株和两性株,雄株叶柄中过氧化物酶同工酶有一条Rf=0.29(一种生物分析方法的值)的带,成熟叶片中醋酶同工酶有一条Rf=0.75的特异带,在Rf=0.35处少一条多酚氧化酶同工酶的酶带。此外,雌株的酶活性较强,雄株和两性株活性较弱。
     三是可能由特定的基因控制。科学家们通过研究,发现了可以标记番木瓜雄株的2条基因片段,一条为831bp(碱基对数目)的RAPD(一种DNA技术)条带,另一条为450bp标记片段,被命名为PSDM(Papaya Sex Determination Marker)。以BC210为引物,用RAPD标记法,可以检测所有栽培种的雌、雄株和两性株。
  这些科学研究的结果虽未能完全阐述番木瓜株性改变的机制,但研究的阶段性成果让我们可以从早期诊断番木瓜的株性,在栽培过程中可以提前筛选株性,选择比较有经济价值的两性株进行栽培,舍弃没有经济价值的雌株和雄株。随着研究技术方法的不断进步,相信不久的将来,番木瓜性别改变的最终原因也将被解开。

作者简介:廖芬,女,硕士,主要从事番木瓜组培及育种研究

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