玉米的杂交优势
现在,全世界的玉米几乎都是杂交玉米,所有转基因玉米也都是杂交玉米,反对转基因的人除了攻击转基因,也攻击杂交玉米,说农民祖祖辈辈都是年年留种,现在转基因杂交玉米的种子只能种一代,农民不得不每年掏高价买种子公司的种子。无知到如此程度,可怜又可悲。所以,在解释转基因之前,有必要详细解释玉米的杂交理论。
玉米不是中国传统农作物,它原产美洲,1492年哥伦布发现美洲新大陆以后,原产美洲的玉米、红薯、马铃薯、西红柿、烟草等农作物逐渐被引种到欧洲,后来经海路由东南亚国家传入中国,这时已是百年以后的明朝末年。玉米、红薯、马铃薯比中国的传统农作物黍子、谷子、大豆、高粱、水稻、小麦产量都高,而且耐瘠薄,所以推广很快,尤其玉米,以种子繁殖,更便于传播。康乾盛世持续百年,养活人口两三亿,玉米功不可没。
中国历史上有三次农作物引进功不可没。第一次是小麦。小麦原产伊拉克,经游牧民族在商代传入我国。我国原产农作物如黍子、谷子、大豆、高粱、水稻都是春播作物,土地只能一年一熟,而小麦是冬播作物,使得土地可以一年二熟,这可不得了啊!第二次是北宋时从越南引进占城稻(当时北越、南越是两个国家,南越叫占城),占城稻早熟、产量高、耐瘠薄,不仅功在当时,而且经过漫长的自然杂交、自然融合,改良了我国所有水稻品种的基因。第三次就是玉米、红薯、马铃薯的传入。
现在的玉米是杂交玉米,需要年年制种,而原先可不是这样,是年年从收获的玉米中选留种子。玉米是异花授粉作物,植株之间、地块之间靠风力相互授粉,每年都在进行自然杂交,产生大量优良后代,当然也产生劣质后代,但是农民只会选择优良后代做种子,因此玉米只会进化而不会退化。
到了清朝末期的最后十年,大洋彼岸,美国的几个遗传学家各自在进行玉米的人工杂交试验。他们都是受到了丹麦遗传学家约翰森的启发。
约翰森创造了基因(gene)这个单词,是个里程碑式的遗传学家。约翰森提出的“纯系学说”也具有里程碑价值。“纯系学说”因菜豆试验而提出:一株菜豆连续6代自我繁殖,每一代的平均粒重都不变,这说明它的基因型是不变的,也说明没有外来基因加入,又说明连续6代的基因是个纯粹的系谱。菜豆是自花授粉植物,“纯系学说”说明了自花授粉植物的遗传稳定性。
美国的几个遗传学家们受此启发,用异花授粉的玉米做人工自交试验,以获得纯系基因。
试验第一步是自交:一株玉米,给它的穗套袋,不让别的玉米植株的花粉落到上面,只用它自己的花粉给它自己的穗授粉,如此连续4代,它就成了纯系,也叫自交系。基因倒是纯了,可是产量却一代不如一代,这是异花授粉植物的自交退化现象,就像人和动物的近亲繁殖。
试验第二步是杂交:两个自交系,间行种植,其中一个自交系作为母本,另一个自交系作为父本,去掉母本的雄蕊,那么母本的穗子就只能接受父本的花粉,得到的杂交种子又皱又瘪不饱满,这称为杂交一代种子;下一年,把杂交一代种子播下,出乎意料的是,穗大粒饱,产量大增,这称为杂交一代的产量;再下一年,把这穗大粒饱的种子播下,又出乎意料,产量大减,这可称为杂交二代的产量。
从自交到杂交,从杂交一代增产到杂交二代减产,这一系列现象该怎么解释呢?
美国遗传学家沙尔想到了遗传学之父、奥地利修道士孟德尔50年前做豌豆杂交试验时,把豌豆的性状分为显性的和隐性的,于是,他把基因也分为显性的和隐性的,在1911年,他提出了“显性假说”,后来又经其他遗传学家补充。“显性假说”解释如下,请读者慢慢阅读,是可以看懂的。
显性基因控制优良性状,隐性基因控制不良性状;精子、卵子配对,各自携带的隐性基因和显性基因也要配对;隐性基因和显性基因配对,显性基因遮盖隐性基因,只表达显性基因的优良性状;只有隐性基因和隐性基因配对,才能表达隐性基因的不良性状;在自交系的基因中,既有显性基因,又有隐性基因,精子和卵子来自同体,携带的基因是相同的、对等的,隐性基因一定和隐性基因配对,而不与显性基因配对,这样,基因的纯合度增加了,但是不良性状表达的机会也增加了,所以一代比一代退化;在杂交一代的基因中,精子和卵子来自异体,携带的基因是不尽相同的、不尽对等的,隐性基因很难和隐性基因配对,而隐性基因与显性基因配对的概率很高,这样,基因的杂合度增加了,显性基因遮盖了隐性基因,那么显性基因的优良性状表达的概率就增加了,所以具有生长优势,产量增加;如果用杂交一代作为种子繁殖下一代,那么在形成精子或者卵子的过程中,原来杂合在一起的隐性基因和显性基因就要分离,精子、卵子结合时,基因重新配对,隐性基因可能和显性基因配对,也可能隐性基因和隐性基因配对,那么隐性基因的不良性状的表达机会就增加了,这样,杂交二代的产量就会下降。
所以,杂交玉米的种子只能种一代,不能接着种。