为什么柚子和橘子杂交会有可育的橙子?植物间没有生殖隔离吗?

为什么柚子和橘子杂交会有可育的橙子?植物间没有生殖隔离吗?

众所周知,不同的物种之间都存在生殖隔离,这无论是对于动物还是植物来说都是一样的,但是芸香科柑橘属下的植物却比较的特殊,因为它们的杂交简单乱成了一锅粥,为什么这么说呢?

橘子、柚子、橙子是我们最常见的水果,也是柑橘属下比较有代表性的物种,但是你可能不知道我们常吃的橙子竟然是橘子和柚子杂交的后代,除了橙子外,整个的柑橘属下不同的种间、甚至是不同的杂交种间都能杂交产下可育的后代。这究竟是怎么回事呢?难道它们之间没有生殖隔离吗?我们一起来探讨一下这个有意思的问题。

乱成一锅粥的柑橘属

在我们常见的水果中,柑橘属下的水果就占据了半壁江山,但是,你可能不会想到如今丰富多彩的柑橘属其实只有三种比较原始的植物,它们就是宽皮橘(橘子、桔子)、柚子和香橼(枸橼),这是三个柑橘属下独立的物种。

但是,从距今约2300多年前,这三种植物的杂交大戏正式拉开了,首选出现的就是橙子,它是由宽皮橘与柚子杂交而成的,而且这种杂交是在两种植物在野生环境下发生的,第一代橙子的个头、皮厚度、甜度都在二者之间,不过,从个头上看,它与宽皮橘更加的接近。

之后,柚子与香橼在野生环境下由于相近的地域分布,它俩也没能耐得住寂寞,从而诞生了青柠。这些由三者杂交出来的新物种也没闲着,其中橙子与柚子再次回交产生了葡萄柚,橙子与宽皮橘再次回交产生了各种柑子。而橙子与青柠作为杂交种,竟然也神奇地结合了,此时柠檬出现了。

在我们实际购买橘子、橙子等水果时,我们会发现一个问题:即使同一种水果口味有很大的不同,这除了与原产地的环境有一定的关系外,主要是亲本的口味决定的,举个例子,如果宽皮橘和柚子都很甜,那么它们杂交产生的橙子通常也非常甜。

当然,从柑橘属的亲本看,以上只是三代内的各种杂交和回交,但是,目前在人工的繁育下,柑橘属的四代杂交已经悄悄地开始了。相信小伙伴们都吃过“果冻橙”,它的学名为爱媛38号,这是一种由日本杂交培育来的新品种,由于其脆嫩化渣,甜分适中受到了许多人的喜爱。

而爱媛38号其实就是第三代杂交种之一柑子(日本南香柑)与第三代杂交种之一柑橘(西之香,它是由不同的橙子杂交产生的新种,然后新种又与父本的橙子杂交产生的一个杂交种)再次杂交产生的一个新的品种。

因此,柑橘属确实已经乱套了,而且它们的乱套是在人类介入以前就开始了,正是因为它们如此的容易杂交,所以在之后人工培育后各种新的品种才能快速的被培育出来。

柑橘属的植物突破了生殖隔离的限制?

生殖隔离简单地说就是不同物种间的生殖屏障,其中包括了地理隔离、生态隔离、时间隔离等等,其中地理隔离就是指两个物种分布区域不同,时间隔离通常是指二者发情期(花期)不同,生态隔离是指两个物种存在竞争或者捕食关系造成的不会发生繁殖行为。

举个简单的例子,在自然界中,狮子和老虎都是豹属下的不同的物种,它们在野生环境下要么不同域分布,要么存在竞争关系,所以它们即使见面也不会交配。但是,在人工饲养下,刻意地让它们繁殖,就会产下杂交种狮虎兽,不过由于狮虎兽高度不育,所以这依然符合生殖隔离的定义。

从生殖隔离的定义看,柑橘属下宽皮橘、柚子以及香橼都是独立的三个物种,为何它们能够自然地杂交,而且产生的杂交种(橙子、葡萄柚等等)还拥有再繁殖的能力呢?

首先,植物界的生殖隔离,原本就不如动物界严格,尤其是以花粉传播作为繁殖方式的植物,它们除非是完全不在一个区域内存在,不然总是有方法可以授粉的,比如不同的风向、蜜蜂采蜜等等,这些都可以将同域分布的两种植物联系起来。

其次,柑橘属下的三种原始的物种之所以能够演化成独立的物种,有两个条件:同一祖先以及较长时间内没有发生基因交流。因此,推测这三种植物曾经在不同域分布过,不然就没法成为独立的物种。

那么,这三种植物又是如何在同域分布的呢?这可能与人类的活动有一定的关系,因为这三种植物的果实在野生环境都是可以吃的,一旦可以吃,人就会摘,摘走之后,就带走了它们果实中的种子。这就给了它们同域分布的机会。

而且植物界的生殖隔离通常是不同的花期、吸引不同的动物来传播花粉。但是一旦同域分布后,它们作为同一祖先的物种,花期相近,同一区域内传播花粉的动物又固定,这就增加了授粉的几率。

当然,授粉后,还要解决一个问题:结合,在自然界中,亲缘关系越近的物种基因相似度越高,在结合时几率也就越高。此时出现了一个问题,柑橘属下的三种植物的生存环境很接近,这就导致了它们的基因库更加的接近,因为物种的变异在相同的环境下越趋同,在不同的环境下差异越大。这就造成了橘子、柚子以及香橼这三种植物虽然是不同的物种,但是它们的基因相似度远比动物界不同物种更加接近,因此,它们的杂交就越容易,后代也就越能具备繁殖能力。

总结

我们吃的橙子其实并不是原生物种,而是杂交种,而且在整个的柑橘属下除了橘子、香橼、柚子是原生种外,其他的全部都是它们杂交、回交、二代、三代甚至是四代的杂交种,这才组成了一个丰富多样但是乱成了一锅粥的柑橘属。

当然,柑橘属下的物种并非完全没有生殖隔离(最起码是原始的地理隔离),只是因为它们的可流动性(果子能吃,被带走后,种子也跟随移动)、大区域的重合性(都是我国南方的水果),造成了它们从不同域分布到了同域分布,又因为它们生存环境的相似性、同一祖先的原因,它们的基因差异很小,所以它们可以自由的杂交,并产下可以继续繁殖的“后代”。

为什么柚子和橘子杂交会有可育的橙子?植物间没有生殖隔离吗?

“贵圈真乱”这四个字,用来形容柑橘“一家”,再贴切不过了,因为真的太乱,太没节操了,每个品种之间都有不明不白的“亲戚关系”。

比如说:

橙子的爸爸是柚子,妈妈是宽皮桔;

柠檬的爸爸是橙子,妈妈是香橼;

植物界就是这么混乱,那么是不是说明植物间不存在生殖隔离了?要说清这个问题,先得弄清楚柑桔类水果的祖宗是谁。

柑桔水果的科学区分

众所周知,桔子和橘子是同一个东西,只是南北叫法不同罢了,(北方叫橘子,南方叫桔子) ,一般认为桔是橘的俗解。但是,共同的认识是,柑、桔、橙和柚子又分别是柑桔类水果中的三个不同品种。

柑桔水果有很多种,在广东以外的人眼里常常傻傻分不清,或者叫不出正名,都是以桔子或者柑橘为称。也是在很多年后,我才知道搞清楚,原来广柑不是柑。

柑,桔的名称长期以来都很混乱的原因,就是因为这个家庭的成员种类太多,长得还基本差不多,其实,柑桔水果之间还是有很大的区别的。

在植物分类学上来说,柑和桔在植物分类学上是同科同属,却不同种的木本植物。

柑桔水果果树群中最主要的一群,共有17个种类,又分为6个种群:柚类、橙类、大翼橙类、宜昌橙类、枸橼柠檬类、宽皮橘类,它们被并称为“维C之王”。

柑和橘两者常统称为柑橘,柑桔类水果又包括:桔子、柑、柚、枸橼、甜橙、酸橙、金橘、柠檬等。

从外形特点角度上来说,

桔科水果果实较小,常为扁圆形,皮色橙红、朱红或橙黄。果皮好剥,种子胚多为深绿色,而柑科水果花大,果实皮不如桔好剥,种子的胚为淡绿色,是桔与甜橙等其它柑桔的杂交产物。也就是说桔子是它们的爸爸。

另外,柑类水果的果皮可做陈皮材料,桔的果皮不能用作制作陈皮。

所以,温州密桔是柑不是桔,橙柑(芦柑)是桔不是柑。

柑桔水果的三个祖先

关于柑桔水果的祖先,在网上有这样一张族谱图。

这张族谱中黑线表示妈妈,灰线表示爸爸,虚线表示私生(基因变异),不难看出柑桔水果的原生祖先有:桔、枳、橼、柚、橘5个大佬。

这张图简单翻译过来就是:柚子和橘子以前生了一个女儿和儿子,橘子和这个女儿生了甜橙,香橼和这个儿子生了柠檬,而酸橙的妈妈是柚子,爸爸是桔子。

因为柑橘家族实在太过混乱,植物学家经过几代人的研究,通过孢粉学,形态学,解剖学,遗传学,分子生物学等等手段,才得出宽皮桔、柚子和香橼是柑桔类水果的祖宗。

为什么是这三个了?

说这个问题之前,就得讲一下,这三个水果的原生始祖。

先来说说香橼:香橼对于国人来说,多少有点陌生,但是他的奇葩亲戚佛手柑,相信大家都见过。

香橼皮厚,果肉少得可怜,果皮占整个果实的一半之多,所以可以吃的部分很少,但果皮是东南亚菜,还可用作药物和香料,所以也会在宗教仪式在出现。它是柠檬的祖先。

不过,香橼被认为是这三个中最年长的种类。

再来说说宽皮桔:相关数据显示,桔子原产于中国,且拥有几千年的历史,屈原曾经就称赞过野生桔子,《吕氏春秋》中也有“江浦之橘、云梦之柚”的记载,后来考古学者发现,我国种植桔子和柚子的时间,大约在公元前2000年左右。

桔子主要生长在长江流域,春秋时,在淮南为橘,淮北为枳,也是是“橘化为枳”,甚至主导了几代中国人的味蕾。相对而言,桔子皮薄,果味或酸或甜,主要是因为环境导致自身变种。

最后说说柚子:柚子又叫“文旦”,自古以来,柚子都是水果。

有麻豆文旦,红文旦,盘谷文旦等。因为个头大,水份足,方便储藏,存放三个月都不失香味,有人把柚子比作天然的水果罐头,缺点是皮厚,难剥,但是依然颇受南方人喜爱,是生活美满的仙果,象征着团圆。

“文旦”名字的来源,也与孝顺有关。

总的一说,这三个老祖宗虽然它们外观有味道有区别,也都颇受与文化界和文人的青睐,倍受老百姓喜爱,但是,没想到的是,它们一代代流传下来子孙的过程,比希腊神话故事都要混乱不堪。

柚子和橘子是弄出橙子的

2018年,《Nature》发表过一篇关于柑橘属的遗传起源与进化的文章。

文章显示,在几千年,乃至几百万年的演化过程中,柑橘从东南亚一带,向东,南,西三个方向各自传播,甚至有的演化发生在约600万年前。

比如,在约400万年前,由马来群岛传播至澳洲的原生柠檬。

现代DNA分析法证明,柠檬正是香橼和橙子杂交的后代。

那么橙子又是怎么来的了?

关于橙子的由来,有两种说法:

第一种:柠檬从南欧传入葡萄牙后,葡萄牙人把甜的柠檬品种进行培育,得到了橙子。

第二种:葡萄牙在东南亚的采购了柠檬和橙子。

无论哪种说法,看得出来,葡萄牙是关键。因为通过历史考证,大约14世纪的时候,橙子被葡萄牙人带到了欧洲,被广泛种植于地中海地区,1943年,哥化伦布发现新大陆,在第二次去新大陆时,橙子被带了过去,并得到传播。

不过,值得一提的是:根据考古证据,早在公元前2500年,我国就有种植橙子。

但是,很多知识界人士都信服第一种说法,因为,事实证明,近代的甜苹果,确实是从北美野外的酸苹果驯化而来。

橙子的出现,让柑橘家族的混乱第一次,进入了人们的视线。

到后来的甜橙,同柚子“老爹”发生了“亲密接触”,于是,更为混乱的葡萄柚就这样产生了,之后甜橙又和另一位“老爹”宽皮橘发生关系了,产生的爱情结晶就是传说中的“柑”,不过柑的产生,在这人大家庭里,更为混杂,甚至和自己的远房表亲都有关系。

简单来说,橘子和柚子“亲密接触”,产生了橙子,橙子又和爹妈发生了“亲密接触”,产生了柑和葡萄柚。

那么,疑问来了,都说生殖隔离,人类近亲结婚,会有严重的后果,植物间难道就不存在这个问题吗?

植物间到底有没有“生殖隔离”的概念?

曾经我有个朋友说,柑橘圈这么乱,吃多了会不会变傻?

虽然是玩笑,但是,龙生九子,各有不同。在生物界,杂交可以让生殖隔离的作用变得更强了,比如骡子。

在动物学里,物种间的生殖隔离,产生可育后代是不可育的,这是基本概念,但这种概念,不包括植物界。

在植物学家眼里,已经抛弃了这个概念,因为植物好像真的“没有节操”可言。

世界上大概有30万种植物,有的会杂交,有的不会。有的植物生来就不安分,没羞没臊,有的植物却生来安分守已。1984年,研究人员估算,大概有70000个种间杂交的植物种。

比如:最为混乱,最为著名的蔷薇科。

拿月季来说,现在的月季主要分为现代月季和古月季。像月月红,月月粉,绿萼这些都叫月季,但属于古月季,而像“法兰西”这种就是现代月季,而第一代“法兰西”,就是杂交品种,之后的现代月季又都是“法兰西”的后代。

而现代月季和古月季又都是和各种蔷薇被强行杂交出来的,这也是为什么月季好看,四季开花的原因。

另外,大家最为熟悉的向日葵,其实就是一种“大菊花”,属于杂交产物。

面对植物界的这种情况,植物学家们的内心是崩溃的,植物间的杂交“罗曼史”,并不能简单的用生殖隔离的概念来描述。

有的杂交,让物种间生殖隔离的作用变得更强了;有的杂交,有了爱情的果实,但也仅仅是果实;有的杂交,又产生了更多的可能。

当然,讨论一个物种间的杂交,并不只能单纯地以自然选择为主,环境和自身遗传都对物种的产生有一定的影响。

同一物种在不同环境下生长,都会有不同的结果,比如“橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳”。更就说从共同祖先那里继承而来的,相似物种。为了适应各自的环境,而产生了一定的差异,形成两个物种,也是再正常不过的事。

写在最后:

大自然是神奇的,又是人类无法想象的,橙子作为柑橘家的后代,在如今,已成为老百姓生活中不可缺少的水果。现代技术下,橙子不用吐核,更大更甜更多汁,甚至杂交出能能连皮带肉一起吃的高档水果,这些都解决了老百姓日常所需,或许也是自然界的另一种选择吧。

就如同《红楼梦》里,刘姥姥的孙子和王熙凤的女儿,一个在玩柚子,一个在玩香橼,然后两人遇上了,都想要对方手里的水果,最后两人结婚了。

所以,只要喜欢,混乱也是能原谅的,管那么多干嘛,大家都是爱的同一棵树。

最后为大家送上小姐姐卖的赣南脐橙,为什么推荐她家,就不多说了,因为大家爱的都是同一棵树。

阿明 分类:生活

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