出品：科普中国
制作：懒洋洋 关西科健
监制：中国科学院计算机网络信息中心
“龙生龙 ， 凤生凤 ， 老鼠的儿子会打洞”是我们所熟知的一句谚语 ， 它形象生动地说明了自然界的基因遗传现象 。 通过繁殖过程 ， 子代可获得与亲本相同的遗传物质 ， 即DNA(部分病毒是RNA ， DNA片段即为基因) 。 然而 ， 随着科学研究的深入 ， 更多的基因传递方式被逐渐揭开 ， 人们发现繁殖过程并非是生物体内遗传物质的唯一来源 。 除了繁殖 ， 外来基因还可以通过“转移”的方式直接并入生物体内 。
自然界中“转基因”现象竟然很普遍
基因转移现象 ， 最初发现于原核生物 。 但随着研究的不断深入 ， 人们意识到真核生物间也存在基因转移现象 ， 其中直接的基因转移一般存在于寄生生物和寄主之间 。 例如间日疟原虫中发现了人类的基因 ， 在人类中也发现了克氏锥虫的基因 。 自然界中已经发现的存在基因转移的生物有很多种 。
寄生生物与寄主之间的基因转移 ， 来源：作者自制
微生物与高等动物间的基因转移估计大家不会感到大惊小怪 ， 毕竟微生物寄生于高等动物体内 ， 二者关系相对密切 。 但是没有神经系统 ， 遇到危险不能移动的植物之间竟然也存在基因转移 ， 这到底是怎么发生的？下面我们将会从基因的转移过程 ， 基因转移发生的位置以及基因转移对于植物生长的利与弊等方面给大家介绍一下植物中的基因转移现象 。
基因是如何在植物间发生转移的？
基因在植物间发生转移的方式有多种 ， 通过花粉、真菌、细菌、病毒、转座子和昆虫等介导的间接基因转移 ， 同时还能通过共生、病原菌侵入、嫁接以及寄生等方式的直接基因转移 。 其中植物间的基因转移在嫁接和寄生过程中较为常见 。 这里主要讲一下嫁接和寄生过程中发生的基因转移 。
嫁接是一种拥有上千年历史的人工繁殖方式 。 不同接穗通过嫁接到不同砧木上可以获得抗寒或抗虫等优良性状 。 在接穗和砧木紧密衔接的伤口位置 ， 可以形成比较脆弱的薄壁细胞 ， 这是一种植物试图修复自身创伤时产生的愈伤组织 。 不同来源的DNA或RNA可以通过这些脆弱的细胞进入到对方植物体 。 除此之外 ， 还可以通过细胞间形成的胞间连丝（普通状态下 ， 胞间连丝很窄很难使DNA或RNA等大分子通过 ， 当受到某种刺激后 ， 间距增大 ， DNA或RNA可顺利通过）或囊泡运输过程进入彼此 。 目前研究认为这种类型的基因转移仅局限于这团愈伤细胞之间 ， 但是这些基因是否表达 ， 表达能维持多久 ， 是否能整合到基因组仍待研究 。
嫁接是获得优良作物品种的常见方式 ， 来源：作者见图
除了嫁接的种内基因转移 ， 发生在种间的基因转移也十分常见 。 植物按照获取营养物质的方式可分为两种：自养型和异养型 。 自养型是指通过植物叶片中的叶绿素将光合作用产物转化为有机物供自身生长所需；异养型植物主要指各种寄生植物 ， 它们不能进行光合作用 ， 要寄生在其他植物体上 ， 汲取水分和营养才能生存 。 植物的种间基因转移主要发生在寄生植物和其寄主之间 。 寄生植物有上千种 ， 我们所熟知的有菟丝子 ， 列当和独脚金等 ， 部分寄生植物如下图所示 。
部分寄生植物示意图 ， 来源：作者自制
以菟丝子为例 ， 寄主植物分泌的某种物质被菟丝子识别后 ， 菟丝子将形成吸器粘着在寄主表面 。 这时菟丝子分泌降解酶使吸附位置的植物细胞降解 ， 帮助吸器慢慢深入 ， 最后到达植物维管组织并与其紧密相连 ， 菟丝子除了通过吸器吸收一些蛋白质、次生代谢物、RNA以及DNA等生物大分子外 ， 还可以通过胞间连丝吸收寄主的大分子物质 ， 如下图所示 。
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