在自然界中，兩種不同的植物偶爾會發(fā)生雜交。這可能會引發(fā)一些問題，因?yàn)楦副竞湍副镜倪z傳信息并不相配。不過這個問題很容易解決。 只要親本植物將完整的遺傳信息傳遞給下一代（而不是一半），這樣染色體就能夠在減數(shù)分裂中正確配對，減數(shù)分裂是生殖細(xì)胞的形成途徑。在這種情況下，雜交形成的植物仍有繁殖能力，并形成了新的物種。這種被稱為異源多倍化（allopolyploidy）的現(xiàn)象，在野生植物和農(nóng)作物（例如小麥、油菜籽和棉花）中都很常見。

此前人們普遍認(rèn)為，異源多倍化依賴于雜交和基因組加倍。日前，德國馬普植物分子生理研究所的Ralph Bock領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊，首次展示了一種無性的異源多倍化途徑，并由此得到了新的植物品種。

Bock的研究團(tuán)隊使用的是嫁接法。在園藝和葡萄栽培領(lǐng)域，人們通過嫁接將兩個品種的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。舉例來說，將對害蟲敏感的高品質(zhì)葡萄與抗性品種嫁接起來，能夠有效防治葡萄根瘤蚜（一種禍害葡萄的著名害蟲）。兩種嫁接植物之間并不存在遺傳學(xué)物質(zhì)的重組，而是采用了一種被稱為水平基因轉(zhuǎn)移的策略。

“我們之前的工作證明，嫁接植物的接觸區(qū)域存在著葉綠體基因的水平轉(zhuǎn)移。現(xiàn)在我們想知道的是，嫁接過程是否涉及了細(xì)胞核遺傳信息的轉(zhuǎn)移，”Ralph Bock解釋道。

研究人員將不同的抗生素抗性基因分別引入兩種煙草（Nicotiana tabacum和Nicotiana glauca）的細(xì)胞核基因組，然后將兩種煙草相互嫁接。在融合發(fā)生之后，研究人員切下兩種煙草的接觸區(qū)域，將其放到含有兩種抗生素的培養(yǎng)基中，只有攜帶兩種抗性基因的細(xì)胞才能夠生存。令人驚訝的是，培養(yǎng)及中長出了許多雙重抗性的苗木。

這種雙重抗性是來自單個基因的轉(zhuǎn)移，還是真?zhèn)€基因組的轉(zhuǎn)移呢？研究人員對雙重抗性植物進(jìn)行了染色體計數(shù)。如果發(fā)生了完整基因組轉(zhuǎn)移，那么新植物的染色體數(shù)應(yīng)該是兩個親本染色體數(shù)之和。“N. glauca含有24個染色體，而N. tabacum 含有48個染色體，”Ralph Bock介紹道。“而我們在雙重抗性植物中發(fā)現(xiàn)了72個染色體。”“我們通過無性途徑得到了新的異源多倍體植物，”文章的第一作者Sandra Stegemann說。

研究人員將這種新植物放到溫室中進(jìn)行培養(yǎng)，它們很明顯結(jié)合了兩種親本的特征。而且這種新植物比親本生長得快得多，這是許多異源多倍體的特性。因?yàn)檫@種新植物能夠持續(xù)有性繁殖下去，研究人員將其視為一個新的物種，命名為Nicotiana tabauca。

研究指出，在水平基因組轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上進(jìn)行嫁接和篩選，可以幫人們創(chuàng)造出更高產(chǎn)更優(yōu)良的新作物。