植物之間的基因交換

 

嫁接。圖片來源：維基百科

植物與動物有非常多的不同之處。其中之一是，植物很容易形成所謂的「異源多倍體」（allopolyploid）：不同種的植物基因混在一起，產生新的植物。最有名的例子大約就是麵包小麥（bread wheat，Triticum aestivum），為三種不同植物所形成的異源六倍體（allohexaploid）。我們只知道植物可以形成這樣的「混種」，但到底這些混種是怎麼形成的，到現在還是一個謎。

最近德國的普朗克研究所以煙草進行嫁接做為實驗系統，用螢光標記葉綠體，來觀察不同種植物之間的基因交換。結果發現在嫁接部位的癒傷組織（callus）中的葉綠體（chloroplast），會先進行去分化（dedifferentiation）後形成類似阿米巴一樣的小胞器。

在同一時間，相鄰的細胞壁會分解，形成連接孔；這時候葉綠體去分化後產生的阿米巴就可以從連接孔「爬」過去另一顆細胞，完成交換。到了新細胞的阿米巴，會再度進行分化，形成葉綠體。

雖然目前只觀察到葉綠體的交換，但不排除粒線體--甚至細胞核或許也經由這個機制、或者是其他的機制來進行基因交換。

參考文獻：

Alexander P. Hertle, Benedikt Haberl, Ralph Bock. Horizontal genome transfer by cell-to-cell travel of whole organelles. Science Advances, 2021; 7 (1): eabd8215 DOI: 10.1126/sciadv.abd8215