刘兴旺：黄瓜扎手的秘密
18:18 Share

在座的小朋友们大朋友们大家下午好我是来自中国农业大学的博士生导师刘兴旺刚才在后台已经听到了我们小朋友对黄瓜的一种热爱我再追问一个问题你们喜欢黄瓜吗

喜欢我像你们这么大小的时候我是非常非常讨厌黄瓜的为什么呢还是要从我的生活经历开始我出生在山东的一个农村小时候家里种了很多很多的蔬菜西红柿 辣椒 茄子当然也有黄瓜每到农忙的时候我母亲就会让我们去帮助干活下地摘菜

西红柿辣椒还好我最讨厌的就是去摘黄瓜像你们这么大的时候穿着 T 恤黄瓜秧扎手黄瓜果实也扎手

我给大家邀请了我的一个朋友他又会了一幅画就是把当时我摘黄瓜的情景形象地放到这里边了大家看那个小男孩愁眉苦脸那个就是我当时心里边想的是什么呢想的目标很小就是不要你这个黄瓜再长刺了随着我读了大学也选择了自己比较熟悉的专业蔬菜学专业

我就又想起我比较记恨的小黄瓜了大家都吃过黄瓜小朋友们你们知道黄瓜是怎么长出来的吗可能有的还不太清楚我在上大学之前也是一样所以我在这个地方给大家找了一个小视频一起来看一看黄瓜种子它是如何长成一个大瓜的

这是我们用来摘黄瓜的一个小盆把黄瓜种子给它放进去之后覆盖上营养土 鸭食然后呢我们再给它浇上水静静地等待着黄瓜的发芽在这个时候啊大家看先把根长出来了 是吧然后它的这个子叶就出来慢慢地大家看慢慢地

我们的新叶部分也就是说它的真叶就开始长了对吧叶子慢慢地变大变大一直在长但是呢在这个地方给大家科普一个小知识由于黄瓜起源于喜马拉雅山南路的热带雨林

所以它必须是进入攀原的所以当它长到一定高度的时候如果没有支撑物它就会趴到地上在这个时候挡到一定的高度的时候我们就要开始给它进行支架对用竹竿或者是小木棍让它有个支撑

同时大家还会发现一个比较有趣的现象是不是上面有卷须卷须就像一只手似的它能够把黄瓜紧紧地固定在小竹竿或者是小木柜上随后大家看它的第一朵熊花就出来了然后大家看旁边有一个接着带小瓜的我们称之为瓷花

然后这个瓷花就开始慢慢地发育就变成了我们现在吃的黄瓜在后边有一个瓜它从小庞大的一个过程大家看当它的花当天再到最后两天三天四天五天所以到第六天第七天的时候我们的橙瓜就可以摘了

视频里面一直没有摘是为了让大家更方便的去看它的一个生长过程所以它持续持续的生长就会变成老瓜当老到一定程度的时候就像是我们视频上展示的这样整个的黄瓜的生长几乎达到了最后有的消费者或者是喜欢吃这种老瓜但不管怎么样

大家所能够市场上见到的就是我们视频里边所展现的黄瓜下面这一张片子大家看这些猜一猜小朋友们和大朋友们我图片里面所展示的都是什么都是黄瓜吗都是黄瓜它有不同的颜色有不同的形状不同的亮度这还不足为奇大家看下一张片子这一张片子

长的这个皮色像是我们的蘑菇对吧长条的这就是黄瓜的一种 Hardwickian 变种还有大家看这个是锡金类型的黄瓜特别像是我们的小蘑菇对吧上面的黄瓜这么多种在咱们国家黄瓜有什么作用换句话说

我作为一个教师同时也作为一个科学家我们为什么要研究黄瓜大家经常性地在家做饭对吧你肯定少不了一日三餐去买蔬菜其中我们的黄瓜在整个蔬菜的栽培面积甚至产量约占咱们全国蔬菜的 11%换句话说如果咱们的蔬菜只有 10 类的话

黄瓜就是其中的一类它在我们农民增收以及提供我们营养膳食方面发挥着巨大的作用这张照片就是拍摄于超市如果大家有机会去超市买黄瓜的话你会发现这种顶花带刺的黄瓜会占很大的比例为什么是因为目前咱们国家老百姓

很喜欢这种顶化带刺的品种从我们育种的角度来讲如果一个新的品种不具备这种带刺品种是推销不出去或者是说老百姓不种因此

这个刺对于我们黄瓜来说是非常非常重要讲到了刺大家来看一下什么叫做刺首先小朋友们你们把自己的眼睛睁大来看一看上面叶子上面有没有刺有你们的火眼金睛真厉害如果我要是借助这个设备

放大一百倍大家看叶片上的这种刺是什么状态是像钢筋对吧或者是钢钉这就是为什么我们扎手如果我再放大一百倍大家看这个彩色的这张是不是特别特别的锋利是吧大家再看我们黄瓜果实上这种刺和刚才小朋友们你们在叶片上看到的刺一样吗

对 不一样不一样在什么地方大家看我把这个刺给大家削了之后它其实是一个什么呢是一个复合形状上面黑色的部分我们称之为果刺基座加基杆

下边这个绿色的部分呢是它的一个表皮凸起我们称之为瘤所以老百姓说的这个刺瘤形状或者我们买瓜的时候说的鼎化带刺刺瘤其实就是这种形状这是从我们育种的角度来讲从我们做科学的角度来讲黄瓜的刺大家看主要分为两类从这张片子上红色方块圈出来的

就是我们看到的扎手的这种非线体毛同时还有一类像中间我们这种白色小点它的放大了之后大家看特别像蘑菇但这种毛我们称之为线体毛线体毛和非线体毛对我们植物的发育来讲是非常非常重要的为什么重要我后边会给大家再解释一下

我们知道了黄瓜的两个毛的分类那我们就又想知道这个毛它到底是怎么长出来的对吧所以我们就利用生物技术手段将毛从表皮开始萌发到分裂形成到最后形成我们的右上角的扎手的尖端和右下角我们不扎手的小蘑菇状的健体表皮毛

分了这么五个进程这五个进程也是我们博士生通过两年一个摸索大家可能会认为你这么一个发育进程这么简单还需要我们博士生去做吗还花两年时间吗其实大家你回去做一个小实验如果买了一粒种子你种上去之后只要种子它萌发出来

上面所有的毛都已经形成了你不可能找到前面整个的发育进程所以我们这篇文章也发表到了植物生理期刊上同时呢国外的一些研究学者也发邮件需要这些基因因为它们在其他的作物上没有做出来或者是说需要去借鉴另外呢还有一个事需要我们去想

为什么我们要去做这个刺儿这个刺儿到底是怎么长出来的我在这个地方给大家放了一根黄瓜这个黄瓜什么意思呢就是我们全世界第一个被测序了的园艺作物或者是蔬菜作物为什么要去测序就像是我们在玩这个宝藏图把所有的宝贝都给你藏进去之后让你去找

所以我们的基因组也是这么来的首先是给你了一个地图然后哪个宝贝放到哪个位置你继续扫我们的果刺也一样所以我们有了基因组就去挖掘控制果刺的基因就非常非常容易了大家看这一张片子有什么特点

上面毫无毛发是吧 非常光滑再看这一张片子哎呀 长得全都是毛我们就是利用这两对材料进行了群体杂交通过不断地群体分离进行遗传规律分析把这个基因在实验室里边进行了 DNA 的提取 泡胶 测序这个基因终于被我们抓到了这个基因是什么呢

用我们现在的生物技术手段要基因编辑我们把这个基因敲除了之后这个果实大家看是非常非常亮的对吧也是没有毛的如果我们把它的表皮在电竞下去观测去发现这个毛还是存在的只不过是怎么着变小了不发育了是吧

我们如果按照正常的理解一个性状在没有基因损害的情况下它是不是从头一直发育到尾但是我这个基因现在它能起什么作用呢在这个地方大家看我画了一个 stop 的一个停的标志是干嘛呢这个基因突变了之后它的皮或者是它的刺就发育到这个程度

因此我们把这个基因也功能在国际上进行了首次发表同时呢大家也都清楚每一个性状可能不是有一个基因来控制的尽管有单基因控制的指令性状但是在果次的形成过程当中往往是有多个基因来控制的

我们在不同的发育阶段也发现了不同的基因特别有意思的一个基因就是我们的叫做 CSTM 基因它是干嘛的呢它是大家看左下角它是底下的基座我们换句话说它的椅子就是相当于我们现在坐的椅子它的这个底座有窄变宽的这么一个基因

在研究这个基因过程当中发生了一件非常有趣味的事我相信在座的小朋友们尤其是小女生小女孩你们害怕不害怕虫子害怕你们的博士姐姐也一样在我们做实验的过程当中就发现我们 TM 基因突变了之后

在叶子背面长了很多很多的芽虫它把这个现象告诉我了之后我们就在不同的群体材料里边去测试这一现象就偶然发现了一个什么事呢我们的这个毛

这个基因改变了之后就会影响虫子的抗性这对我们植物的生产是非常重要的因此呢我们历经了十年的公关就将这个基理它如何调控果次形态建成如何进行诱导牙虫的这个基理就搞得非常清楚了

大家也清楚我们农业大学做的一些事顶天立地我们立地方面就做了这些品种肯定是造福于咱们老百姓那我们根据已有的知识根据我们的科学理论结果我们培育了以后大家特别喜欢吃的高口感的高叶酸功能的还有包括减肥的还有包括我们的水果型黄瓜很多各种类型

所以大家以后不喜欢吃黄瓜的小朋友们你们也要吃了对吧不要进行了偏食对吧黄瓜生吃也是非常好的我们同时把研究果次的一个基因变硬变软地进行了基因编辑培育了一种特别特别软毛毛的这么一个品种所以我当时小小的愿望也实现了就让黄瓜虽然说没有

让它变得全部无刺但是至少它不扎手了所以以后小朋友们再去田间采摘的话就可以穿着 T 恤这是我们的一个成果但是

有小朋友问老师或者是刘老师你做这个小的黄瓜皮或者毛意义就这么大吗或者是你为什么要做这个东西其实我们做研究是做一个共性的东西在这里我们做的是不仅仅扎手的秘密大家看

右上角这幅头像是我们图悠悠老先生获得了诺贝尔奖对吧他的贡献在于发现了氢酵素和我们瘧疾之间的这么一个关系也为人类的疾病治疗提供了很好的贡献但是大家知道氢酵素是怎么产生的吗

就像是左边的这小腹图它是黄花苍它一叶子上面的线体表皮毛产生的也是我们的毛同时大家非常熟知的或者是经常听说的大麻素镇定效果的这种药物

它也是我们大麻上面的线体表皮膜尤其是中间这一幅大家看像羽珠类似的就是它的线体表皮膜而这里边代谢物或者是对人类有用的我们说的这种化合物基本上都是从这里边产生的所以我们研究黄瓜是为植物的表皮发育提供重要的借鉴意义在未来我们就有可能

通过现代的生物学技术将我们的黄瓜变成什么样的呢如果你想让表皮毛里面富含花青素 OK 你是吃着绿色的表皮紫色的刺或者是有可能你喜欢吃草莓我们将黄瓜变成草莓味种种都有可能所以

大家来看一看我们小小的表皮毛在黄瓜上具有巨大的应用前景也非常希望小朋友们能够从我们身边最常见的食物 植物甚至我们生活当中的用品里去发现科学蕴含的一些道理

我今天的分享就给大家分享到这里感谢大家