二、“薯番茄”的诞生

1957 年，日本学者冈田善雄在培养动物细胞时发现，失去活性的仙台病毒，能使动物细胞融合，使从事植物组织培养研究的工作人员受到启发，从斯蒂伍特取得细胞培养成功的时候起，早就有人想通过不同种、不同属、甚至亲缘更远的植物之间的细胞融合培育“超级杂种”。这种想法是十分大胆的，但是要真正付诸实施时，却有许多问题有待解决。首先，植物细胞比动物细胞多了一层坚硬的壁，叫细胞壁。这层本是保护细胞免受损害的壁，却是细胞融合的第一道封锁线。因此，要使植物细胞融合首先就要脱壁，脱壁以后，还要使脱壁细胞（裸细胞）保持活性，使具有活性的远缘裸细胞（裸细胞的正式名字为原生质体）在外来物质的促进下合二为一，接着的问题如何从混合物中把融合后的细胞挑选出来和把融合细胞培养成完整植株并使杂种顺利传代。

最初的脱壁方法是把植物组织放在高浓度的糖溶液中，使细胞发生质壁分离，然后剪碎组织块，这时就有一些完整的裸细胞（原生质体）从细胞壁的裂口处释放出来。用这种机械法得到的原生质体的数量很少，而且几经折腾，原生质体的活力受到很大影响，研究与实用价值极低。直到 1960 年，英国诺丁汉大学的教授科金，首次用纯净的纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶的混合液处理番茄根尖细胞，才算得到大量原生质体。为了辨别这些原生质体是死还是活，科金把它们放在培养基上，这些原生体在适当的培养条件下终于长出了新壁，新壁的出现就意味着由酶液处理所得到的原生质体是活的。其实，检查原生质体是否是活的，只要看形状、看原生体内微粒的运动状况或用特种染料染色就能达到目的。

科金创造酶法脱壁成功后，植物细胞的脱壁、原生质体培养、融合等研究高潮迭起。1971 年，日本的建部从烟草原生质体培养中成功地得到了再生植株，证明原生质体也具有全能性。

1972 年，美国的卡尔逊等用粉兰烟草和郎氏烟草的叶内细胞，用酶法脱壁后，使两种烟草的原生质体等量混合，放在 0.25M 的硝酸钠溶液中，原生质体自动发生了合二为一的融合。当然两个并成一个的原生质体有的是属同一种烟草的、有的是来自两种烟草的原生质体融合在一起的，前者叫同源融合，后者为异源融合。卡尔逊为了把异源融合而成的原生质体从同源融合和未融合的混合溶液中挑选出来，他根据两种烟草的原生质体都不能在无激素

的培养基上生长的特点，创造营养选择法，也就是配制一种无激素的培养基，把原生质混合液移在培养基上，能长出愈伤组织的肯定就是异源融合的原生质体。

60 年代初，我国曾经有科学工作者，包括中小学生，热心地不断进行西红柿土豆的嫁接实验，希望能够培养出植株上面结西红柿，而植株下面长土豆块茎的新品种，但是一次次的实验都失败了。又有人用西红柿和土豆进行授粉实验，希望通过有性杂交达到这个目的，可是一次次的实验也失败了。有人解释说，西红柿属茄类蔬菜，土豆属薯芋类蔬菜，它们的亲缘关系很远，是不可能互相结合的。

人们几乎对于这样的植物试验失去了希望和信心，然而，1978 年，前联邦德国的梅罗帕斯博士向世界宣告，他们已经得到了薯番茄。所谓薯番茄就是上面说的那种马铃薯（土豆）和番茄的共同后代。梅罗帕斯博士在谈到他们要培育薯番茄的目的时曾说过，他们想把马铃薯的耐寒性转移给番茄，他们也曾进行过有性杂交的实验，经受了一次次的失败后，使他们放弃了传统的方法，改弦易辙，开始采用科金、建部和卡尔逊等人所创造的方法，先用酶液除去马铃薯、番茄的细胞壁，然后将两种去壁细胞（原生质体）等量混合，在混合液中加进聚乙二醇溶液，促使原生质体紧密粘聚，再用高钙和高PH 溶液处理，结果，马铃薯与番茄两种原生质体的融合率竟高达 40～50％。毫无疑问，原生质体的合二为一，既有番茄与番茄，马铃薯与马铃薯同种融合的，当然也有番茄与马铃薯异源融合的，而符合要求的只是异源融合的原生质体。

怎样才能将异源融合的原生质体从同源融合的原生质体中区分出来呢？这个问题，梅罗帕斯等人在设计方案的时候已经考虑好了。他们只选用番茄的根尖细胞和马铃薯的叶肉细胞进行融合实验，因为根尖细胞无叶绿体而叶肉细胞中含有大量叶绿体，所以，当原生质体发生融合以后，在显微镜下如果看到具有叶绿体和无叶绿体两种原生质体融合成的统一体，就是符合要求的异源融合体，也就是杂种原生质体。梅罗帕斯等人就是依靠显微镜的直接追踪，得到了马铃薯和番茄的杂种原生质体，并在人工培养下得到了完整植株，这种植株长得基本上像番茄，地下虽然没有长出马铃薯，但地上部分已结出青果，耐寒性已介于番茄和马铃薯之间。

尽管梅罗帕斯等人得到的薯番茄高他们的要求相距甚远，但薯番茄的问世毕竟已打破了种与种之间不能杂交或难以杂交的天然屏障，为原生质体融合创造超级杂种开拓了一条新途径。尽管“薯番茄”本身不伦不类，但却实实在在是不朽创造，是人类的光荣。

1984 年，科金在日本京都大学主办的植物细胞育种和细胞工程学的讨论会上明确指出过：“在不能利用普通授粉方法进行杂交的异种植物间，当需要把希望保留的基因转移到另一植物体时，细胞融合方法就能起作用了。” 科金还在这次讨论会上谈到他跟菲律宾国际水稻研究所合作，研究选育耐盐稻种的方法，那就是先去掉有代表性稻种和耐盐野生稻种的外壁，使它们成为裸细胞，然后将两种原生质体合并起来，这样就能把耐盐野生稻中的耐盐基因转移到有代表性种中。

一贯注重理论联系实际的我国科学家，在作物原生质体的培养方面，取得了很大成绩。例如水稻原生质体培养成再生植株已有许多实验室能重复成功。中国科学院植物生理研究所的卫志明等首先取得大豆原生质体培养成株

的成功。原生质体的融合也正在与培育新品种结合。

植物细胞全能性的探索开辟了植物细胞工程的先河，同时也鼓动从事动物学研究的一部分科学家去追究动物细胞的全能性。