遗传学如何完善圣诞树

距离圣诞节仅剩几天，我的圣诞树几乎已经无法支撑住它的针叶、硬度和尊严。今年这棵树长得早，这是感恩节最早到来的结果，但还不止于此。这棵树有某种东西使它很快干枯，不太可能保持细针。这是一棵弗雷泽冷杉，学名 Abies fraseriis ，所以这让 John Frampton 很惊讶。

弗兰普顿是北卡罗来纳州立大学林业与环境资源系的教授，也是最受欢迎的圣诞树——弗雷泽冷杉的专家。它们的圆锥形、极佳的针叶保持力和坚固的树枝使它们非常适合用来放置装饰品和树桩。但弗兰普顿正在努力让它们变得更好，帮助种植者对抗日益严重的根部真菌问题，并更快地种植更多的树木。

因此，未来的圣诞树将是不同植物物种的杂交种，其中部分将从最耐寒、最具有圣诞特色的物种中借用和培育。

防治根腐病

一棵圣诞树在被砍伐前会在田野里生长六到十年，树木通常至少要长两三岁才会被种植在人工林中——这意味着我的圣诞树是在我十几岁的时候诞生的。事实证明，这棵树生命中最早的几年是最艰难的。

弗雷泽冷杉对疫霉菌没有免疫力，疫霉菌是一种破坏性霉菌，会导致植物根部腐烂。它的希腊名字意为“植物毁灭者”，它可以摧毁农作物和几乎所有其他类型的植物——一种疫霉菌导致了引发爱尔兰大饥荒的马铃薯枯萎病。弗兰普顿曾试图寻找抗疫树进行培育，但无济于事。

“我们在温室中培育幼苗，然后接种以测试它们的抗性；接种后，我们会将它们全部杀死，”他说。“我们对一个基因多样性极高的种群进行了多次测试，每次测试时，我们都会杀死树木。”

为了培育出更强壮的树木，他必须进行一些植物活体解剖。弗兰普顿测试了世界上 50 多种真冷杉中的 32 种，发现一种名为莫米冷杉的日本树种对疫霉菌的入侵有很强的抵抗力。它们制作的圣诞树很糟糕，所以弗兰普顿教树木种植者如何借用它们的根。

他购买了莫米冷杉幼苗，砍掉树干部分，将弗雷泽冷杉枝嫁接到根系中。嫁接是一种常见的园艺技术，本质上是克隆不同的植物，但在这种情况下，嫁接是培育嵌合树。

“我们取一棵莫米冷杉幼苗，将顶部切掉。然后我们用嫁接刀在中间开一个垂直切口。我们取一根弗雷泽冷杉树枝，将底部修剪成楔形，然后将其插入我们切割的莫米冷杉中，”弗兰普顿解释说。新嫁接的树用特殊的橡皮筋包裹，并涂上蜡以防止其变干。

“然后，树皮和木材之间的区域，即生长点，融合在一起。两个物种一起生长，形成一棵功能齐全的树。树的顶部是弗雷泽冷杉，嫁接处以下的所有部分仍然是莫米冷杉。”

然而，这种方法成本高昂，而且耗时。树木种植者更喜欢已经具有抗根腐病能力的树苗，但要保持理想的针叶保持力和 Frasers 漂亮的圆锥形。这就是遗传学发挥作用的地方。

培育更坚韧的树木

当弗兰普顿测试幼苗的根腐病抗性时，他去了土耳其，收集了诺德曼冷杉的球果，接种到他在温室中培育的幼苗上。他发现，其中一些幼苗可以抵抗根腐病——激活某些基因可以控制这种抗性。这意味着弗兰普顿和其他种植者可以选择天然抗根腐病的树木，并培育它们。

然而，他并没有制造转基因圣诞树——至少目前还没有。弗兰普顿的实验室和其他研究人员正在尝试确定编码理想特征的基因序列，从圆锥形到抗根腐病，并找到这些序列的标记，以便进一步研究。

“我们正在进行 DNA 测序，以了解圣诞树的 DNA，从长远来看，这可能导致未来的基因工程，”弗兰普顿说。“但在达到农业现在的水平之前，我们还需要开发更多的知识和技术。”

他指出，这部分是因为植物基因工程的资金主要集中在我们吃的植物上。但也是因为培育树木很困难。主要是因为它们是树，而树木不像野草那样生长。

“要看它的生长情况，你需要等待六到八年才能知道它是否是你想要的树，”弗兰普顿说。“一旦我们找到好的树，我们就想对它们进行杂交，但冷杉需要 10 到 12 年才能达到生殖成熟，然后我们才能开始对它们进行杂交。因此，育种方法对于改良弗雷泽冷杉的圣诞树来说无疑是长期的。”

如今，圣诞树在北卡罗来纳州已成为一桩大生意，该州有 2,500 名树木种植者，每年生产 500 万至 600 万棵树。弗雷泽冷杉原产于阿巴拉契亚山脉，尤其是北卡罗来纳州西部海拔 3,000 英尺以上的崎岖山峰。这种寒冷多雨的环境可能与树木气孔（针叶上的小呼吸孔）在被砍伐后迅速关闭有关。弗雷泽冷杉适应了非常潮湿的环境，它们不会像其他冷杉和松树那样干燥——这是使它们成为理想圣诞树的另一个关键特征。

但每棵树都是独一无二的，无论是其历史还是环境。例如，我的树在被砍伐后可能数周没有浇水，或者它经历了温暖的冬天，这可能会影响它的针叶生长方式。或者这只是遗传因素。弗兰普顿说，他希望未来的树木会更加可靠。

“这就是为什么我们要研究针叶的保留，并试图了解如何通过遗传学来操纵它，”他说。“但我们也在试图了解如何更好地处理圣诞树，并教消费者最佳实践，以减少圣诞节混乱的可能性。”