忘了是誰說的：人生總有連貝多芬與莫札特都會沉默的時候。當我看到某食農粉專宣稱日本的研究團隊做出了玉米與小麥的「混種」時，我第一個反應就是「不可能」！
小麥屬於小麥亞科 (Pooideae)，是進行 C3 光合作用的六倍體作物（2n=42）；而玉米屬於玉米亞科 (Panicoideae)，是進行 C4 光合作用的二倍體作物（2n=20）。
當兩種植物的染色體數目不同時，即使發生雜交，子代在減數分裂（產生精子與卵子的過程）時，會因為同源染色體無法完成配對（聯會）而分裂失敗，於是就無法產生配子。也就是說，子代會不育。
當然，在農業上，玉米的 C4 高效能光合作用和耐熱能力是非常吸引人的，如果能導入到小麥，對糧食生產將是革命性的突破。但問題是，染色體數目與基因體差異太大，無法透過傳統雜交得到真正的「小麥×玉米」後代。
因此，日本的研究團隊想了一個方法：進行電融合下的人造受精
首先，他們將小麥和玉米的卵細胞、精子細胞給單獨分離出來。接著，他們嘗試了不同的組合：
- 小麥卵 + 玉米精（WeMs）
- 玉米卵 + 小麥精（MeWs）
他們甚至還嘗試同時融合小麥卵、小麥精、玉米卵、玉米精的「雙重合子 (DZ)」。
這些設計的目的，就是希望把小麥與玉米的核基因放進同一個細胞裡，看看能否共存、發育下去。因此，我推測他們可能一開始想要看看能不能用這種方法做出C4小麥之類的植物。
接著，在電場作用下，讓不同來源的配子細胞膜瞬間融合，形成混合受精合子。這個過程，只要「電」過細胞的人應該都很熟悉，就是使用高電壓。不過因為他們的目的是讓細胞融合，所以他們先使用交流電場（1 MHz 頻率，5 V rms 電壓）讓卵細胞和精子細胞排列並吸附在電極上，再用多次負向直流電脈衝來誘導融合（脈衝時間為50 毫秒，強度是12–15 kV/cm）。
接著，他們把產生的合子培養成愈傷組織，再誘導成植株。然後再檢測核基因、粒線體與葉綠體的來源，並測試這個植物進行光合作用的方式。
檢測的結果發現，玉米的染色體在合子發育過程中全部慘遭淘汰。最後得到的植株其核基因體完全是小麥。（哭）
但是，他們並沒有灰心喪志，還是繼續檢測了粒線體與葉綠體基因。
結果發現，與以往不同，這些植株保留了小麥 + 部分玉米的粒線體 DNA。平均約有 75% 的玉米粒線體序列被保留了下來，並且還能穩定傳遞到 F₂ 代。使用螢光染色（FISH） 顯示，小麥與玉米的粒線體會在細胞內融合並發生 DNA 重組。因此，他們將這個植物稱為「Zeawheat」。
不過，葉綠體基因只來自小麥，玉米的葉綠體 DNA 全部被淘汰。
那麼光合作用型態呢？很喪氣的是，即使「Zeawheat」帶有玉米的粒線體基因，植株的光合作用仍是 C3 型，並未轉變成 C4 或 C3–C4 中間型。
也就是說，「Zeawheat」本質上是細胞質雜種 (cybrid)，不是「小麥×玉米混種」。（我想到了英國的「三親寶寶」：粒線體的基因來自另一個媽媽，這個「Zeawheat」能不能說是植物的「三親寶寶」呢？）
Zeawheat是不是植物的「三親寶寶」？圖片作者：ChatGPT
透過進行這樣的試驗，日本的研究團隊首次證明玉米粒線體基因能穩定遺傳到小麥後代，為跨亞科基因資源交換開啟了可能性。
但是，他們並沒有真正成功引入玉米核基因。新的植物「Zeawheat」其光合作用仍是 C3，沒有得到夢想中的「C4 小麥」。
當然，這個研究還是有其價值。未來研究團隊可用它來進一步探討粒線體基因如何影響小麥的能量代謝與抗逆性，並測試其他禾本科作物的細胞質雜種。
其實 「把 C4 的效率帶進 C3 作物」（特別是小麥與水稻）已經是植物科學界追逐了好幾十年的「聖杯」之一，但至今沒有真正成功。
在1980–1990年代，科學家們曾經成功地把 C4 酵素基因（如 PEPC）轉入水稻，確實能表現，但因為缺乏解剖結構（Kranz解剖構造）的配合，所以光合作用的效率並沒有大幅提升。
國際上有大型專案，例如由 IRRI 和多國團隊合作的 C4 Rice Project，已經進行十多年，但仍在摸索階段。
最近幾年的合成生物學和基因編輯雖然進步，但要重建整個「C4 解剖＋代謝系統」依然非常困難。
而在這次日本研究團隊的論文中，我們看到當小麥與遠緣禾本科植物雜交時，會發生染色體淘汰現象；另外，葉綠體 DNA 比較容易被淘汰，反而是粒線體 DNA 較能與宿主共存。
最後，要讓植物從C3變成C4型態代謝，不可能只靠引入粒線體 DNA。
總而言之，「Zeawheat」不是科普粉專口中的「玉米小麥混種」，而是小麥為本體、帶有玉米粒線體基因的「細胞質雜種」。
雖然它展示了利用電融合與體外受精突破生殖隔離的潛力，但距離真正創造「C4 小麥」仍相當遙遠。
然後...我可以呼籲各位科普人尊重一下專業嗎？上次有人把稉稻（Oryza sativa subsp. japonica）寫成「日本稻」已經讓我吐血，然後接著是「番茄是馬鈴薯的媽媽」（去你的），現在又是玉米與小麥「混種」？？？下次是不是要把在來米（O. sativa subsp. indica）寫成「印度稻」啊？？？
參考文獻：
Onda, Y., Murata, S., Sakamoto, Y., Ichikawa, M., Enami, T., Ohnishi, K., Kato, H., Hayashi, T., Itami, T., Kimura, S., Otani, M., Toda, T., Watanabe, M., Nishi, T., & Ueda, K. (2025). Generation of wheat–maize cybrids by electrofusion-mediated in vitro fertilization. Journal of Experimental Botany, eraf354. https://doi.org/10.1093/jxb/eraf354
Maryenti T, Kato N, Ichikawa M, Okamoto T. Establishment of an In Vitro Fertilization System in Wheat (Triticum aestivum L.). Plant Cell Physiol. 2019 Apr 1;60(4):835-843. doi: 10.1093/pcp/pcy250.
