加州大学戴维斯分校的生物学家揭示了核桃树性别交替背后的基因。这项研究发表在1月3日的《科学》杂志上科学揭示了一种机制，这种机制在核桃及其祖先身上已经稳定了4000万年。这与人类和其他动物的性别决定有一些相似之处。

　　开花植物有很多方法来避免自己授粉。有些植物通过构造花朵来使自花授粉变得困难；有些物种有单独的“雄性”和“雌性”植物。其他的则及时将雄花和雌花分开。家族中的树木，包括核桃、山核桃树和山核桃，在这方面更进一步。在同一季节，核桃树先开一种性别的花，再开另一种性别的花，但树木的差异在于哪一种先开。1877年，查尔斯·达尔文（Charles Darwin）注意到，单个树木在开花时始终是“雄优先”或“雌优先”的。20世纪80年代，加州大学戴维斯分校（UC Davis）的研究生斯科特·格里森（Scott Gleeson）指出，这种表现型是由单一基因位点控制的。

　　这种情况既发生在驯化的核桃中，也发生在野生的核桃中，比如北加州黑核桃。在野生树种中，雄性优先和雌性优先的比例几乎是1:1。

　　格罗和他的博士导师，进化与生态学系的格雷厄姆·库普教授，利用了加州大学戴维斯分校核桃育种计划的数据，并跟踪了加州大学戴维斯分校校园周围生长的北加州原生黑核桃树的开花情况。研究人员将它们分为男性优先组和女性优先组，对它们的基因组进行了测序，并确定了与这一特征相关的序列。

　　在核桃中，他们发现了与雌性优先或雄性优先开花相关的基因的两种变体。这种DNA多态性出现在至少9种核桃中，并且已经稳定了近4000万年。

　　格罗说：“在这么长的时间里保持变异是很不典型的。”在这种情况下，两种开花类型相互平衡。如果一种开花类型在种群中比另一种更常见，那么不太常见的类型就会获得交配优势，因此它就会变得更常见。这将使系统达到50:50的平衡，并保持遗传变异。

　　格罗发现，山核桃也有一种平衡的基因多态性，决定开花顺序，但在基因组的不同部分。山核桃的多态性似乎比核桃更古老，超过5000万年。

　　核桃仁和山核桃是如何通过完全不同的基因达到相同的开花机制的？

　　可能是核桃和山核桃的祖先在进化过程中采用了类似的解决方案。但也有可能这种时间间隔的开花系统在这个家族中出现得更早，大约7000万年前，但随着时间的推移，实现这一目标的确切遗传机制已经发生了变化。

　　有趣的是，这与动物性染色体的工作方式相似，两种结构变体（人类和其他哺乳动物的X和Y染色体）大致保持平衡。

　　格罗说：“这与普通的性别决定模式有明显的相似之处。”

　　该论文的其他作者是：黛安·维克、马修·戴维斯、j·格雷·门罗、克里斯蒂安·史蒂文斯、帕特里克·布朗和查尔斯·兰利，他们都来自加州大学戴维斯分校。研究经费由美国农业部、美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、戴维斯植物学会和美国植物分类学家学会提供。这项工作利用了加州大学戴维斯分校普塔溪河岸保护区的树木；加州特洛克的吉恩·克里普（Gene Cripe）；美国农业部沃尔夫斯基尔实验果园；索诺玛植物园和加州大学伯克利分校植物园。