例析高考試題對動物多倍體育種的考查

趙學杰

摘 要： 本文主要分析總結高考對動物多倍體育種的考查方式，并對多倍體育種機理和方法進行介紹。

關鍵詞： 生物高考 動物多倍體 育種方法

多倍體指由受精卵發(fā)育而來，在體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。自然情況下，多倍體在動物中比較少見，因為動物大多數(shù)是雌雄異體，染色體稍微不平衡，容易引起不育，甚至個體不能存活。隨著科技的發(fā)展，通過一定技術可獲得多倍體動物，本文結合高考題對動物多倍體育種進行簡單介紹。

1.高考題主要類型

1.1考查培育多倍體的方法

【例1】（2010·江蘇）為解決二倍體普通牡蠣在夏季因產(chǎn)卵而肉質(zhì)下降的問題，人們培育出三倍體牡蠣。利用普通牡蠣培育三倍體牡蠣合理的方法是（ ）。

A.利用水壓抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新個體；B.用被γ射線破壞了細胞核的精子刺激卵細胞，然后培育形成新個體；C.將早期胚胎細胞的細胞核植入去核卵細胞中，然后培育形成新個體；D.用化學試劑阻止受精后的次級卵母細胞釋放極體，然后培育形成新個體。

【分析】本題主要考查獲得三倍體牡蠣的方法。D中受精后的次級卵母細胞還沒釋放出極體，此時細胞中共含有三個染色體組，如果用化學試劑阻斷極體的釋放，則該受精卵將發(fā)育成為三倍體牡蠣。

【例2】（2016·江蘇）珍珠貝卵母細胞分裂一般停留在減數(shù)第一次分裂中期，待精子入卵后完成后續(xù)過程。

細胞松弛素B能阻滯細胞分裂而導致染色體數(shù)加倍，可用于誘導三倍體?，F(xiàn)有3組實驗：用細胞松弛素B分別阻滯卵母細胞的減數(shù)第一次分裂、減數(shù)第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。請預測三倍體出現(xiàn)率最低的是______________________，理由是_____________________。

【分析】用細胞松弛素B阻滯細胞分裂，如果阻滯卵母細胞的減數(shù)第一次分裂，會得到含有2個染色體組的細胞，受精后能得到含3個染色體組的細胞，發(fā)育成三倍體，同理，阻滯減數(shù)第二次分裂也可以得到三倍體。受精卵細胞含有2個染色體組，通過阻滯細胞分裂后得到含有4個染色體組的細胞，將發(fā)育成為四倍體。

1.2考查多倍體細胞相關的特點

【例3】（2015·天津）低溫誘導可使二倍體草魚卵原細胞在減數(shù)第一次分裂時不形成紡錘體，從而產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的卵細胞，此卵細胞與精子結合發(fā)育成三倍體草魚胚胎。上述過程中產(chǎn)生下列四種細胞，下圖所示四種細胞的染色體行為（以二倍體草魚體細胞含兩對同源染色體為例）可出現(xiàn)的是（ ）。

【分析】低溫誘導卵細胞染色體數(shù)目加倍后，受精卵中會含有3個染色體組，不同細胞分裂過程示意圖中，只有B圖符合實際情況。

1.3考查多倍體動物相關的特點

【例4】（2015·福建）鱒魚的眼球顏色和體表顏色分別由兩對等位基因A、a和B、b控制?，F(xiàn)以紅眼黃體鱒魚和黑眼黑體鱒魚為親本，進行雜交實驗，正交和反交結果相同。實驗結果如圖所示。

請回答：三倍體黑眼黃體鱒魚具有優(yōu)良的品質(zhì)?？蒲腥藛T以親本中的黑眼黑體鱒魚為父本，以親本中的紅眼黃體鱒魚為母本，進行人工授精。用熱休克法抑制受精后的次級卵母細胞排出極體，受精卵最終發(fā)育成三倍體黑眼黃體鱒魚，其基因型是？搖 ？搖。由于三倍體鱒魚導致其高度不育，因此每批次魚苗均需重新育種。

【分析】三倍體鱒魚在減數(shù)分裂過程中，細胞中有兩條同源染色體能正常聯(lián)會配對，而另外一條同源染色體會隨機移向細胞一極，導致染色體聯(lián)會紊亂，難以產(chǎn)生正常配子，所以個體高度不育。

2.動物多倍體育種知識拓展

2.1人工誘導多倍體的機理

動物多倍體育種集中在對魚類和海洋貝類等水生動物的研究。正常情況下，卵細胞只有達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備與精子受精的能力，精子入卵后會刺激卵子繼續(xù)分裂，排出第二極體。如果用一定方法阻止第一極體或第二極體的排出，會產(chǎn)生含有2個染色體組的卵細胞，該卵細胞與通過正常減數(shù)分裂產(chǎn)生的精子（含有1個染色體組）結合，產(chǎn)生含有3個染色體組的受精卵，發(fā)育后可得三倍體個體。如果抑制二倍體受精卵的第一次有絲分裂，則可形成四倍體個體。

2.2人工誘導多倍體的方法

目前誘導動物多倍體的方法主要有物理學方法、化學方法和生物學方法三種。

物理學方法：主要是以物理手段破壞分裂前期紡錘絲的形成，使紡錘絲微管解體或阻止微管聚合，從而抑制染色體向兩極移動，導致細胞中染色體數(shù)目加倍。物理學方法主要有溫度休克法、水靜壓法、高鹽高堿法和電融合法等，其中常用的是溫度休克法和水靜壓法。

化學方法：利用秋水仙素、細胞松弛素B、PEG等化學藥品處理動物受精卵。如細胞松弛素B可以特異性破壞微絲，導致由微絲構成的收縮環(huán)解體，抑制細胞質(zhì)分裂，阻止極體釋放，秋水仙素能抑制微管的組裝，使微管解體，阻止紡錘體的形成或破壞已形成的紡錘體，使細胞染色體數(shù)目加倍，從而產(chǎn)生三倍體或四倍體。

生物學方法：生物方法中有效途徑包括遠緣雜交、動物細胞核移植及動物細胞融合技術，目前，通過細胞核移植和細胞融合技術主要還處于實驗室研究階段，并未獲得可用于實際生產(chǎn)的多倍體品種，遠緣雜交技術是現(xiàn)代生物學上培育多倍體的主要手段。

2.3多倍體動物的優(yōu)點

多倍體個體具有如下優(yōu)點：性別控制好、生長迅速、品質(zhì)好、產(chǎn)量高、抗逆性強、能忍耐各種環(huán)境條件，具有較優(yōu)良的遺傳特性，從而在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)具有廣闊的應用價值。另外，由于三倍體動物在減數(shù)分裂過程中染色體聯(lián)會紊亂，難以產(chǎn)生正常配子，可以有效控制養(yǎng)殖品種過度繁殖、保護物種多樣性和保持生態(tài)平衡。