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为什么胚基因型相同,胚乳基因型会不相同呢?
【关键词】
【出   处】 2018年 1期
【收   录】 中国学术期刊网
【作   者】 曾耀坤
【项   目】 暂不属于基金项目
【单   位】
【摘   要】   在学习完高中生物“植物的个体发育”和“遗传的基本规律”的相关内容后,我们经常遇到有关玉米种子的胚、胚乳基因型遗传题型。  例:一株纯黄粒玉米
正文

  在学习完高中生物“植物的个体发育”和“遗传的基本规律”的相关内容后,我们经常遇到有关玉米种子的胚、胚乳基因型遗传题型。

  例:一株纯黄粒玉米(AA)与一株纯白玉米(aa)相互授粉,比较这两个植株接出的种子的胚和胚乳细胞的基因型,其结果是 ( )

  A、胚的基因型不相同,胚乳细胞基因型相同

  B、胚的基因型相同,胚乳细胞基因型不相同

  C、胚和胚乳细胞基因型都相同

  D、胚和胚乳细胞的基因型都不相同

  在很多参考书中,会这样解析:根据植物个体发育的知识知道,被子植物有双受精现象,它的胚是一个精子和一个卵细胞受精形成的受精卵发育而来,胚乳是一个精子和两个极核受精形成的受精极核发育而来。纯合体的同一株玉米植株上产生的卵细胞、极核、花粉粒及其萌发成花粉管中两个的精子的基因型组成相同。所以,如果黄粒玉米为父本,则精子的基因型为A;白粒玉米为母本,则卵细胞和极核的基因型都是a,则胚的基因型为Aa,胚乳的基因型为Aaa。反过来,以黄粒玉米为母本,则卵细胞和极核的基因型都为A,白粒玉米为父本,则精子的基因型都为a,胚的基因型为Aa,胚乳基因型为AAa。答案:B

  为什么纯合体的同一株玉米植株上产生的卵细胞与极核,花药产生的花粉粒及其萌发成花粉管中两个的精子的基因型组成相同?如果是杂合体又会是怎样的呢?

  为了解决这个问题,我们先来了解被子植物的卵细胞和极核及参与双受精的两个精子的产生过程。植物的减数分裂与动物的减数分裂实质相同,也是性母细胞染色体复制一次,细胞连续分裂两次,分裂结果,配子染色体数目减少一半,但有它的特殊的地方。

  (一)花粉粒的发育与精子的形成

  在植物的雄蕊中有花粉囊,花粉囊产生花粉粒。位于花粉囊中心的造孢细胞(2n)分化为花粉母细胞(又称小孢子母细胞)。花粉母细胞(2n)进行减数分裂,形成4个单核花粉粒(又称小孢子),完成染色体减半。接着,单核花粉粒进行一次有丝分裂,形成一大一小两个细胞,大的叫营养细胞(n),小的是生殖细胞(n)。在继续发育过程中,生殖细胞再进行一次有丝分裂,形成两个精子(n),精子就是雄配子。这最后一次分裂是在花粉粒中或是在花粉粒萌发后的花粉管中完成的。具有2个或3个细胞的花粉粒称为成熟花粉粒。即:

花粉囊中央的造孢细胞(2n) 花粉母细胞(又称小孢子母细胞) (2n) 分化 减数分裂 4个单核花粉粒(又称小孢子) (n) 一次有丝分裂 两个细胞 营养细胞(n)大 生殖细胞(n)小 一次有丝分裂 两个精子(n)(雄配子) (二)胚珠的发育和胚囊的形成

  在子房的胚珠中,靠珠孔一端的珠心表皮下,有一个细胞增大,叫孢原细胞。孢原细胞(2n)通过一次有丝分裂,产生一个覆盖细胞(2n)和一个造孢细胞(2n),覆盖细胞很快消失,造孢细胞增大,成为胚囊母细胞(2n) 又称大孢子母细胞,胚囊母细胞经减数分裂形成4个单核胚囊细胞(又称大孢子),其中3个退化消失,1个单核胚囊细胞(n)连续进行三次有丝分裂,最终形成7个细胞8个核的成熟胚囊,占据整个珠心,成熟胚囊又称雌配子体,成熟胚囊内近珠孔端含1个卵细胞(n),在胚囊的中心是两个极核。即:

覆盖细胞(2n)(很快消失) 一次有丝分裂 孢原细胞(2n) 造孢细胞(2n) 增大 胚囊母细胞(2n)(大孢子母细胞) 减数分裂 4个单核胚囊细胞(又称大孢子) 3个退化消失 1个单核胚囊细胞(n) 三次有丝分裂 7细胞8核的成熟胚囊(雌配子体) 卵细胞(雌配子),N, 1个 助细胞 ,N,2个 反足细胞 ,N,3个 中央细胞 ,两个极核 N+N  有丝分裂 有丝分裂 图1 被子植物胚囊的形成图解

  从被子植物配子的形成过程可以看到,不管是纯合体还是杂合体,在一个花粉粒中的两个精子,由于是一个小孢子(或生殖细胞)经过有丝分裂同时形成的,所以他们所含的遗传物质是相同的,包括染色体和基因的组成;在一个胚珠的胚囊中形成的一个卵细胞和两个极核,是一个大孢子经过有丝分裂同时形成的,所以他们所含的遗传物质也是相同的,包括染色体和基因的组成。

  (三)、被子植物的双受精

  花粉管里的两个精子分别与胚囊里的卵细胞和极核融合,形成受精卵和受精极核的过程,叫做双受精。双受精是被子植物特有的受精方式。

  经过开花、传粉,花粉落到雌蕊柱头上,在柱头分泌物的刺激下,花粉萌发形成花粉管。花粉管通过花柱,到达胚珠从珠孔伸进珠心的胚囊,这时,花粉管的前端破裂,两个精子移动出来,一个精子与卵细胞融合为受精卵(2n);一个精子与两个极核(2n)融合为受精极核(3n),完成双受精。

  所以,如果黄粒玉米为父本,则两个精子的基因型都是A;白粒玉米为母本,则卵细胞和极核的基因型都是a,则由受精卵发育成的胚基因型为Aa,由受精极核发育成的胚乳的基因型为Aaa。反过来,以黄粒玉米为母本,则卵细胞和极核的基因型都为A,白粒玉米为父本,则精子的基因型都为a,则胚的基因型为Aa,胚乳基因型为AAa。

  变式1:一株黄粒玉米甲(Aa)与一株白玉米乙(aa)相互授粉,比较甲乙两个植株接出的种子的胚和胚乳细胞的基因型分别是:甲 , ;

  乙 , 。

  变式2:让基因型为AAaa的个体作母本,基因型为Aa的个体作父本,写出后代的胚的基因型和胚乳的基因型。(1)胚的基因型及比例为: 。

  (2)胚乳的基因型及比例为: 。

  变式3:让基因型为Aa的个体作母本,基因型为AAaa的个体作父本,写出后代的胚的基因型和胚乳的基因型。(1)胚的基因型及比例为: 。

  (2)胚乳的基因型及比例为: 。

  变式4:一株基因型为Aa的玉米自交,F1种子胚乳的基因型可能有几种。

  A.2 B.4 C.6 D.8

  变式5:基因型为AABb的玉米(不连锁)作母本,去雄后,授基因型为aabb 玉米花粉,其胚乳核的基因型为( )

  A. AaBb或Aabb B.AAaBBb或AAabbb

  C.AaaBbb或Aaabbb     D.AAaBBb或AaaBbb

  变式6:某一染色体组成为AA’BB’的植物体的一个胚珠内受精极核的染色体组成为AAA’BB’B’则此胚珠中受精卵的染色体组成为( )

  A.AABB B.A'A'B'B' C.AA'BB' D.AA'BB

  参考文献:《中学生奥林匹克竞赛·生物学》 高信曾主编,中央民族大学出版社

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