安徽省灵璧一中 宁晓水 吴浩

例析多倍体培育的若干途径

安徽省灵璧一中 宁晓水 吴浩

多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。多倍体在生物界广泛存在，常见于高等植物中。根据染色体组来源，多倍体可分为同源多倍体和异源多倍体两种。获取多倍体的途径有很多，考题中常涉及以下几种。

一、秋水仙素处理

秋水仙素的作用机理在于它能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，染色单体分裂，但细胞质不分离导致染色体数目加倍。如单倍体育种和多倍体育种借助秋水仙素均可获得多倍体。

例1二倍体植物甲（2N=10）和二倍体植物乙（2n=10）进行有性杂交，得到的F1不育。以物理撞击的方法使F1在减数分裂时整套的染色体分配至同一个配子中，再让这样的雌雄配子结合产生F2。下列有关叙述正确的是（）。

A.植物甲和植物乙能进行有性杂交，说明它们属于同种生物

B.F1体细胞中含有四个染色体组，其染色体组成为2N+2n

C.若用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗，则长成的植株是可育的

D.物理撞击的方法导致配子中染色体数目加倍，产生的F2为二倍体

解析根据题意，植物甲和植物乙的杂交后代不育，说明两者存在生殖隔离，不是同一物种。F1体细胞中含有两个染色体组，其染色体组成为N+n。若用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗，则长成的植株的染色体组成为2N+2n，即有同源染色体，可育。物理撞击方法产生的F2为四倍体。

答案C

例2多倍体鱼类较正常鱼个体大、生长快速、抗病性强。下面是采用低温和秋水仙素处理，利用二倍体鱼培育多倍体鱼的示意图。下列选项正确的是（）。

A.由a、b分别受精后发育成的①和②所含染色体组数目相同

B.育种过程中可发生三种可遗传的变异

C.秋水仙素阻止染色单体分离导致染色体数目加倍

D.①中雌雄个体杂交产生的后代基因型可能不同

解析图中①是由含有两个染色体组的卵细胞和一个染色体组的精子结合而成的，含有三个染色体组，②是由二倍体的受精卵在有丝分裂过程中经秋水仙素处理发育而成的，含有四个染色体组。在减数第一次分裂间期、有丝分裂间期可能发生基因突变，产生配子的过程中可以发生基因重组，低温和秋水仙素处理导致染色体数目加倍为染色体变异。秋水仙素抑制纺锤体形成从而导致染色体数目加倍。个体①为三倍体，不能进行有性生殖。

答案B

二、植物体细胞杂交

例3下图所示为细胞融合的简略过程，请据图回答：

（1）若A、B是植物细胞，则之前_______已用去除了细胞壁。常用来诱导细胞融合的化学试剂是_______。

（2）若A是番茄原生质体，B为马铃薯原生质体，D需要再生出_______。通过植物组织培养技术把D培养成杂种植株，D个体_______（选填“可育”或“不育”）。这种育种方式的优点是______________＿。利用上图原理，育种工作者还可以进行_______育种。

解析（1）植物体细胞杂交过程中，需要用纤维素酶和果胶酶处理，得到原生质体。在促融时常用聚乙二醇（PEG）。（2）原生质体融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁，植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，得到的杂种植株是多倍体，体细胞内有同源染色体，可以正常进行减数分裂产生配子，是可育的。若用同种植物的细胞进行融合，则可以进行多倍体育种。

答案（1）纤维素酶、果胶酶（酶解法）聚乙二醇（PEG）（2）细胞壁可育按照人们的意愿改变了生物的遗传物质，克服了远缘杂交不亲和的障碍多倍体

三、有性杂交

如利用二倍体与四倍体杂交获得三倍体，普通小麦由三种不同植物通过种间杂交形成。例4无子西瓜是由二倍体（2n=22）与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：（1）杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的_______

上，授粉后套袋。四倍体植株产生的雌配子含有_______条染色体，该雌配子与二倍体植株产生的雄配子结合，形成含有_______条染色体的合子。

（2）上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的_______分裂。

（3）为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用的方法。

解析（1）利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株。以四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，把得到的种子种下去会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常的配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实。由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体数目加倍而来，体细胞中含有22×2=44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半（22条），二倍体植株产生的雄配子含有11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。（2）三倍体植株体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而无法形成正常的配子。（3）利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物幼苗。

答案（1）雌蕊（或柱头）2233（2）减数（3）组织培养

四、利用胚乳诱导

例5某研究小组对籼稻开展了组织培养及相关研究。籼稻的胚乳（3n）由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞_______的，还可避免再生苗中有_______。

解析利用胚乳诱导愈伤组织，由于胚中含有植物激素，会影响愈伤组织的增殖和分化，需适时剔除胚。因为胚是由受精卵发育而来的，是二倍体。剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍体幼苗。

答案增殖和分化二倍体幼苗

五、利用卵细胞+极体+精子结合获得

例6为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是（）。

A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体

B.用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体

C.将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体

D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体

解析利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，使细胞中的染色体数目加倍，将发育成四倍体的个体。B项处理之后，新个体其实由卵细胞直接发育而来，因此新个体是含有一个染色体组的单倍体。利用胚胎细胞进行克隆，获得的个体依然是二倍体。受精后的次级卵母细胞中含有三个染色体组，一个来自精子，一个将分配到卵细胞中，一个将分配到极体中，若阻断次级卵母细胞释放极体，则三个染色体组共存于受精卵中，由受精卵发育为三倍体的新个体，D项正确。

答案D

例7鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。

三倍体黑眼黄体鳟鱼具有优良的品质。科研人员以亲本中的黑眼黑体鳟鱼为父本，以亲本中的红眼黄体鳟鱼为母本，进行人工授精。用热休克法抑制受精后的次级卵母细胞排出极体，受精卵最终发育成三倍体黑眼黄体鳟鱼，其基因型是。由于三倍体鳟鱼，导致其高度不育，因此每批次鱼苗均需重新育种。

解析父本为黑眼黑体，配子应为ab或Ab，母本为红眼黄体，热休克法抑制次级卵母细胞分裂，即配子为aaBB，形成黑眼黄体，均是显性性状，所以三倍体鱼的基因型为AaaBBb。三倍体在减数分裂时联会紊乱，难以形成正常的配子，所以高度不育。

答案AaaBBb不能进行正常的减数分裂，难以产生正常的配子（或在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，难以产生正常的配子）

六、利用加倍的卵细胞与精子结合

例8低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，下图所示四种细胞的染色体行为（以二倍体草鱼体细胞含有两对同源染色体为例）可出现的是（）。

解析由于低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，所以初级卵母细胞不发生同源染色体分离，A项错误。卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，同源染色体没有分离，所以次级卵母细胞中含有同源染色体，着丝点分裂后，移向细胞一极的染色体有同源染色体，B项正确。由于产生染色体数目加倍的卵细胞，所以卵细胞中应含有4条染色体，C项错误。由于染色体数目加倍的卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎，所以胚胎细胞中含有6条两种形态的染色体，D项错误。

答案B