一道遺傳學題目引起的思考

通過“玉米5個大孢子母細胞產生多少配子？”這一問題，分析了配子體、單倍體核、性細胞、生殖細胞、配子和極核的區別與聯系。認為極核屬于性細胞的范疇，但不是生殖細胞，也不是配子。

配子 極核 胚乳

問題的提出

筆者從教遺傳學以來，有一道歷屆學生疑問較多，討論熱烈的題目：在玉米中，5個大孢子母細胞能產生多少配子[1]？對于這道題目：10%的同學答案是：產生5個配子。他們認為：1個大孢子母細胞最終產生1個胚囊，所以5個大孢子母細胞產生5×=5個配子；10%的同學答案是：產生40個配子。他們認為：1個大孢子母細胞產生1個胚囊，胚囊中含有8個單倍體核，所以5個大孢子母細胞產生5×=40個配子；40%的同學答案是：產生15個配子。他們認為：1個大孢子母細胞產生1個胚囊，胚囊中參與受精的是2個極核和1個卵核，所以5個大孢子母細胞產生5×=15個配子。

分析問題

要分析這個問題，首先要了解玉米的生活史。玉米是雌雄同株的植物，雄花序著生在莖的端部，雌花序著生在植株上部葉腋間。在雄花里，小孢子母細胞經過減數分裂形成4個小孢子；每個小孢子再經過一次有絲分裂，產生2個單倍體核；1個核不再分裂，成為管核，另1個核再有絲分裂一次，形成2個雄核。在雌花里，大孢子母細胞經過減數分裂形成4個單倍體核；3個退化，另1個單倍體核經三次有絲分裂，形成含有8個單倍體核的胚囊（雌配子體），包括3個反足細胞，2個極核，1個卵核，2個助核。玉米屬于典型的雙受精植物，一個雄核與卵核結合，產生二倍體核，發育成胚；另一雄核與兩極核結合，產生三倍體核，發育成胚乳。胚和胚乳合在一起，構成種子[2]。

1.配子體不是配子。在植物世代交替的生活史中，產生配子并進行繁殖的世代稱配子世代，配子世代的生物體稱配子體，是相對于孢子體而言的。低等植物配子體存在較明顯，如苔蘚植物的配子體世代發達，習見的植物體為其配子體[3]。種子植物的配子體即為花粉粒和胚囊，僅由很少細胞組成，不能獨立生活。配子是指生物進行有性繁殖時由生殖系統所產生的成熟性細胞，配子包括雄配子和雌配子。因此，配子體和配子是兩個完全不同的概念，10%的同學將配子體（胚囊）等同于配子，得出了5個配子的錯誤答案（雖然最終數字碰巧正確）。

2.單倍體核不一定是配子。配子是單倍體的成熟生殖細胞，兩配子結合形成合子，合子發育成子代，即配子是經過配合能夠發育成子代的生殖細胞。而反足細胞、助核雖然是單倍體核，但卻不能參與受精，所以它們不是配子。因此，單倍體核和配子是兩個完全不同的概念，10%的同學將單倍體核等同于配子，得出了40個配子的錯誤答案。

3.極核不是配子。玉米屬于典型的雙受精植物，一個雄核與卵核受精，發育成二倍體的胚；另一雄核與兩極核受精，發育成三倍體的胚乳。胚和胚乳合在一起，構成種子。在種子萌發時，胚發育成子代個體，而胚乳是提供種子發芽所需的營養貯藏庫，隨著嫩芽和根部的長出，胚乳逐漸變小，直至消失。

性細胞是生物在有性生殖過程中（包括配子生殖、接合生殖和單性生殖）出現或直接參與的細胞；生殖細胞是多細胞生物體內參與繁殖后代的細胞的總稱，包括從原始生殖細胞直到最終已分化的生殖細胞。物種主要依靠生殖細胞而延續和繁衍；配子是生物進行配子生殖時由生殖細胞所產生的成熟生殖細胞[4]，兩（同型或異型）配子結合形成合子。

由此可知，極核是直接參與玉米有性生殖過程的細胞，所以極核屬于性細胞；而由極核受精發育而來的胚乳只是為胚的發育提供營養和能量，物種的延續不依靠胚乳來完成，所以極核不屬于生殖細胞；配子是成熟的生殖細胞，極核不屬于生殖細胞，當然也不是配子。

因此，極核屬于性細胞的范疇，但屬于非生殖性性細胞，極核雖然參與受精，但不是配子，40%的同學將極核等同于配子，得出了15個配子的錯誤答案。

澄清了配子體、單倍體核、極核與配子之間的關系，題目的答案也就顯而易見了：玉米中，5個大孢子母細胞能產生5x1=5個配子。

總之，遺傳學是一門偏向于計算的學科，它要求學生具備較強的邏輯思維能力。與數學專業中的計算相比，這兒的計算過程相對簡單，但計算必須是在概念清楚、推理正確的基礎上進行。這就要求我們在教學和學習過程中，熟悉生物的生理生化過程，理清各個名詞之間相互關系，具體問題具體分析，以得出正確的結論。

資助項目：陜西教育學院教改項目(項目編號：2006JGA02)

參考文獻

[1]劉祖洞.遺傳學(第二版，上冊)[M].北京：高等教育出版社，1990.67-76.

[2]周云龍.植物生物學(第一版)[M].北京：高等教育出版社，2004.205-212.

[3]王中生，安樹青，方炎明.苔蘚植物生殖生態學研究[J].生態學報，2003，23(11)：2444-2452.

[4]余佩芳，張文華，孫凱.關于“世代交替”的一些疑惑[J].生物學通報，2006，41(3)：31-32.

陜西教育學院生命科學系