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卵而肉質下降的問題，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第一次分裂中期，待精子入卵后完成后續過程。

細胞松弛素B能阻滯細胞分裂而導致染色體數加倍，可用于誘導三倍體。現有3組實驗：用細胞松弛素B分別阻滯卵母細胞的減數第一次分裂、減數第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。請預測三倍體出現率最低的是______________________，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，發育成三倍體，同理，阻滯減數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第一次分裂時不形成紡錘體，從而產生染色體數目加倍的卵細胞，此卵細胞與精子結合發育成三倍體草魚胚胎。上述過程中產生下列四種細胞，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）可出現的是（ ）。

【分析】低溫誘導卵細胞染色體數目加倍后，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。現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良的品質。科研人員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】三倍體鱒魚在減數分裂過程中，細胞中有兩條同源染色體能正常聯會配對，而另外一條同源染色體會隨機移向細胞一極，導致染色體聯會紊亂，難以產生正常配子，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，會產生含有2個染色體組的卵細胞，該卵細胞與通過正常減數分裂產生的精子（含有1個染色體組）結合，產生含有3個染色體組的受精卵，發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解體，抑制細胞質分裂，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，使細胞染色體數目加倍，從而產生三倍體或四倍體。

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的多倍體品種，遠緣雜交技術是現代生物學上培育多倍體的主要手段。

2.3多倍體動物的優點

多倍體個體具有如下優點：性別控制好、生長迅速、品質好、產量高、抗逆性強、能忍耐各種環境條件，具有較優良的遺傳特性，從而在水產養殖業具有廣闊的應用價值。另外，由于三倍體動物在減數分裂過程中染色體聯會紊亂，難以產生正常配子，可以有效控制養殖品種過度繁殖、保護物種多樣性和保持生態平衡。