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胚与胚乳基因型的推导

1.胚与胚乳的形成

1.1  被子植物的卵细胞、极核、精子的形成

    了解被子植物的卵细胞、极核、精子的形成过程是很好解决胚和胚乳基因型问题的基础。孢子减数分裂(居间减数分裂)是其形成卵细胞、极核、精子的方式,具体过程为:

    花药中产生小孢子母细胞(花粉母细胞)四分孢子4个小孢子(花粉粒)4个成熟的花粉粒(各有1个营养核和1个生殖核)8个精子(每1个花粉粒萌发产生2个具有相同基因型的精子)。

    胚珠中产生大孢子母细胞(胚囊母细胞)4个大孢子(其3个退化,1个发育)8核胚囊(1个卵细胞、2个极核、2个助细胞和3个反足细胞的基因型相同)。

 

1.2  被子植物的双受精

    当花粉落在柱头上,受到柱头上黏液的刺激,开始萌发,生出花粉管,花粉管穿过花柱,进入子房一直达到胚珠,同时放出两个精子,一个精子与卵细胞融合,一个精子与两个极核融合,这样两个精子分别与卵细胞和极核相融合的现象,叫做双受精作用。双受精所形成的胚核和胚乳核经过发育分别形成胚和胚乳。

1.3  胚与胚乳基因型的组成

    胚基因型为卵细胞与精子基因相加组成,胚乳基因型为两个极核与精子基因相加组成。

 

2胚与胚乳基因型推理、判断的一般思路与方法

    先根据亲本基因型推断其精子、卵细胞(极核与卵细胞相同)的基因型,然后根据双受精的原理写出种子的胚及与之对应胚乳的基因型,再验证之。如:

例1、如果某种植物的基因型为AaBb,这两对基因独立遗传,则其胚及胚乳可能的基因型是:(     

A、AaBb、AaaBBb   B、AaBb、Aaabbb  C、AABb、AaaBBb  D、AABb、AAabbb

解答过程:

①根据亲本推精子、卵细胞及极核基因型为:精子为AB、Ab、aB、ab,卵细胞(极核)基因型为AB、Ab、aB、ab。

②根据精子、卵细胞及极核基因可写出胚及其与之对应的胚乳基因型(表1)
  表1 由精子、卵细胞及极核基因型推导胚及胚乳基因型

卵细胞(极核)

精子

胚乳

结果

答案

AB

AB

AABB

AAABBB

 

 

Ab

AABb

AAABbb

 

 

aB

AaBB

AaaBBB

 

 

ab

AaBb

AaaBbb

 

 

AB

Ab

AABb

AAABBb

 

 

Ab

AAbb

AAAbbb

 

 

aB

AaBb

AaaBBb

可能

A

ab

Aabb

Aaabbb

 

 

AB

aB

AaBB

AAaBBB

 

 

Ab

AaBb

AAaBbb

 

 

aB

AaBB

AaaBBB

 

 

ab

AaBb

AaaBbb

 

 

AB

ab

AaBb

AAaBBb

 

 

Ab

Aabb

AAabbb

 

 

aB

AaBb

AaaBBb

 

 

ab

aabb

aaabbb

 

 

 

例2、如果某种植物的基因型为AABb和Aabb,控制不同性状的两对基因分别独立遗传,则其种子的胚和胚乳基因型可能是:(      

A、AABb、AAAbbb     B、AABB、AAABBb   C、AaBb、AaaBbb   D、aabb、AaaBbb

解答过程:

①根据亲本求精、卵细胞(极核)基因型为:精细胞为AB、Ab或Ab、ab,卵细胞(极核)基因型为Ab、ab或AB、Ab。

②根据精子、卵细胞及极核基因知种子胚及胚乳基因型,如表2: 
  表2 由精子、卵细胞及极核基因型推导胚及胚乳基因型

亲本组合

卵细胞(极核)

精子

胚乳

答案

自交

AABb

AB

AB

AABB

AAABBB

 

Ab

AABb

AAABbb

 

AB

Ab

AABb

AAABBb

 

Ab

AAbb

AAAbbb

 

Aabb

Ab

Ab

AAbb

AAAbbb

 

ab

Aabb

Aaabbb

 

Ab

ab

Aabb

Aaabbb

 

ab

aabb

Aaabbb

 

杂交

AABb为母本

AB

Ab

AABb

AAABBb

 

Ab

AAbb

AAAbbb

 

AB

ab

AaBb

AaaBBb

 

Ab

Aabb

Aaabbb

 

Aabb为母本

Ab

AB

AABb

AAABbb

 

ab

AaBb

AaaBbb

C

Ab

Ab

AAbb

AAAbbb

 

ab

Aabb

Aaabbb

 

 

从两个例子可知,常规解法繁杂、效率低下,学生准确率低。

 

3.胚与胚乳基因型推理、判断方法的探讨

    分析上述三例的解题思路,从亲本到精、卵、极核,再到胚及胚乳,但因组合过多,费时费力,容易出错。能否改变原有思路,从分析答案入手,直接分析各种组合得到答案呢?

    根据胚及胚乳形成过程可知:胚基因型=卵细胞基因型+精细胞基因型;胚乳基因型=极核基因型+极核基因型+精细胞基因型。由于形成同一种子的胚和胚乳时,卵细胞与极核基因型相同、精子的基因型亦相同,不难得出:

    胚乳基因型-胚基因型=卵细胞(极核)基因,胚基因型-卵细胞基因=精细胞基因,如果精、卵细胞基因与实际相符,即可得出正确答案。我们重看前两例:

表3  从答案分析选项

选项

胚乳

卵(极核)基因

精子基因

答案

A

AaaBBb

AaBb

aB

Ab

正确

B

Aaabbb

AaBb

不能减

 

不对

C

AAaBBb

AABb

aB

Ab

不对

D

AAabbb

AABb

不能减

 

不对

 

因B、D项胚乳基因型中未包含胚基因(不能减,下同),故不正确;而C项导出的卵细胞基因未包含在胚基因型中,因而也不对;A选项胚乳基因包含胚基因,胚基因型为导出的卵细胞与精子基因构成,且实际精子、卵细胞含有对应的基因,故正确。

 

表4  从答案分析选项

选项

胚乳

卵(极核)基因

精子

基因

答案

A

AAAbbb

AABb

不能减

Ab

不对

B

AAABBb

AABB

Ab

不能减

不对

C

AaaBbb

AaBb

ab

AB

正确

D

AaaBbb

aabb

AB

不能减

不对

 

   因A胚乳基因型中不包含胚基因,故不正确;B、D推导卵细胞基因不包含在胚基因型中,故不正确;C选项胚乳包含胚基因、胚基因由推导出的卵细胞与子基因组成,且实际精子、卵细胞含有对应的基因,故C正确。

    根据上述两例,可以看出此方法与一般解法答案相符,因而解答胚与胚乳基因型的选择题,可以变“顺推”为“反推”,从而使此类题目的解答变得极为简单。其“反推”过程可概括为四句话:

①胚乳基因型中应包含胚的全部基因,否则,不正确;

②胚基因型中应包含卵细胞基因(等于胚乳基因型-胚基因型),否则,不正确;

③胚基因型中应包含精细胞基因(等于胚基因型-卵细胞基因),否则,不正确;

④导出精子、卵细胞基因与亲本产生的精子、卵细胞基因相符,否则,不正确。

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