例析高考试题对动物多倍体育种的考查

赵学杰

摘 要： 本文主要分析总结高考对动物多倍体育种的考查方式，并对多倍体育种机理和方法进行介绍。

关键词： 生物高考 动物多倍体 育种方法

多倍体指由受精卵发育而来，在体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。自然情况下，多倍体在动物中比较少见，因为动物大多数是雌雄异体，染色体稍微不平衡，容易引起不育，甚至个体不能存活。随着科技的发展，通过一定技术可获得多倍体动物，本文结合高考题对动物多倍体育种进行简单介绍。

1.高考题主要类型

1.1考查培育多倍体的方法

【例1】（2010·江苏）为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而肉质下降的问题，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γ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。

【分析】本题主要考查获得三倍体牡蛎的方法。D中受精后的次级卵母细胞还没释放出极体，此时细胞中共含有三个染色体组，如果用化学试剂阻断极体的释放，则该受精卵将发育成为三倍体牡蛎。

【例2】（2016·江苏）珍珠贝卵母细胞分裂一般停留在减数第一次分裂中期，待精子入卵后完成后续过程。

细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍，可用于诱导三倍体。现有3组实验：用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂、减数第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。请预测三倍体出现率最低的是______________________，理由是_____________________。

【分析】用细胞松弛素B阻滞细胞分裂，如果阻滞卵母细胞的减数第一次分裂，会得到含有2个染色体组的细胞，受精后能得到含3个染色体组的细胞，发育成三倍体，同理，阻滞减数第二次分裂也可以得到三倍体。受精卵细胞含有2个染色体组，通过阻滞细胞分裂后得到含有4个染色体组的细胞，将发育成为四倍体。

1.2考查多倍体细胞相关的特点

【例3】（2015·天津）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两对同源染色体为例）可出现的是（ ）。

【分析】低温诱导卵细胞染色体数目加倍后，受精卵中会含有3个染色体组，不同细胞分裂过程示意图中，只有B图符合实际情况。

1.3考查多倍体动物相关的特点

【例4】（2015·福建）鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因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。

请回答：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？摇 ？摇。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。

【分析】三倍体鳟鱼在减数分裂过程中，细胞中有两条同源染色体能正常联会配对，而另外一条同源染色体会随机移向细胞一极，导致染色体联会紊乱，难以产生正常配子，所以个体高度不育。

2.动物多倍体育种知识拓展

2.1人工诱导多倍体的机理

动物多倍体育种集中在对鱼类和海洋贝类等水生动物的研究。正常情况下，卵细胞只有达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力，精子入卵后会刺激卵子继续分裂，排出第二极体。如果用一定方法阻止第一极体或第二极体的排出，会产生含有2个染色体组的卵细胞，该卵细胞与通过正常减数分裂产生的精子（含有1个染色体组）结合，产生含有3个染色体组的受精卵，发育后可得三倍体个体。如果抑制二倍体受精卵的第一次有丝分裂，则可形成四倍体个体。

2.2人工诱导多倍体的方法

目前诱导动物多倍体的方法主要有物理学方法、化学方法和生物学方法三种。

物理学方法：主要是以物理手段破坏分裂前期纺锤丝的形成，使纺锤丝微管解体或阻止微管聚合，从而抑制染色体向两极移动，导致细胞中染色体数目加倍。物理学方法主要有温度休克法、水静压法、高盐高碱法和电融合法等，其中常用的是温度休克法和水静压法。

化学方法：利用秋水仙素、细胞松弛素B、PEG等化学药品处理动物受精卵。如细胞松弛素B可以特异性破坏微丝，导致由微丝构成的收缩环解体，抑制细胞质分裂，阻止极体释放，秋水仙素能抑制微管的组装，使微管解体，阻止纺锤体的形成或破坏已形成的纺锤体，使细胞染色体数目加倍，从而产生三倍体或四倍体。

生物学方法：生物方法中有效途径包括远缘杂交、动物细胞核移植及动物细胞融合技术，目前，通过细胞核移植和细胞融合技术主要还处于实验室研究阶段，并未获得可用于实际生产的多倍体品种，远缘杂交技术是现代生物学上培育多倍体的主要手段。

2.3多倍體动物的优点

多倍体个体具有如下优点：性别控制好、生长迅速、品质好、产量高、抗逆性强、能忍耐各种环境条件，具有较优良的遗传特性，从而在水产养殖业具有广阔的应用价值。另外，由于三倍体动物在减数分裂过程中染色体联会紊乱，难以产生正常配子，可以有效控制养殖品种过度繁殖、保护物种多样性和保持生态平衡。