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 |
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 |
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 |
胚 |
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 |
胚 |
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。