三倍体无子西瓜教学疑点问答|三倍体西瓜为什么无子

时间：2019-04-08 03:27:14　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　【摘要】三倍体无子西瓜是人工诱导多倍体在育种上的典型应用，无子西瓜以其含糖量高的优点，深受人们喜爱。我国种植的无子西瓜已经推广，享誉国外。由于该部分内容涉及很多知识点，本文通过对三倍体无子西瓜的教学问题创设，设问做答方式来培养学生的思维能力，提高教学效率。
　　【关键词】无子西瓜；疑点；问答
　　三倍体无子西瓜是人工诱导多倍体在育种上的典型应用，无子西瓜以其含糖量高的优点，深受人们喜爱。我国种植的无子西瓜已经推广，享誉国外。由于该部分内容涉及很多知识点，如培育原理﹑秋水仙素的作用、正交、反交、多倍体、减数分裂以及高等被子植物的个体发育等，因此在教学中，创设问题情境，设问做答，对于培养学生思维能力是大有益出的，还能起到“温故知新”的作用。下面试述几个问题：
　　1.三倍体无子西瓜的培育原理是什么？它和无子番茄的培育原理是否相同
　　采用人工诱导多倍体的方法。用秋水仙素处理二倍体西瓜的种子或幼苗，使其在细胞分裂的中期，阻碍纺锤丝和初生壁的生成，使已经复制的染色体组不能分向两极，并在中间形成次生壁。结果就形成了染色体组加倍的细胞，使普通二倍体西瓜染色体组加倍而得到四倍体西瓜植株。然后与二倍体西瓜植株（作为父本）杂交，从而得到三倍体种子。三倍体的种子发育成的三倍体植株，由于减数过程中，同源染色体的联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞。再用普通西瓜二倍体的成熟花粉刺激三倍体植株花的子房而成为三倍体果实，因其胚珠不能发育成种子，因而称为三倍体无子西瓜。无子西瓜的培育，是培育出三倍体植株，使其发生联会紊乱，从而无法产生西瓜子,所以无子西瓜的培育原理是染色体畸变。
　　2.第一年所结西瓜是几倍体？第二年呢
　　应当注意：种子是由胚珠的各部分发育而成，果实由子房发育而成。果皮种皮都是由西瓜体细胞发育来的,所以是有4个染色体组；所以第一年得到的西瓜应是四倍体西瓜，其中的种子是三倍体的。确切地说，该种子的胚是三倍体的，而种皮则是四倍体的（该种皮由四倍体的珠被发育而成）。胚乳是由受精极核发育成的,既2个极核和1个精子,所以有5个染色体组。第二年得到的西瓜才是三倍体西瓜，其内无子,确切地说是只有种皮（三倍体的胚珠发育而成）而无胚（授粉不受精，不能形成受精卵，因而无胚)。
　　3.培育过程中需进行两次杂交，哪么两次授粉的作用各是什么
　　两次授粉，其生理作用是不同的。第一次授粉是将普通二倍体西瓜的花粉授在四倍体西瓜的雌蕊柱头上，其目的是让二者进行杂交得到三倍体种子。第二次授粉是将二倍体的花粉授在三倍体的雌蕊柱头上，其目的是为了刺激三倍体西瓜的子房发育成果实。那么二倍体西瓜的花粉为什么能刺激三倍体西瓜的子房发育成果实呢？原因有二：一是二倍体西瓜的花粉能产生少量生长素，二是二倍体西瓜的花粉中有一种色氨酸酶，能催化三倍体西瓜细胞内的色氨酸转化为生长素，这样就满足了三倍体西瓜子房发育成果实所需要的生长素。
　　4.第一次杂交为什么以二倍体植株作父本，以四倍体植株作母本，反交行不行
　　用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，就能在四倍体上结出三倍体的种子。如果反交，能否获得三倍体的西瓜种子呢？四倍体与二倍体西瓜，无论正交或反交，都能产生三倍体的种子。但是反交获得的三倍体西瓜的胚珠硬化，种子发育比较困难，形成的三倍体种子难于萌发；且果实品质差，而正交，不但能获得三倍体的种子，且四倍体的西瓜吃着味道甜美。故获得三倍体西瓜种子时通常以二倍体为四倍体提供花粉。
　　5.秋水仙素的作用和处理的时期是什么
　　普通西瓜的幼苗期，细胞的有丝分裂旺盛。而秋水仙素就是作用于有丝分裂的前期，抑制纺锤体的形成。这样，染色体加倍后不能在纺锤丝的牵引下移向两极。细胞内染色体数目加倍，从而形成四倍体植株。
　　6.三倍体无子西瓜真的连一粒种子也没有吗
　　三倍体无籽西瓜一般是不能产生种子的，但并不排除有结出种子的可能。因为三倍体在减数分裂过程中产生配子时，也会出现两组染色体移向一极，另一组移到另一极的情况，即具有N和2N的染色体是有功能的，能受精，虽然出现几率很低，但仍有可能产生并完成受精而产生三倍体和二倍体种子。
　　7.三倍体无子西瓜年年制种比较麻烦，可以用什么方法大量繁殖
　　植物组织培养是根据植物细胞具有全能性，利用植物体离体的器官如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及光照、温度等人工条件下，能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株。
　　8.用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗时，是否所有的细胞染色体组都是4个
　　用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体，秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子。因为萌发的种子、幼苗具有较强的分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。但秋水仙素处理后，只能使分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的（如根部细胞）染色体组数仍为两个染色体组。
　　9.三倍体无子西瓜的发育过程中，生长素从何而来呢
　　在三倍体无子西瓜的培育过程中，没有用人工在雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液；虽然在培育过程中使用了秋水仙素，但这与果实的发育无关。原来，三倍体西瓜植株上的雌蕊要用二倍体西瓜的花粉刺激，子房才能发育成果实，从而结合无子西瓜。这是因为二倍体西瓜的花粉中有色氨酸酶系，可以诱导三倍体子房合成生长素。在生长素的作用下，才能结出无子西瓜。

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