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1、三倍体无籽西瓜培育中的几个问题三倍体无籽西瓜没有种子，那么他生长需要的生长素是哪里得来的呢？三倍体无籽西瓜发育生长素的来源问题新教材上册讲到生长素促进果实发育时说：“发育着的种子能够产生大量生长素，在生长素的作用下，子房发育成果实。”而下册教材讲三倍体时又言：“三倍体开花时，授以二倍体成熟花粉，能刺激子房发育成为果实（西瓜），因为胚珠并不发育成种子，所以这种西瓜叫无子西瓜”。那么问题就出来了：没有胚珠，不形成种子，也就不产生大量生长素，那三倍体子房如何发育？其实，问题的关键在于所受的二倍体的花粉起了作用。我们知道，三倍体植株在减数分裂时由于同源染色体联会紊乱，几乎不可能产生种子。但是当其柱头接
2、受了二倍体的花粉后，花粉在萌发的过程中，将自身使得色氨酸转化为吲哚乙酸的酶体系分泌到了三倍体西瓜植株的子房中去，促发了其子房合成了大量生长素；还有，二倍体花粉本身也携带少量的生长素，受粉以后也可以扩散到子房中去，正是这两种途径的共同作用，才促使了三倍体西瓜的子房发育，最终形成了无籽西瓜！必须搞清楚的几个问题： 关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。 为何不以二倍体西瓜为母体？如果以二倍体西瓜作为母体，四倍体西瓜作父本，也能得到三倍体种子，但这种三倍体种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，达不到“无籽”的目的。 用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍
3、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。 秋水仙素处理后，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数仍为二倍体。 四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内结的种子为三倍体，其种皮为四倍体。三倍体西瓜的果皮种皮是四个染色体组，来源于母本，胚芽由受精卵发育来，有3个染色体组（21），胚乳由受精极核发育来有五个染色体组用二倍体西瓜为亲本，培育“三倍体无籽西瓜”过程中，下列说法正确的是（）A. 第一年的植株中，染色体组数可存在2、3、4、5个染色体组B. 第二年的植株中没
4、有同源染色体C. 第一年结的西瓜其种皮、胚、胚乳的染色体组数不同，均是当年杂交的结果D. 第二年的植株中用三倍体做母本，与二倍体的父本产生的精子受精后，得不育的三倍体西瓜答案选A。5个染色体是指胚乳吗，可是西瓜有胚乳？C选项的当年杂交的结果是什么意思？8.在三倍体无籽西瓜的培育过程中，将二倍体普通西瓜幼苗用秋水仙素处理，待植物成熟接受普通二倍体西瓜的正常花粉后，发育形成果实的果皮、种皮、胚芽、胚乳细胞的染色体组数依次是（）A4、2、2、4B4、4、3、5C3、3、3、4D4、4、3、6已知西瓜为雌雄同株且雌雄异花的植物。果皮浅绿色的基因型为aaaa四倍体西瓜与果皮带深绿色条纹的基因型为AA的二
5、倍体西瓜间行种植，随机受粉。然后用四倍体植株所结的种子再种植，待上述种子长成植株后去雄再授以二倍体西瓜的花粉，则所得的西瓜()A果皮均为浅绿色，无子B果皮均为带深绿色条纹的，有子C果皮有的为浅绿色的，有子；果皮有的为带深绿色条纹的，无子D果皮有的为浅绿色的，无子；果皮有的为带深绿色条纹的，有子无籽西瓜和无籽番茄两者都为单性结实，因而果实中都无种子。但有三方面不同：(1) 无受精过程发生的原因不同。前者是人为阻隔了授粉过程，使卵细胞不能接受到精子而不能产生受精卵。后者是由于三倍体植株在减数分裂中染色体联会发生紊乱，不能形成正常生殖细胞而无受精卵形成。(2) 子房发育成果实的刺激不同，前者一般是在
6、柱头上涂上一定浓度的生长素溶液，是化学刺激。后者是授粉刺激，即给三倍体植株雌蕊授以普通西瓜的成熟花粉。(3) 果肉细胞的染色体组数不同。由于前者是生长素直接刺激二倍体的子房形成的，故果肉细胞含二个染色体组。而后者是利用二倍体普通西瓜经人工诱导多倍体方法育成三倍体植株后，用普通西瓜花粉刺激三倍体的子房形成的，故无籽西瓜果肉细胞含3个染色体组。无子番茄是二倍体无子番茄和无籽西瓜的原理不用。无子番茄是用生长素刺激花，促进其结果，所以果实仍然是二倍体。无籽西瓜是应用三倍体不育的原理，所以无籽。三倍体无籽西瓜的果实里无籽，含糖量比普通西瓜提高了10%左右，吃着特别甜。而且产量高，抗逆性强。1。获得三倍体
7、西瓜种子时，用二倍体为四倍体提供花粉，如果反交，能否获得三倍体西瓜种子？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。2。三倍体无籽西瓜的发育过程中需要不需要生长素？若需要，生长素从何而来？实验证明，雌蕊受粉以后，在胚珠发育成种子的过程中，发育着的种子里合成了大
8、量的生长素。这些生长素能够促进子房发育成果实。如果雌蕊受粉以后，在子房发育成果实的早期，除去发育着的种子，果实就会由于缺乏生长素而停止发育，甚止引起果实早期脱落。如果在没有受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液，子房照常发育成果实，但是因为没有经过受精，所以果实里不含有种子。”这些实验证明，生长素是果实正常发育所必需的；果实发育过程中所需的生长素通常是由发育着的种子提供的，如果果实里不形成种子，则可以用人工在雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液，子房在生长素的促进作用下仍能发育成果实。由此可见，三倍体无籽西瓜的发育过程中必需要有生长素促进作用方可进行。那么，三倍体无籽西瓜的发育过程中，生长素又
9、从何而来呢？三倍体的西瓜植株，由于在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞，胚株并不发育成种子；在三倍体无籽西瓜的培育过程中，也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，从而结合无籽西瓜。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（即花粉蒙导作用）在生长素的作用下，才能结出无籽西瓜。3、三倍体无籽西瓜为什么含糖量比普通西瓜能提高10%，且产量高，抗逆性强？三倍体无籽西瓜的这一系列变异特征，显然是由于核内染色体
10、加倍，以致等位基因增加而引起的“剂量效应”。当然，由于三倍体西瓜无籽，本当储藏于种子的子叶中的那部分营养物质，就以糖的形式存在于果实的果肉细胞中了，这也是三倍体无籽西瓜比普通西瓜含糖量高的原因之一。在无籽西瓜的制种过程中,人们通常是用四倍体西瓜作母本授以二倍体西瓜的花粉粒,从而结出三倍体的西瓜种子（4nx2n）。可否反交？三倍体西瓜无种子，其实是有种皮而无胚，其种皮是由珠被形成的发育不全的白嫩秕籽。若反交（即2nxg4n），从理论上讲同样可以得到3n种子，但在生产实践中却难以座果，即使座果了，果实中3n种子的数量也极少，而成为当代无籽西瓜。而且在这种种子形成的3n植株上，雌花中的珠被会发育成硬
11、壳种皮，吃时就象有种子一样，因此在生产实践中不选择其反交。3、用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开化后，经适当处理，则（）A.能产生正常配子，结出种子形成果实B.结出的果实为五倍体C.不能产生正常配子，但可形成无籽西瓜D.结出的果实为三倍体【解析】四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的子一代西瓜植株是三倍体，由于其染色体组数为奇数，在减数分裂时同源染色体配对紊乱，因而不能产生正常生殖细胞，故不能结种子。若经适当处理，如用二倍体花粉刺激其子房，可结出无籽西瓜。该果实仅由果皮构成，由于果皮细胞属于三倍体西瓜植株的体细胞，故该果实为三倍体。答案：CD点评：三倍体无籽西瓜的培育过程较复杂，应利用课
12、本插图加深理解。1. 三倍体无籽西瓜真的无籽吗？若有子，可为几倍体？三倍体无籽西瓜在减数分裂过程中，由于细胞中存在三条相同的同源染色体，因此在减数第一次分裂的联会时期，常常发生联会紊乱，导致不能产生正常的生殖细胞，因此我们说三倍体无籽西瓜是无子的。但也会出现减数分裂过程中，两组染色体移向一极，；另一组移到另一极，这样就可以产生含两个染色体组和含一个染色体组的生殖细胞，那么它在接受二倍体植物产生的花粉以后，就可以完成受精作用，形成含三个染色体组和含两个染色体组的受精卵，将来就可以形成三倍体和二倍体的种子。2. 三倍体无籽西瓜培育过程中两次用到二倍体西瓜的花粉，其生理作用相同吗？两次授粉，其生理作
13、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。3. 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四个？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
14、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。4. 在培育过程中为何四倍体做母本，可否用二倍体做母本？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. 三倍体无籽西瓜如何遗传？三倍体无籽西瓜由于没有种
15、子，所以不能通过有性生殖产生后代，因此要想大量繁殖，只能通过无性繁殖产生后代。6. 三倍体无籽西瓜的无籽性状可以遗传吗？三倍体无籽西瓜获得依据遗传学原理是染色体变异，因为染色体上含有遗传物质DNA,因此，无籽西瓜的无籽性状是因为遗传物质的改变引起的，因此，这种无籽性状出现的变异是可以遗传给后代的。它同无子番茄不同，无子番茄是通过利用生长素的促进果实发育的生理作用而获得的，整个过程中根本没有发生遗传物质的变化，因此无子番茄的性状是不能遗传给后代的。也就是说，如果我们把无子番茄通过植物组织培养的方法，大面积种植的话，在花蕾期不采取人工去雄，在雌蕊柱头涂抹一定浓度的生长素，我们所获得的番茄仍然是有籽的。7. 四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内结的种子为三倍体，其种皮为四倍体。
