備課素材：小麥的進(jìn)化與八倍體小黑麥的培育-高一下學(xué)期生物人教版必修1

小麥的進(jìn)化與八倍體小黑麥的培育對于人工誘導(dǎo)多倍體的應(yīng)用，教材僅在P92拓展應(yīng)用中介紹了無籽西瓜的培育：國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者著名育種學(xué)家李振聲教授的“八倍體小黑麥”更為典型，然而教材卻沒有介紹。小黑麥的培育涉及到異源多倍體及小麥的進(jìn)化，這在教材中也沒有涉及。那么，什么是異源多倍體？小麥?zhǔn)侨绾芜M(jìn)化的？小黑麥?zhǔn)侨绾闻嘤鰜淼?？同源多倍體：同一物種經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體，稱為同源多倍體。如二倍體西瓜（2N=22）經(jīng)過秋水仙素處理后，變成四倍體（4N=44）；異源多倍體：不同的物種雜交形成，導(dǎo)致體細(xì)胞中具有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同類型的染色體組，具體有：常規(guī)雜交后經(jīng)過加倍：①不同種、屬個(gè)體間雜交產(chǎn)生：如亞洲棉（2N：2A=26）與野生棉（2N：GG=26）雜交得到異源二倍體（2N：A+B=26），經(jīng)過加倍得到異源四倍體（4N：AAGG=52）馬（2A=64）和驢（2B=62）雜交后形成騾子（2n：A+B=63），騾子依然是二倍體，但注意，騾子沒有經(jīng)過染色體加倍，只能稱之為異源二倍體，且不育，不是異源多倍體；②體細(xì)胞雜交形成白菜-甘藍(lán)等，白菜（2N=20）×甘藍(lán)（2n=18）→白菜甘藍(lán)（4N：2A+2B=38條染色體）

其中A和B分別代筆一個(gè)染色體組；異源多倍體的分類：①偶數(shù)倍的異源多倍體；②奇數(shù)倍的異源多倍體兩種類型：偶數(shù)倍的異源多倍體是指體細(xì)胞中的染色體組為偶數(shù)的個(gè)體，如AABBDD，AABB，AADD，AABBCCDD等。其特點(diǎn)是每種染色體組均有2個(gè)，不同的染色體組的染色體數(shù)可以相同，也可以不同。普通小麥的進(jìn)化：A、B、D三個(gè)染色體組都是7條染色體。大多數(shù)異源多倍體中各類染色體組的染色體數(shù)目相同，這是因?yàn)橥瑢俚牟煌N、甚至同科的不同屬中，染色體組所含的染色體數(shù)常常是相同的。偶數(shù)倍的異源多倍體由于每種染色體組均是成雙的，因而減數(shù)分裂過程中染色體的聯(lián)會和分離與二倍體一致，基因分離定律也與二倍體一致。自然界中存在的異源多倍體基本是偶數(shù)的異源多倍體，且多數(shù)為異源四倍體和異源六倍體。奇數(shù)倍的異源多倍體來源于偶數(shù)倍的異源多倍體的種間雜交的子代。例如，使異源六倍體的普通小麥（6X=AABBDD=42=21Ⅱ）與異源四倍體的圓錐小麥（4X=AABB=28=14Ⅱ）雜交，F(xiàn)1就是奇數(shù)倍的異源五倍體（2n=5X=AABBD=35=14Ⅱ+7Ⅰ）。奇數(shù)倍的異源多倍體中部分染色體成單存在，減數(shù)分裂時(shí)無同源染色體與之配對，這些染色體只能隨機(jī)分配到子細(xì)胞中去，配子中這些染色體的數(shù)目和組成成分不均衡，從而導(dǎo)致配子不育。不育性表現(xiàn)的程度與單價(jià)體（不能配對的染色體）的數(shù)量有關(guān)，單價(jià)體越多，染色體的分離越紊亂，配子染色體數(shù)和組合成分越不平衡，不育程度愈高。因此，自然界物種很難以奇數(shù)倍的異源多倍體存在，只有少數(shù)無性繁殖的植物存在奇數(shù)倍異源多倍體。八倍體小黑麥的培育：普通小麥?zhǔn)钱愒戳扼w即AABBDD），其配子中有三個(gè)染色體組即ABD，共21個(gè)染色體；二倍體黑麥即RR，配子中有一個(gè)染色體組（R），7個(gè)染色體。普通小麥與黑麥雜交后，子代含四個(gè)染色體組即ABDR，由于是異源的，聯(lián)會紊亂，是高度不育的。若子代染色體加倍為異源八倍體即AABBDDRR，就能形成正常的雌雄配子，具有可育性了。（不育雜種可經(jīng)秋水仙素加倍處理，形成正?？捎牡拇菩叟渥印＃├?、A種植物細(xì)胞（基因型為Aa）、B種植物細(xì)胞（基因型為Bb）去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)兩種細(xì)胞的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞。則經(jīng)過組織培養(yǎng)得到的雜種植株是（

）A.二倍體，基因型為AaBb

B.二倍體，基因型為AAaaBBbbC.四倍體，基因型為AaBb

D.四倍體，基因型為AAaaBBbb解析：A細(xì)胞含2套染色體組，B細(xì)胞也含2套染色體組，但由于彼此屬于不同種，染色體組彼此不同，故融合后產(chǎn)生的雜種細(xì)胞含有4套染色體組，經(jīng)過組織培養(yǎng)得到的雜種植株應(yīng)屬于異源四倍體，而基因型則是A+B，應(yīng)為AaBb。故答案為C。例2、下圖為普通小麥（6n=42，記為42E）與長穗偃麥草（2n=14，記為14M）雜交育種過程，其中長穗偃麥草的某條染色體含有抗蟲基因。在減數(shù)分裂過程中不能聯(lián)會的染色體組的染色體是隨機(jī)移向細(xì)胞兩極。下列選項(xiàng)中正確的是（）A.

普通小麥和長穗偃麥草的每個(gè)染色體組含有的染色體數(shù)分別為6、7B.

①過程只有通過秋水仙素誘導(dǎo)萌發(fā)的種子和幼苗才能實(shí)現(xiàn)C.

③過程利用輻射誘發(fā)染色體易位和數(shù)目變異后實(shí)現(xiàn)D.

丙中來自長穗偃麥草的染色體數(shù)目為3M或4M答案：C解析：普通小麥?zhǔn)橇扼w，共42條染色體分為6個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組含7條染色體；長穗偃麥草為二倍體，共14條染色體，分2個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組含7條染色體，A錯(cuò)誤；①過程為誘導(dǎo)染色體加倍，可用秋水仙素或者低溫處理幼苗得到，B錯(cuò)誤；由于丁中含1條來自長穗偃麥草的染色體，該染色體上含抗蟲基因，要轉(zhuǎn)變成不含來自長穗偃麥草染色體的品種戊，說明丁在產(chǎn)生配子的過程中，發(fā)生了染色體易位和染色體數(shù)目變異，這種變異可能就是③過程利用輻射誘發(fā)所致，C正確；根據(jù)題意“在減數(shù)分裂過程中不能聯(lián)會