生物的性别决定

生物的性别决定

[摘要]性别决定是生物的一种重要性状,主要指生物性腺的形成决定。不同的生物性别决定的方式不同。自然界大部分生物性别决定于性染色体,除此之外,染色体倍数、基因、外界环境也是某些生物性别决定的重要因素。

[关键词]性别决定染色体染色体倍数基因环境

性别是生物的一种复杂性状。性别决定是指雌雄异性的生物决定性别的方式,它有别于性别分化,具体是指决定性别发展趋势的内在因素和方式,即在各种因子的调控下性腺的形成。性染色体、染色体倍数、基因等因素都可决定生物体的性别,对个别生物而言环境因素甚至是决定因素。

一、性别是由性染色体决定的

染色体分为两类:一类是与性别决定无关的染色体称为常染色体,另一类是与性别决定有关的染色体称为性染色体。性染色体一般是1对,而常染色体为n-1对。因不同的生物性染色体有差异,此种方式又分为四种。

1.XY型性别决定

雌性动物体内有两条同型的性染色体XX,雄性个体内有两条异型的性染色体XY。人和其它哺乳动物、大部分的两栖类和爬行类动物、部分鱼类和昆虫、植物中的棕榈、菠菜、剪秋罗等都属于XY型。减数分裂之后,每个配子具有一套单倍体数目的常染色体和一条性染色体。卵子中的性染色体都是X,而在精子中性染色体可能为X,也可能为Y,比例为1:1。

精子中的性染色体决定后代性别。若是X精子与X卵子结合,则后代的性染色体为XX,发育为雌性;若是Y精子与X卵子结合,则后代的性染色体为XY,发育为雄性。所以在这一类型中Y染色体起主导作用,不论X染色体有几条,只要存在一条Y染色体就发育为雄性。

1990年,辛克莱尔(Sinclair,A.H)等在前人工作的基础上发现在人和小鼠Y染色体的短臂上存在着性别决定基因,并在真兽亚纲中显示保守性。根据其在染色体上的位置,命名为SRY(sex-determining region of the Y),近年来又克隆出一系列

与性别分化有关的基因,但SRY是其中起主导作用的基因,因此携带此基因的Y 染色体成为决定雄性性别的标志。

2.ZW型性别决定

雌性动物体内有两条异型的性染色体ZW,雄性个体内有两条同型的性染色体ZZ,如家蚕等鳞翅目昆虫、蝴蝶、鱼、鸟类、部分两栖类和爬行类、植物中的草莓等都属于ZW型。性别由卵子中所带有的性染色体是Z还是W决定。Z卵子与Z精子结合发育为雄性,W卵子与Z精子结合发育为雌性。但性别决定的机制不像XY型那样研究的比较清楚。

3.XO型性别决定

O代表缺少一条性染色体,雌性具有两条X染色体(XX),而雄性只有一条X染色体(XO),如雌性蝗虫2n=24(XX),雄性蝗虫2n=23(XO)。蟑螂、蟋蟀、虱子、植物中花椒也属于XO型。雄性产生两种配子:具有一条X染色体,或者没有性染色体。精子在受精过程中决定子代的性别,X精子与X卵子结合发育为雌性,O精子与X卵子结合发育为雄性。

4.ZO型性别决定

有些鳞翅目昆虫、鸡、鸭中,雄性有两条Z染色体(ZZ),而雌性只有一条Z染色体(ZO),缺失W染色体。XO和ZO型性别决定方式分别是XY和ZW型性别决定方式的特殊形式。

二、性别是由染色体组的倍数决定

蚂蚁和蜜蜂的性别决定十分特殊,是由染色体组的数目决定,而不是性染色体决定。雌性由正常受精卵发育而来,是二倍体;雄性个体在群体中的数目很少,是由未受精的卵细胞发育而来,是单倍体。蜂皇是可育的雌蜂,染色体为2n=32条,经正常减数分裂产生的卵为单倍体n=16,卵和精子(n=16)结合又形成2n=32的合子,将发育为蜂皇和工蜂(2n=32)。每一群蜜蜂中只有一个蜂皇,工蜂在遗传结构上和蜂皇并无差别,但由于工蜂所吃的蜂皇浆在质和量上都远比蜂皇差,所以发育成不可育的工蜂。蜂皇产生的部分单倍体的卵,少数未经受精但也能发育,长成雄蜂

(n=16),雄蜂的减数分裂十分特殊,第一次减数分裂出现单极纺锤体,所以染色体全部向一极移动,两个子细胞其中一个正常,含16个二联体,而另一个是无核的细胞质芽体。正常的子细胞经第二次减数分裂产生两个单倍体(n=16)的精细胞,发育为精子。

三、X染色体是否杂合

小茧蜂的性别决定于性染色体X是纯合型还是杂合型。在自然状态下小茧蜂和蜜蜂相似的二倍体(2n=20)为雌蜂,单倍体(n=10)为雄蜂。在试验中,人们获得了二倍体(2n=20)的雄蜂,其性别决定取决于性染色体X是纯合型还是杂合型。性染色体X有不同的三种类型:Xa、Xb、Xc。雌性的性染色体为一对杂合型的X 染色体,XaXb、XaXc、XbXc;雄性为纯合型:XaXa、XbXb、XcXc。

四、X和Y染色体的比例

大部分的植物是没有性染色体,多为雌雄同株,少数为XY型,称为雌雄异株。女娄菜的性别是由XY的比例来决定。酸模的性别决定又属于另一种类型,雌雄同株的植株18A+XX+YY,X:Y=1:1;雌雄异株中雌株为18A+XX+Y,X:Y=2:1;雄性植株为18A+X+YY,X:Y=1:2.

五、基因决定

1.单基因决定

石刁柏的性别由单基因决定,雄性对雌性是显性。再如葫芦科的一种喷瓜,是由复等位基因(aD、a+、ad)决定,aDaD、aDa+、aDad决定雄性,a+a+、a+ad决定两性,adad决定雌性。

2.两对基因决定

玉米一般都是雌雄同株的农作物。雌花的花序在叶腋呈穗状,由显性基因Ba 控制,其隐性等位基因为ba。雄花的花序在顶端称天花,由显性基因Ts控制。Ba 只控制叶腋是否只长雌花序,而Ts则不同,在它为显性时顶端长出雄花序,在它为隐性时,顶端长出雌花序。当两对基因为BaBa、TsTs时,植株为雌雄同株,叶腋长雌花序,顶端长雄花序;当为BaBa、tsts时,植株为雌株,叶腋和顶端都长雌花序;当为baba、TsTs时,植株为雄株,顶端长雄花序,叶腋不长花序;当为baba、tsts时,植株为雌株,顶端长雌花序,叶腋不长花序。

六、环境决定性别

海生蠕虫后缢虫的性别决定于生活环境中的化学刺激。幼虫着生在雌虫吻部,发育为雄虫,在海水中自由生活则发育为雌虫。如果幼虫一个时期着生在雌虫吻部,以后离开吻部自由生活,则发育为中间性。可能雌虫吻部含某种激素,对幼虫的性别发育能产生强烈的影响。其它如等,它们的性别由孵化温度决定:高温为一种性别,低温为另一种。在植物中,也曾出现延长或缩短日照改变大麻性别的事例。

综上所述,性别,有人称为性性状,和其他性状一样,既受遗传物质的控制,同时也受环境因素的影响。由性染色体决定性别是生物界普遍存在的一种性别决定机制。

参考文献

[1]刘祖洞主编.遗传学[M].北京: 高等教育出版社,2000

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