高中教材中关于无籽西瓜的培育的说明

高中教材中关于无籽西瓜的培育的说明
人教版高中生物必修二染色体变异这节课课后的拓展题涉及到三倍体西瓜的问题。

尽
管这部分内容从原来老教材的正文部分移到了课后的练习中，但在学习这部分内容时很多学生和老师依然存在着疑点。

下面就教学和在网上生物论坛讨论时遇到的疑问进行分析。

1 三倍体无籽西瓜绝不可能结出种子吗？
无籽西瓜是同源三倍体（3n=33），是由四倍体母本（用一定浓度的秋水仙素溶液处
理二倍体西瓜幼苗而获得的），接受二倍体父本花粉而培育出来的三倍体种子长成三倍体植株所结的果实。

同源三倍体植株的性母细胞在减数分裂时，每同源的三条染色体在减数第一次分裂的前期时，或组成一个三价体，或组成一个双价体和单价体。

在后期时，三价体一般是两条进入一极，一条进入另一极；二价体中两条同源染色体分离正常，移向细胞的两极，单价体一般随机进入两极中的一级[1]。

所以就同源的三条染色体而言，形成二倍体配子和
单倍体的配子的概率各位1/2。

而三个染色体组经减数分裂形成二倍体配子和单倍体配子的概率各为(1/2)11，只有这样的配子才是平衡的（可育的）。

因此三倍体西瓜植株形成真正的种子的几率在理论上可推算为[2]：
由此可见，三倍体西瓜并非不能产生可育的配子，并非不能结出种子，而是一般情况
下结种子的几率很低而已。

由此进一步拓展，为了省去每年制三倍体种子的麻烦，可以将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组织苗或人工种子，再进行移栽或种植即可。

2 三倍体无籽西瓜发育时生长素从哪里来？
我们知道，发育着的种子能够产生大量的生长素，在生长素的作用下，子房发育成果实。

当三倍体植株开花时，需要授给二倍体普通西瓜的成熟的花粉，以刺激子房发育而成为果实（西瓜），因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无籽西瓜。

问题在于不形成种子也就不能产生大量的生长素，那么三倍体的子房是如何发育成果实的呢？其实，关键在于所授的二倍体的花粉起了作用。

通过上面三倍体西瓜育性问题的分析可知，三倍体植株在减数分裂时由于联会紊乱产生正常配子（2n或n）的概率仅为(1/2)n-1，产生真正种子的概率极低[3]。

但是当其雌蕊柱头接受了二倍体的花粉后，花粉在萌发的过程中，将自身能使
色氨酸转化为吲哚乙酸的酶系分泌到了三倍体西瓜植株的子房中，结果使子房合成了大量的生长素；还有，二倍体花粉本身也携带了少量的生长素，授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，才使得三倍体西瓜的子房完成了发育，最终形成了无籽西瓜[4]。

在讨论中有的老师还提出能不能用一定浓度的生长素溶液涂抹在三倍体西瓜柱头上以
促进其子房发育呢？这在理论上是没有问题的。

但考虑到试剂来源的经济性和方便性等问题，一般还是选取自然状态下二倍体成熟的花粉来完成。

通常是把三倍体西瓜和二倍体西瓜种植在一起，待植株成熟后除了自然的昆虫授粉外，还可以采用人工辅助授粉。

人工授粉方式目的性强，坐果早而整齐，果实成熟较一致，是增产的关键技术之一。