例析秋水仙素处理后细胞染色体数目问题

油菜杂交

疑难问题：同样的两道四川高考试题，为什么植物细胞经过秋水仙素处理后有丝分裂后期染色体数目有些加倍，有些不加倍？如果用2014年的惯性思维解决2016年的试题肯定要犯错误的，因为2016年试题中有“新品系”术语出现。

（2014年四川高考试题）油菜物种甲（2n=20）与乙（2n=16）通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是（ B

）

A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍

B．幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体

C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向

D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种

【解析】秋水仙素通过抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍，故A选项错误；油菜物种甲、乙（2n=20，2n=16）通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙染色体为18条，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁染色体为36条，幼苗丁细胞分裂后期染色体可加倍到72条，故B选项正确；自然选择决定了生物进化的方向，故C选项错误；生殖隔离是新物种形成的标志，新物种的产生不一定要经过地理隔离，故D选项错误。故选：B。

（2016年四川高考试题）油菜物种I（2n=20）与II（2n=18）杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后，得到一个油菜新品系（注：I的染色体和II的染色体在减数分裂中不会相互配对）。

（1）秋水仙素通过抑制分裂细胞中________的形成，导致染色体加倍，获得的植株进行自交，子代_______（会/不会）出现性状分离。

（2）观察油菜新品根尖细胞有丝分裂，应观察______区的细胞，处于分裂后期的细胞中含有_______条染色体。

（3）该油菜新品系经过多代种植后出现不同颜色的种子，已知种子颜色由一对基因A/a控制，并受另一对基因R/r影响。用产黑色种子植株（甲）、产黄色种子植株（乙和丙）进行以下实验：

①由实验一得出，种子颜色性状中黄色对黑色为________性

②分析以上实验可知，当________基因存在时会抑制A基因的表达。实验二中丙的基因型为________，F2代产黄色种子植株中杂合子的比例为________。

③有人重复实验二，发现某一F1植株，其体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条（其中两条含R基因），请解释该变异产生的原因：________。让该植株自交，理论上后代中产黑色种子的植株所占比例为________。

【答案】（1）纺锤体

会

（2）分生

76

（3）

隐

R

aaRR

10/13

丙植株减数分裂过程中，含R基因的同源染色体未分离，形成含R基因的两条染色体的配子

1/48

【解析】（1）秋水仙素通过抑制分裂细胞中有丝分裂前期纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，由于I的染色体和II的染色体在减数分裂中不会相互配对，故得到的新植株为纯合子，该植株进行自交，子代不会发生性状分离。

（2）植物根尖分生区细胞才能进行有丝分裂，对于该新品种体细胞染色体数目为（10+9）×2=38，由于有丝分裂后期着丝点断裂染色体数目加倍，故处于分裂后期的细胞中含有76条。

（3）由实验一可判断种子颜色性状黄色对黑色为显性，由于实验二中F1全为产黄色种子植株（AaRr），则丙黄色种子植株基因型为AARR，F2中产黄色种子植株中纯合子的基因型为AARR、aaRR、aarr，占3/13，则杂合子占10/13。就R（r）而言，实验二亲本基因型为RR和rr，F1体细胞基因型应为Rr，而该植株体细胞中含R基因的染色体多了一条，可能是丙植株减数分裂过程中，含R基因的同源染色体未分离或含R基因的姐妹染色单体分开后没有分离，形成含R基因的两条染色体的配子。该植株产生的配子有（1/2A、1/2a）（1/6RR、1/3Rr、1/3R、1/6r），自交后代黑色种子植株（A_rr）比例为3/4×1/36=1/48。

2014年试题中，36或72条染色体的原因分析：

由于用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗，根细胞没有处理，这要的植株其实是“嵌合体”。所以回答问题时染色体数目为36或72条染色体，如果问的是丁开花后自交获得后代戊，答案就是72条染色体。

2016年试题中，76条染色体的的原因分析：

由于题干中出现“新品系”，育种中，品系是通过利用种子资源之间的交配，选育出来的遗传性状相对较稳定的一群个体。也就是说，还要选育，不仅仅是秋水仙素处理后的那一代。