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植物个体发育与遗传知识的整合


  植物个体发育的起点是受精卵,细胞学基础是细胞分裂和细胞分化,根本原因是受精卵细胞中遗传物质(基因)在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。因此,高三生物复习课将植物个体发育知识与细胞分裂和遗传学知识有机整合,有利于帮助学生构建“植物的个体发育”完整的知识体系,有利于提高学生对植物个体发育知识的分析、综合和迁移应用能力。
  
  1 果实的形成与遗传
  
  果实是由植物的子房发育形成的,果实发育的过程需要植物生长素,植物生长素能够促进子房发育成果实。植物生长素可以由植物体内提供,例如叶原基、嫩叶和发育中的种子产生后运输到受精后的子房;也可以通过人工在雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似溶液,由植物体外提供。
  果实由种子和果皮组成,通常将果皮(包括外果皮、中果皮、内果皮)称之为果实。因此,果实是由母本一部分(子房壁)发育形成的,是母本体细胞通过有丝分裂和细胞分化形成的。果实所表现出来的性状都是由母本体细胞所含有的遗传物质决定的,是基因和环境共同作用的结果,是基因选择性表达的结果。控制果实性状的基因是在植物体开花结果时才能表达(成体中表达)。将“果实所表现出来的性状由母本决定的、与父本无关”的特征概括为:什么树结什么果。
  【例1】桃的果实成熟时,果肉与果皮粘连的称为粘皮,不粘连的称为离皮;已知离皮(A)对粘皮(a)为显性。现将离皮桃(Aa)的花粉授到粘皮桃(aa)的柱头上,粘皮桃树所结果实的表现型和基因型分别是 ( )
  A.离皮、aa
  B.离皮、Aa
  C.粘皮、Aa
  D.粘皮、aa
  分析:粘皮桃(aa)做母本,所以,果实细胞基因型为aa,基因型aa使果实表现为粘皮。同时要强调:控制果实性状的基因是在植物体开花结果时才能表达(成体中表达)。所以,答案选D。
  【例2】将基因型AA和aa两植株(染色体2N=22)杂交,得到F1,然后将F1自然生长的植株甲与F1经秋水仙素处理生长的植株乙进行杂交,植株乙所结果实的基因型和染色体数目分别为 ( )
  A.Aa、2N=22
  B.AAa、3N=33
  C.Aaa、3N=33
  D.AAaa、4N=44
  分析:F1的基因型是Aa,染色体2N=22。F1经秋水仙素处理后,细胞中基因和染色体加倍,植株乙基因型为AAaa,染色体4N=44;现用植株乙做母本,果实细胞中的染色体44,基因型为AAaa。所以答案选D。
  
  2 种子的形成与遗传
  
  种子是由植物雌蕊中的胚珠发育形成的(图1),完整的种子结构包括种皮、胚、胚乳三部分。胚珠外面的珠被(母本的一部分)直接发育形成种皮,因此,种皮细胞中的染色体、遗传物质均与母本体细胞所含有的染色体、遗传物质相一致,种皮所表现出来的性状都是由母本体细胞所含有的遗传物质决定的;八核胚囊中的卵细胞与父本产生的精子经过受精作用形成受精卵,进一步发育成胚,胚细胞中的染色体、遗传物质(基因),其中,一半来自母本,一半来自父本;八核胚囊中的中央细胞(2个极核)与父本产生的精子经过受精作用形成受精极核,进一步发育成胚乳,胚乳细胞中的染色体、遗传物质(基因),其中2/3来自母本,1/3来自父本。也就是说种皮所表现出来的性状是由母本决定的,控制种皮性状的基因是在植物体开花结果,形成种子时才能表达(成体中表达);胚和胚乳所表现出来的性状是母本与父本共同决定的,控制胚和胚乳性状的基因是在新个体形成时表达(幼体中表达)。
  
  【例3】 已知豌豆种皮灰色(g)对白色(g)为显性,子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。如以基因型ggYY的豌豆为母本,与基因型GgYy的豌豆杂交,则母本植株所结子粒的表现型 ( )
  A.全是灰种皮黄子叶
  B.灰种皮黄子叶,灰种皮绿子叶,白种皮黄子叶,白种皮绿子叶
  C.全是白种皮黄子叶
  D.白种皮黄子叶、白种皮绿子叶
  分析:基因型ggYY的豌豆为母本,所以,种皮细胞基因型ggYY,其中控制种皮颜色的基因型为gg,表现型为白色;控制种皮性状的基因得到表达。种子的胚由受精卵细胞发育形成的,其中母本产生卵细胞的基因型为gy,父本产生精子的基因型为GY、Gy、gY、Gy;通过受精作用形成的受精卵有四种:GgYy、Ggyy、ggYy、ggYY,其中控制子叶颜色的基因型为Yy、yy,表现型为黄色和绿色;控制子叶性状的基因是在种子产生时表达(幼体中表达)。所以,答案选D。
  【例4】 一株纯黄(AA)玉米与一株纯白(aa)玉米相互授粉,比较两植株结出的种子内的胚和胚乳细胞的基因型,其结果是 ( )
  A.胚的基因型相同,胚乳的基因型不同
  B.胚的基因型不同,胚乳的基因型相同
  C.胚的基因型和胚乳的基因型都不相同
  D.胚的基因型和胚乳的基因型都相同
  分析:玉米是雌雄同株单性花植物,每一棵植株既能自交又可以相互杂交,题目中的“相互授粉”是指相互杂交。若纯黄做母本,接受纯白花粉粒,杂交结果如表1所示。
  
  通过分析、综合,两植株结出的种子:胚的基因型相同,胚乳细胞的基因型不同。
  
  3 植株的形成与遗传
  
  种子是植物体幼小的个体,种子成熟后便萌发形成幼苗,进一步生长、发育成为成熟的个体,使种子胚中所含有的遗传物质(基因)在后代中得到表达。
  【例5】豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性,黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性。每对性状的杂合体(F1)自交后代(F2)均表现3:1的性状分离比。以上种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别来自对以下哪代植株群体所结种子的统计? ( )
  A.F1植株和F2植株 B.F2植株和F2植株
  C.F1植株和F2植株 D.F2植株和F1植株
  分析:题目同时观察种皮的颜色和子叶的颜色2对相对性状,现将2对性状分开单独进行分析。先来看种皮颜色遗传,控制种皮性状的基因是在植物体成体中表达。F1种子长在P植株上,P控制种皮性状的基因得到表达;F2种子长在F1植株上,F1控制种皮性状的基因得到表达;F3种子长在F2植株上,F2控制种

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