让我们走进多倍体动物的世界里去。
一般来说,自然界中绝大多数植物和几乎所有的动物都是二倍体生物,但多倍体动物是否存在呢?相对于植物而言,动物界的多倍体现象就较为稀罕了。
美洲角蛙是最先发现的多倍体动物,它具有四套染色体,又称为四倍体。
以后,科学家们又陆续在低等动物中发现一些多倍体动物。
例如,鱼类中有一些银鲫的种群,就是天然的三倍体。
它们的繁殖方式与众不同,是以一种名为“雌核发育”的形式来生儿育女的。
子女辈小鱼的遗传物质只来源于母亲,却不带有父亲的任何基因。
那么雌核发育到底是怎么一回事呢?原来,雌核发育就是一种假受精现象。
精子虽然能像模像样地钻入卵子中,并激活卵子,但是精子只是做了一个假动作,并没有真心真意地与卵子融合,更没有贡献出自己的染色体来共同参与卵球的发育。
因此,从遗传学的角度看,由于遗传物质只来源于母亲,因此雌核发育与单性发育相似,惟一不同的是后者不需要精子刺激卵球发育而已。
目前,大部分多倍体动物都是通过人工诱导的方法产生的。
多倍体动物的诱导,一般多采用物理法和化学法。
物理法又分冷休克、热休克、水静压等;化学法则使用细胞松驰素B、秋水仙素、咖啡因、高pH-高钙溶液等试剂处理受精卵。
用这两类方法处理受精卵,目的都在于阻止合子减数分裂时第一极体或第二极体的释放,从而达到染色体组加倍的要求。
多倍体动物具有生长速度快、成活率高及抗病能力强等特点,能带来可观的经济效益。
更重要的是,多倍体动物往往体形彪悍,有“巨型化”的趋势。
设想一下,如果人们能培育出像大象一般高大的牛,像鹅一般大的鸡,那该为我们的农业发展带来多大的利益啊。
事实上,许多经诱导产生的多倍体动物,不仅个儿高大,而且身强力壮,例如,三倍体的草鱼、锦鱼、兰罗非鱼的生存力和生长速度,都要大于天然的二倍体鱼。
在我国南方一些城市的菜场上出现一种鱼。
从外形上看,这些鱼同普通的鲤鱼和鲫鱼并没什么两样,其价格却比普通的草鱼贵2~3倍。
尽管如此,只要这种鱼一上市,“工程鱼”的牌子一挂上,马上就被人们抢购一空。
看到这种情景,人们不禁要问:为什么这种鱼如此受到人们的亲睐呢?通过杂交方法,如采用类似于无籽西瓜的培育方式,来诱导动物三倍体。
这种方法常常通过先大量诱导四倍体并培育到性成熟,然后再将四倍体与正常的二倍体进行“婚配”,生产出三倍体的子女。
这种方法尤其适合于水产养殖动物。
多倍体动物的另一个特点是高度不育,生产上可以利用这种特性提高养殖效益。
比如,鱼类和其他动物一样,在它的一生中要经历“孕育———生长———繁殖后代”三个阶段。
在池塘养殖中,鱼类生长成熟后,就要把从饲料中摄取的营养用来发育其生殖腺———精巢或卵巢。
在这个时期,鱼的身体生长就会停滞,造成产量下降。
而且,有的鱼类在怀卵、产卵期间,母体体色变得灰暗,无光泽,作为商品鱼的价值就要降低。
科技人员用鱼类三倍体操作技术,把二倍体的小型优质鱼———塘虱鱼(学名胡子鲶),变成三倍体。
这种人工三倍体塘虱鱼,比天然二倍体鱼生长快28% ,个体均匀,体色亮泽,性腺不发育或发育不良,投喂的饲料都用于鱼体生长增重。
显然,这样养成的鱼,其经济效益和品质明显比二倍体优越. 此外,多倍体还能增加肉含量和肉中的营养成分,使之具有独特的风味等特点。
比如,三倍体虹鳟的鱼肉质量和口味,明显优于二倍体;三倍体大西洋鲑可以耐低氧,可适应在低氧环境中生活,从而降低养殖成本。
美国,三倍体牡蛎已经成为牡蛎养殖中的重要品种,且已达到商品化生产水平。
1994年,美国西海岸约一半的牡蛎种苗是三倍体,虽然三倍体牡蛎的生活力与二倍体不相上下,但体形比二倍体大13% ~51% 。
我国三倍体诱导和培育技术也方兴未艾。
鲍,又名鲍鱼,是驰名世界的海产八珍之一。
它贝壳坚厚,壳为“石决明”,是眼科用药;鲍肉营养丰富,美味可口,能明目养颜;鲍壳内面富有珍珠光泽,华丽多彩,是贝雕等工艺品的优质材料。
世界鲍产量每年约2~3万吨,但自20世纪70
年代始,产量有下降趋势。
由于产量不敷需求,鲍的价格居高不下。
我国科学家选择台湾产
的九孔鲍诱导培育三倍体,经过多年的努力,取得了丰硕成果。
从育苗到商品鲍整个生产周期,只需约1年或14个月,比自然海区的生长周期大大缩短,显示出很强的竞争优势。
总之,利用多倍体育苗技术,对海水养殖的贝、虾、鱼类等重要经济品种进行遗传改良,培育生长快、品质优、抗逆能力强的新品种,将具有十分广阔的前景。
6秋水仙素与正在分裂的细胞接触后,可抑制微管的聚合过程,不能形成纺锤丝,使染色体无法分向两极,从而产生染色体加倍的核。
适宜浓度的秋水仙素溶液,能阻碍纺锤丝的形成,但对染色体结构无明显影响。
处理的细胞在一定时间内可恢复正常,重新进行分裂。
处理的组织应该是旺盛分裂的组织。
如萌动的种子、正在膨大的芽、根尖、幼苗、嫩枝生长点、花蕾等。
注意药剂浓度和处理时间的选择
溶液的浓度不宜过高或过低。
过高,会引起伤害,以至致死;过低,又不起作用。
一般采用临界范围内的高浓度、短时间处理。
通常,草本浓度较低,木本浓度较高。
果树、树木:1-1.5%蔬菜、草本花卉:0.01-0.2%。