對一道高考生物試題的質疑

劉洪

高考《理科綜合》是一道關于《遺傳和變異》的基礎知識及基本理論的綜合試題，主要考查學生對基因知識及基本理論的綜合試題，主要考查學生對基因自由組合定律、性狀分離、減數分裂、雜交、自交、花藥、花藥壁、二倍體、單倍體、單倍體育種以及植物組織培養等生物學知識的理解與靈活應用的能力。筆者仔細分析并查閱了一些相關資料，發現該考題中部分提干的描述不準確，存在一些缺陷或不夠嚴密。現淺析如下：

一、關于水稻的傳粉

筆者查閱了華東師范大學等院校編寫的《植物學》中有關傳粉的內容，植物的傳粉方式一般分兩種：自花傳粉和異花傳粉，其中自花傳粉是指花粉從花粉囊散發出來后，落到同一朵花的柱頭上的現象。例如，農作物中的大麥、小麥、豌豆、番茄等都屬于自花傳粉的植物。尤其在自花傳粉的植物中有一種典型的傳粉方式——閉花傳粉或閉花受精，這類植物不待花苞張開就已經完成了受精作用，如豌豆、苕子、花生等植物。研究發現，雖然水稻、小麥可以進行自花傳粉，但是它們卻不是典型的閉花傳粉或閉花受精的植物，這主要與水稻、小麥等植物花的結構有關。當水稻、小麥開花時，漿片吸水膨脹內稃和外稃向外撐開，露出花藥和雌蕊柱頭。由于水稻、小麥等植物的花絲特別細長，在開花時常常使花藥伸出穎片之外，將大量花粉散落到空氣中。另外，水稻、小麥的柱頭膨大呈羽狀并伸出花外，更增加了接受花粉的機會。鑒于水稻不能象豌豆那樣進行嚴格的自花傳粉，存在自然雜交的可能，更何況該高考題中親本水稻的基因型不一定是純合的（提干中找不出明確的消息），因此，建議出題者在出考題時增加一些限定條件，以使提干的表述更準確、更嚴密。

二、提干中部分表述值得商榷

該考題中的素材來自于高中教材《生物》第二冊33頁，關于雜交育種在生產實踐中的應用。現有“兩個不同品種的水稻：一個品種無芒、不抗病；另一個品種有芒、抗病……水稻的有芒（A）對無芒（a）是顯性；抗病（R）對不抗病（r）是顯性。將這兩個不同品種的水稻進行雜交，培育出能夠穩定遺傳的無芒抗病新品種”。這說明，人們可以根據基因自由組合定律采用雜交的方法，有目的地使生物不同品種間控制優良性狀的基因組合到一起。在教材中所選用的有芒、抗病品種和無芒、不抗病的水稻作親本雜交產生F1有芒抗病（AaRr），再通過F1自交產生子二代（F2），在F2中表現型及其比例為有芒抗病：有芒不抗病：無芒抗病：無芒不抗病=9：3：3：1，符合基因自由組合定律。由于教材中用于雜交實驗的兩個不同品種的親本水稻是純合子，提醒我們在使用教材基本知識分析遺傳學問題時一定要具體問題具體分析，不能生搬硬套地推廣到其它雜交實驗試題中，因此我們就更有理由質疑：難道2005年高考《理綜》第31題中的親本水稻的基因型一定是純合嗎？請注意：教材中水稻不同品種間的雜交實驗與高考題中的水稻雜交實驗屬于同一類型，并且都符合基因自由組合定律，可以說該高考題的素材直接來自于教材。經過仔細分析發現，2005年高考《理綜》第31題中的部分小題的題干表述不夠準確、不嚴密，至少缺少某些限定條件。例如，第（1）小題采用單倍體育種的方法選育抗病有芒水稻新品種（RRBB），符合這一要求的親本水稻的基因型有多種，不是唯一的。根據基因自由組合規律，親本水稻經減數分裂產生配子的過程中，位于非同源染色體上的非等位基因R和B，隨著非同源染色體的隨機組合而自由組合在一起，形成RB基因型的配子，符合該條件的親本水稻的基因型不僅有RrBb，而且還有RRBb、RrBB等多種，由此可見，第（1）小題的答案并不是唯一的RrBb一種基因型。況且，題干中既沒有規定一定采用某一特定基因型的水稻作親本提供花藥來培育單倍體，也沒有最好使用某一特定基因型的水稻作親本的限定條件，任由考生去猜測，浪費考生很多寶貴的時間。由于第（1）小題的答案不唯一，那么，與此相關的第（2）小題答案也就不止于標準答案RRbb和rrBB兩種，還有其它多種基因型。由于題干表述不夠準確、不嚴密，這讓很多考生感到無所適從。

三、關于鑒定自然加倍植株和花藥壁植株

在本題有關單倍體育種過程中，采用二倍體水稻的花藥離體培養，獲得單倍體水稻。單倍體水稻植株弱小、高度不育。但是，由于染色體自然加倍所形成的二倍體水稻，不僅可育，而且每對基因都純合，其自交后代不會發生性狀分離現象。對于花藥壁形成的植株，則應該考慮到它是植物組織培養的結果，在組織培養過程中，細胞的增殖通過細胞有絲分裂來完成，正常情況下不改變基因型。因此，花藥壁植株的基因型與提供花藥的親本水稻的基因型相同。若親本水稻的基本純合（RRBB），雖然能夠產生RB基因型的花藥，但是，花藥壁植株的基因型始終是RRBB（它的基因型始終與提供花藥的親本植株的基因型相同，與減數分裂形成花粉無關）。并且，基因型與RB的花藥，在離體培養過程中，染色體自然加倍形成的植株基因型也是RRBB，這樣，就不能采用自然加倍植株和花藥壁植株分別自交的方法，來鑒定這兩種水稻，因為，它們的自交后代都不會發生性狀分離。只有作親本水稻的基因雜合（至少一對基因雜合），它的花藥壁植株的基因（與提供花藥的親本基因型相同）才是雜合的，其自交后代才會發生性狀分離，才可以采用自交的方法鑒定這兩種水稻。

當然，在滿足一定條件（至少有一對基因雜合）的情況下，也可以用測交的方法來鑒定，即自然加倍植株和花藥壁植株分別與無芒感病水稻rrbb雜交，觀察測交后代是否發生性狀分離。①若測交后代只有一種表現型（即不發生性狀分離），則被鑒定的植株為自然加倍植株；②若測交后代發生性狀分離，則被鑒定的植株為花藥壁植株。符合鑒定要求的親本水稻的基因型有RbBb、RrBB和RRBb三種，可以采用測交方法來鑒定由它們產生的自然加倍植株和花藥壁植株。