2017年江蘇高考生物學(xué)第30題蘊(yùn)藏的信息

黃建華

(江蘇省南通大學(xué)附屬中學(xué) 226019)

原題(2017年江蘇高考生物學(xué)第30題)： 某研究小組以同一品種芹菜根尖和花粉母細(xì)胞為材料，開展芹菜染色體核型分析實(shí)驗(yàn)。圖示為從兩種材料的30個(gè)顯微圖像中選出的兩個(gè)典型圖像。請(qǐng)回答下列問題：

(1) 將剪取的芹菜幼根置于2mmol/L的8-羥基喹啉溶液中處理，以提高根尖細(xì)胞中有絲分裂的 期細(xì)胞的比例，便于染色體觀察、計(jì)數(shù)。

(2) 實(shí)驗(yàn)中用纖維素酶和果膠酶混合液分別處理根尖、花粉母細(xì)胞，目是 。再用低濃度的KCl處理一段時(shí)間，使細(xì)胞適度膨脹，便于細(xì)胞內(nèi)的 更好地分散，但處理時(shí)間不能過長(zhǎng)，以防細(xì)胞 。

(3) 圖左是 細(xì)胞的染色體，判斷的主要依據(jù)是 。

(4) 分析根尖細(xì)胞染色體核型時(shí)，需將圖像中的 進(jìn)行人工配對(duì)；根據(jù)兩圖能確定該品種細(xì)胞中未發(fā)生的變異類型有 (填下列序號(hào))。

① 基因突變 ② 單體

③ 基因重組 ④ 三體

該題以真實(shí)的芹菜染色體核型分析為背景，考查細(xì)胞分裂、酶、滲透作用、生物變異等知識(shí)，要求考生具有并運(yùn)用“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀念分析情境中的生命現(xiàn)象，運(yùn)用生物學(xué)規(guī)律、原理對(duì)結(jié)果作出預(yù)測(cè)，很好地考查了學(xué)生的生命觀念和理性思維。這道題的文字不多，但蘊(yùn)含的信息量很大，仔細(xì)查閱資料之后收益頗豐。

1 去壁低滲法制片用于核型分析

核型分析是分析細(xì)胞中全部染色體的形態(tài)、大小等特征，需要制作良好的染色體標(biāo)本，通常制作染色體標(biāo)本的方法是壓片法和去壁低滲法，壓片法的流程是： 取材→預(yù)處理→固定→解離→漂洗→染色→壓片；去壁低滲法的流程是： 取材→預(yù)處理→前低滲→去壁→后低滲→固定→涂片→火焰干燥→染色。從試題的低滲處理、酶解去壁處理可知科研人員是采用去壁低滲法制作染色體標(biāo)本的。去壁低滲法的操作都是圍繞如何使細(xì)胞的細(xì)胞壁充分溶解而成為裸露的原生質(zhì)體，如何使細(xì)胞內(nèi)的染色體充分分散，如何使細(xì)胞與細(xì)胞充分分散展開。去壁低滲法中，可用酸解法或酶解法(纖維素酶和果膠酶)進(jìn)行去壁，在去壁前進(jìn)行前低滲處理使細(xì)胞壁膨脹變大，有利于細(xì)胞壁的溶解,芹菜核型分析制片過程的前低滲處理為0.075mol/L KCl處理20min；去壁后的低滲處理使原生質(zhì)體進(jìn)一步膨脹，兩次低滲處理都使原生質(zhì)體膨脹，都能使細(xì)胞中的染色體充分分散，芹菜核型研究制片過程的后低滲處理為0.075mol/L KCl處理8min[1]；涂片比壓片更能使細(xì)胞充分分散。所以去壁低滲法能提高細(xì)胞的分散度、染色體的分散度和完整性，能獲得形態(tài)清晰的良好制片，更有利于精確地進(jìn)行核型分析。

2 8-羥基喹啉預(yù)處理進(jìn)行芹菜核型分析

細(xì)胞分裂中期的染色體最容易觀察，但分裂中期持續(xù)的時(shí)間很短，處于細(xì)胞分裂中期的細(xì)胞少，通過預(yù)處理增加細(xì)胞分裂中期的細(xì)胞數(shù)就非常關(guān)鍵了，預(yù)處理常用的方法有物理法和化學(xué)法。化學(xué)法預(yù)處理常用的試劑有： 秋水仙素、8-羥基喹啉、α-溴荼、對(duì)二氯苯等，這些試劑都具有抑制紡錘體形成的作用，但對(duì)不同植物材料的作用有差異，所以應(yīng)根據(jù)不同的植物材料選擇不同的試劑。試題中用8-羥基喹啉進(jìn)行預(yù)處理，沒有用秋水仙素進(jìn)行預(yù)處理，因?yàn)?-羥基喹啉處理細(xì)胞的染色體比秋水仙素處理細(xì)胞的染色體更清晰，能顯示出隨體和次縊痕，處理具有小染色體的細(xì)胞時(shí)，優(yōu)勢(shì)就更明顯。芹菜核型研究制片過程中用0.002mol/L 8-羥基喹啉處理2.5h[1]，效果最好。

3 細(xì)胞核型分析需統(tǒng)計(jì)多個(gè)細(xì)胞

試題中的染色體圖是從兩種材料的30個(gè)顯微圖像中選出的兩個(gè)典型圖像，題干呈現(xiàn)“30個(gè)顯微圖像”這一信息充分尊重科研的真實(shí)性、體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。核型分析需獲得相關(guān)的參數(shù)，如染色體的數(shù)目、相對(duì)長(zhǎng)度、著絲粒指數(shù)、臂比、不對(duì)稱系數(shù)等，這些參數(shù)不是從一個(gè)細(xì)胞中獲得的，需統(tǒng)計(jì)多個(gè)細(xì)胞綜合分析才能獲得，如確定染色體數(shù)，當(dāng)85%以上的細(xì)胞具有相同染色體數(shù)時(shí)才能確定。不同的研究學(xué)者統(tǒng)計(jì)的細(xì)胞數(shù)不同，一般至少統(tǒng)計(jì)30個(gè)染色體分散良好的細(xì)胞。

4 以花粉母細(xì)胞為材料對(duì)芹菜進(jìn)行核型分析更準(zhǔn)確

核型分析常利用有絲分裂中期細(xì)胞進(jìn)行分析，試題中同時(shí)利用有絲分裂中期細(xì)胞和減數(shù)分裂終變期細(xì)胞進(jìn)行芹菜核型分析，哪一種好呢，這是科研的價(jià)值之一。芹菜屬于傘形花科，相鄰染色體的形態(tài)、長(zhǎng)度相近，利用有絲分裂中期細(xì)胞進(jìn)行核型分析時(shí)，人工進(jìn)行染色體配對(duì)時(shí)容易出現(xiàn)差錯(cuò)，影響準(zhǔn)確性[1]。減數(shù)分裂終變期的細(xì)胞中同源染色體自然配對(duì)，準(zhǔn)確無誤，可直觀地獲知同源染色體，避免錯(cuò)配。所以以花粉母細(xì)胞為材料對(duì)芹菜進(jìn)行核型分析更準(zhǔn)確。

結(jié)合以上挖掘的信息分析試題，可深層次、全方位地理解命題的背景、立意，有機(jī)會(huì)評(píng)講該試題時(shí)，就能夠高屋建瓴，提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。