通過“玉米5個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生多少配子？”這一問題，分析了配子體、單倍體核、性細(xì)胞、生殖細(xì)胞、配子和極核的區(qū)別與聯(lián)系。認(rèn)為極核屬于性細(xì)胞的范疇，但不是生殖細(xì)胞，也不是配子。

配子 極核 胚乳

問題的提出

筆者從教遺傳學(xué)以來，有一道歷屆學(xué)生疑問較多，討論熱烈的題目：在玉米中，5個大孢子母細(xì)胞能產(chǎn)生多少配子[1]？對于這道題目：10%的同學(xué)答案是：產(chǎn)生5個配子。他們認(rèn)為：1個大孢子母細(xì)胞最終產(chǎn)生1個胚囊，所以5個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生5×=5個配子；10%的同學(xué)答案是：產(chǎn)生40個配子。他們認(rèn)為：1個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生1個胚囊，胚囊中含有8個單倍體核，所以5個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生5×=40個配子；40%的同學(xué)答案是：產(chǎn)生15個配子。他們認(rèn)為：1個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生1個胚囊，胚囊中參與受精的是2個極核和1個卵核，所以5個大孢子母細(xì)胞產(chǎn)生5×=15個配子。

分析問題

要分析這個問題，首先要了解玉米的生活史。玉米是雌雄同株的植物，雄花序著生在莖的端部，雌花序著生在植株上部葉腋間。在雄花里，小孢子母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個小孢子；每個小孢子再經(jīng)過一次有絲分裂，產(chǎn)生2個單倍體核；1個核不再分裂，成為管核，另1個核再有絲分裂一次，形成2個雄核。在雌花里，大孢子母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個單倍體核；3個退化，另1個單倍體核經(jīng)三次有絲分裂，形成含有8個單倍體核的胚囊（雌配子體），包括3個反足細(xì)胞，2個極核，1個卵核，2個助核。玉米屬于典型的雙受精植物，一個雄核與卵核結(jié)合，產(chǎn)生二倍體核，發(fā)育成胚；另一雄核與兩極核結(jié)合，產(chǎn)生三倍體核，發(fā)育成胚乳。胚和胚乳合在一起，構(gòu)成種子[2]。

1.配子體不是配子。在植物世代交替的生活史中，產(chǎn)生配子并進(jìn)行繁殖的世代稱配子世代，配子世代的生物體稱配子體，是相對于孢子體而言的。低等植物配子體存在較明顯，如苔蘚植物的配子體世代發(fā)達(dá)，習(xí)見的植物體為其配子體[3]。種子植物的配子體即為花粉粒和胚囊，僅由很少細(xì)胞組成，不能獨立生活。配子是指生物進(jìn)行有性繁殖時由生殖系統(tǒng)所產(chǎn)生的成熟性細(xì)胞，配子包括雄配子和雌配子。因此，配子體和配子是兩個完全不同的概念，10%的同學(xué)將配子體（胚囊）等同于配子，得出了5個配子的錯誤答案（雖然最終數(shù)字碰巧正確）。

2.單倍體核不一定是配子。配子是單倍體的成熟生殖細(xì)胞，兩配子結(jié)合形成合子，合子發(fā)育成子代，即配子是經(jīng)過配合能夠發(fā)育成子代的生殖細(xì)胞。而反足細(xì)胞、助核雖然是單倍體核，但卻不能參與受精，所以它們不是配子。因此，單倍體核和配子是兩個完全不同的概念，10%的同學(xué)將單倍體核等同于配子，得出了40個配子的錯誤答案。

3.極核不是配子。玉米屬于典型的雙受精植物，一個雄核與卵核受精，發(fā)育成二倍體的胚；另一雄核與兩極核受精，發(fā)育成三倍體的胚乳。胚和胚乳合在一起，構(gòu)成種子。在種子萌發(fā)時，胚發(fā)育成子代個體，而胚乳是提供種子發(fā)芽所需的營養(yǎng)貯藏庫，隨著嫩芽和根部的長出，胚乳逐漸變小，直至消失。

性細(xì)胞是生物在有性生殖過程中（包括配子生殖、接合生殖和單性生殖）出現(xiàn)或直接參與的細(xì)胞；生殖細(xì)胞是多細(xì)胞生物體內(nèi)參與繁殖后代的細(xì)胞的總稱，包括從原始生殖細(xì)胞直到最終已分化的生殖細(xì)胞。物種主要依靠生殖細(xì)胞而延續(xù)和繁衍；配子是生物進(jìn)行配子生殖時由生殖細(xì)胞所產(chǎn)生的成熟生殖細(xì)胞[4]，兩（同型或異型）配子結(jié)合形成合子。

由此可知，極核是直接參與玉米有性生殖過程的細(xì)胞，所以極核屬于性細(xì)胞；而由極核受精發(fā)育而來的胚乳只是為胚的發(fā)育提供營養(yǎng)和能量，物種的延續(xù)不依靠胚乳來完成，所以極核不屬于生殖細(xì)胞；配子是成熟的生殖細(xì)胞，極核不屬于生殖細(xì)胞，當(dāng)然也不是配子。

因此，極核屬于性細(xì)胞的范疇，但屬于非生殖性性細(xì)胞，極核雖然參與受精，但不是配子，40%的同學(xué)將極核等同于配子，得出了15個配子的錯誤答案。

澄清了配子體、單倍體核、極核與配子之間的關(guān)系，題目的答案也就顯而易見了：玉米中，5個大孢子母細(xì)胞能產(chǎn)生5x1=5個配子。

總之，遺傳學(xué)是一門偏向于計算的學(xué)科，它要求學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力。與數(shù)學(xué)專業(yè)中的計算相比，這兒的計算過程相對簡單，但計算必須是在概念清楚、推理正確的基礎(chǔ)上進(jìn)行。這就要求我們在教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中，熟悉生物的生理生化過程，理清各個名詞之間相互關(guān)系，具體問題具體分析，以得出正確的結(jié)論。

資助項目：陜西教育學(xué)院教改項目(項目編號：2006JGA02)

參考文獻(xiàn)

[1]劉祖洞.遺傳學(xué)(第二版，上冊)[M].北京：高等教育出版社，1990.67-76.

[2]周云龍.植物生物學(xué)(第一版)[M].北京：高等教育出版社，2004.205-212.

[3]王中生，安樹青，方炎明.苔蘚植物生殖生態(tài)學(xué)研究[J].生態(tài)學(xué)報，2003，23(11)：2444-2452.

[4]余佩芳，張文華，孫凱.關(guān)于“世代交替”的一些疑惑[J].生物學(xué)通報，2006，41(3)：31-32.

陜西教育學(xué)院生命科學(xué)系