花粉鉴定法验证分离定律问题释疑

高中生物新教材中有分离定律直观证据（直接鉴定法）——花粉鉴定法，很多学生对花粉的结构和成分不够了解，根据这些疑问总结若干问题总结如下。如果要完全理解相关的内容，需要拓展花粉母细胞进行减数分裂的过程。

花粉母细胞如何减数分裂产生花粉？花粉鉴定法如何进行鉴定分离定律？

  产生花粉的过程

1.什么是花粉母细胞?

在花粉囊壁发育的同时，花粉囊内的造孢细胞也进行分裂。大多数植物的初生造孢细胞要进行几次分裂，然后形成花粉母细胞。极少数植物的造孢细胞可不再分裂，直接发育为花粉母细胞，如小花山桃草。

2.花粉母细胞减数分裂过程

花粉是花粉母细胞经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。需要经历的时期为四分体时期、单核期、双核期等阶段（如图）。

花粉母细胞不断积累营养物质，细胞内各种细胞器的量增多，RNA和蛋白质也大量合成，随后进行减数分裂。减数分裂发生在被子植物花粉母细胞开始形成花粉粒和胚囊母细胞开始形成胚囊的时候。

百合花粉母细胞显微照片

1个花粉母细胞经减数分裂之后，形成4个子细胞。刚形成的4个子细胞是连在一起的，叫做四分体。四分体中4个子细胞的排列方式，因植物种类（连续型、同时型）而异，这与减数分裂过程中，不同植物新壁形成的方式有关。

例如，多数单子叶植物，其花粉母细胞减数分裂中，第一次分裂即产生新壁，形成二分体，第二次的分裂面与第一次的相垂直，故4个子细胞排列在一个平面上，形成左右对称型；而多数双子叶植物，无二分体阶段，直到第二次分裂末期，形成4个子核后，才同时产生细胞壁，细胞壁互不垂直，故四分体成为四面体型，如小花山桃草花粉。

花粉母细胞产生花粉的过程

花粉

1：花粉的结构怎么样？

花粉粒的壁可分为外壁与内壁两层。大多数植物的花粉外壁具一个或多个萌发孔，为花粉萌发和花粉管长出的区域。外壁主要含孢粉素，质地坚固，具抗酸和抗生物分解的特性。

在外壁的腔中还含有蛋白质、酶类和脂质，它们由孢子体的绒毡层细胞合成，在花粉发育后期被转运到外壁中，具有植株基因型的特异性，其中一些蛋白质与花粉和雌蕊间的识别反应，以及人类的花粉过敏反应有关。

花粉的内壁由果胶和纤维素组成。内壁中含有蛋白质和与花粉萌发及穿入柱头有关的各种水解酶类。它们由花粉本身的细胞质合成，于小孢子后期沉积于内壁的多糖之间的小管中，在萌发孔的区域特别丰富。因此，内壁蛋白是由单倍体的雄配子体合成的，其中包括决定配子体不亲和性的识别蛋白。

花药

2：花粉的发育成熟过程怎么样？

成熟花粉的壁内面包含着一个营养细胞、一个生殖细胞。生殖细胞比营养细胞小得多，为椭圆形、纺锤形或月牙形，仅由质膜包被，处于营养细胞之中。生殖细胞和营养细胞都是由小孢子分裂而来的一对单倍体细胞，他们的核DNA水平与DNA聚合酶的含量均相同。但由于分化的结果，两种细胞在许多方面均有很大差异。生殖细胞核结构紧密，染色较深，细胞器和核糖体少，几乎不含贮藏养料。

营养细胞的核结构松散，染色较浅，细胞质中含丰富的细胞器、核糖体和淀粉、脂肪等贮藏物质，以及各种维生素、植物激素、酶、色素和无机盐类。营养细胞以后和花粉管的生长有关，生殖细胞和产生的二个精子有关。

花粉粒

3：在花粉中加碘后出现的颜色变化为什么为蓝黑色和橙红色？

非糯性和糯性是一对相对性状，非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉，遇碘变蓝黑色。而糯性花粉中所含的是支链淀粉，遇碘变红褐色。

我们日常生活的90%的淀粉为直链淀粉，所以大部分人都知道碘使淀粉变蓝，而对支链淀粉遇碘变红褐色不是很了解。

4：为什么要用水稻花粉来验证分离定律？

在化学成分上，风媒植物的花粉主要含淀粉，虫媒植物的花粉主要含油脂。由于水稻是风媒植物，所以用水稻的花粉来验证。

5：花粉的主要成分有哪些？

目前，已经发现花粉含有200多种营养成分。含有蛋白质及氨基酸，如由蜜蜂采集的花粉含蛋白质较多，花粉中还含有人体所需的全部必需氨基酸。还有脂类、维生素、矿物质、活性酶等，另外花粉还有一些特殊物质，如天然抗生素，能抑制某些微生物，特别是沙门氏菌的繁殖。

如何用花粉鉴定法验证基因的分离定律？

水稻有糯稻和非糯稻之分，糯稻的米粒多含可溶性淀粉，遇碘液呈红褐色非糯稻的米粒多含不溶性淀粉，遇碘液呈蓝色。

不仅米粒如此，水稻的花粉粒的内含物也有两种类型:含可溶性淀粉的和不含可溶性淀粉的，遗传学实验表明，非糯性是显性,糯性是隐性，让它们杂交，F1个体都表现非糯性，F2的分离是非糯性:糯性=3:1。

如果取F1的花粉，用碘液染色后在显微镜下观察，可以看到大约一半的花粉粒呈蓝色，另一半呈红褐色，明显地分离成两种类型。玉米、高粱等也都有类似的花粉分离现象。

例、某单子叶植物非糯性（A）对糯性（a）为显性，抗病（T）对染病（t）为显性，花粉粒长形（D）对圆形（d）为显性，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，非糯性花粉遇碘液变蓝色，糯性花粉遇碘液变棕色．现有四种纯合子基因型分别为：①AATTdd、②AAttdd、③AAttDD、④aattdd．以下说法正确的是（　　）

A．选择①和③为亲本进行杂交，可通过观察F1的花粉来验证自由组合定律

B．任意选择上述亲本中的两个进行杂交，都可通过观察F1代的花粉来验证分离定律

C．选择①和②为亲本进行杂交，可通过观察F2植株的表现型及比例来验证自由组合定律

D．选择①和④为亲本进行杂交，将杂交所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色，显微镜下观察，蓝色花粉粒：棕色花粉粒=1：1

解析：

用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，可以选择亲本③和④杂交，依据花粉的形状dao和花粉的糯性与非糯性两对相对性状可以验证，A错误；花粉粒长形（D）对圆形（d）为显性，由于只有③中含有DD基因，所以若采用花粉形状鉴定法验证基因的分离定律，可选择亲本③AAttDD与其他亲本进行杂交，非糯性花粉遇碘液变蓝，糯性花粉遇碘液为棕色，由于只有④中含有aa基因，所以若采用花粉颜色鉴定法验证基因的分离定律，可选择亲本④aattdd与其他亲本进行杂交，B错误；选择①和②为亲本进行杂交得AATtdd，可通过观察F2植株的表现型及比例来验证分离定律，C错误；选择①和④为亲本进行杂交得AaTtdd，将杂交所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色，显微镜下观察，蓝色花粉粒A：棕色花粉粒a=1：1，D正确。故答案为D。