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植物的性別決定

2010.05.26

性別是生物長期進化的產(chǎn)物，是高等生物的重要進化標志。在高等植物中，植株營養(yǎng)體本身很少表現(xiàn)出明顯的雌、雄性別特征，但卻具有專門的雌性或雄性生殖器官。具兩性花植物的同一朵花中同時具有雌蕊和雄蕊，很難決定其性別，因此高等植物的性別主要是對雌、雄異花同株植物(又稱雌、雄單性同株植物)和雌、雄單性異株植物而言。這些植物的雌、雄生殖過程分別在植株的不同部位或在不同植株個體上完成，雌、雄生殖器官的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了明顯的差異。細胞遺傳學及分子遺傳學的研究表明，高等植物的性別決定不僅受性別決定基因的影響，還與性染色體有關(guān)。有些植物的性別還受體細胞所擁有的性染色體與常染色體組之間的比例的控制。

1 、雌、雄單性同株植物及其性別決定

     雌、雄單性同株植物指在同一植物體上能夠同時產(chǎn)生單性雌花和單性雄花的植物，例如玉米(Zeanays)，植株頂部著生雄花序(雄穗)，葉腋中著生雌花序(雌穗)。這類植物中，雖然雌性生殖和雄性生殖過程分別在不同部位完成，但由于雌花雄花同時著生在同一植株上，其性別差異僅局限在花器官上，仍屬于雌雄同株植物。對這類植物的性別決定機理的研究表明，雖然這類植物與具兩性花的植物一樣，表現(xiàn)雌雄同株，但其生殖器官的形成機制卻截然不同:雌雄單性株植物的雌、雄花的形成是由不同的基因控制的，這些基因被稱為性別決定基因，性別決定基因的數(shù)目在不同植物中有所不同。有些植物的性別是由一對性別決定基因控制的，如葫蘆科的噴瓜、黎科的菠菜，就是由單個基因位點上的三個等位基因決定雌株、雄株或兩性株。

     還有一些植物種類，其性別決定與多個基因位點有關(guān)，例如葫蘆科中的一些植物即屬此類。黃瓜的性別就是由不連鎖的多個基因位點調(diào)節(jié)的。

     綜上所述，雌、雄單性同株植物的性別決定是受特定的性別決定基因調(diào)控的，植株通過性別決定基因在發(fā)育水平上的表達，調(diào)控其性器官的發(fā)育過程，進而形成有功能的特定性器官結(jié)構(gòu)。性別決定基因在不同植物中存在狀況和表達過程的不同導致雌、雄單性同株植物呈現(xiàn)性別多態(tài)性。

2 雌、雄單性異株植物的性別決定

     雌、雄單性異株植物的雄花與雌花分別著生在不同的植株上，根據(jù)其花器官的不同植株有雌、雄之分。細胞遺傳學研究結(jié)果表明，大多數(shù)雌、雄異株植物具有性染色體，性染色體的不同組合及性染色體與常染色體間的相互作用決定著植物的性別。

⑴、性染色體決定性別

     已有的研究資料表明，在大多數(shù)雌、雄異株植物中，通常雄性為異配性別(XY),雌性為同配性別(XX) ，即屬XY型性別決定。這種性別決定方式的植物中，多數(shù)植物具有形態(tài)學上不等的性染色體。例如麥瓶草屬(Silene L .)植物，具有大小與形態(tài)各異的性染色體，在白麥瓶草(Silene alba)中，二倍體植物的遺傳組成為2n二(24,X Y)，異配性別(XY)為雄性，產(chǎn)生單性雄花，同配性別(XX)為雌性，產(chǎn)生單性雌花。

⑵、X染色休/常染色體比值決定性別

     有些雌、雄異株植物雖然也有性染色體，但其性別并不完全由性染色體決定，這些植物在進化過程中采用了X染色體/常染色體組比值決定性別的性別決定系統(tǒng)，X雜色體與常染色體之間的基因平衡決定著植物的性別，類似于果蠅的性別決定。典型的例子有寥科及大麻科的植物種類，如酸模、萍草、大麻，啤酒花等。葎草屬的啤灑花(Humulus lupulus)是相當嚴格的雌、雄單性異株植物，2n=( 20,X Y)。但有時雌性植株上形成不育雄花，究其原因發(fā)現(xiàn)這與植物體細胞內(nèi)X染色體與常染色體組的比值有關(guān)。當X染色體/常染色體組的值為0.5或更低時，植物個體表型為雄株;當比值為1.0或更高時，個體表型為雌株。

     還有一些嚴格雌、雄異株的植物，因其體細胞中染色體較小、數(shù)目較多，很難區(qū)分出性染色體，因此對其性別機制還不太了解。

     性別決定機制是人類控制生物性別的理論基礎(chǔ)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中都具有重要的應(yīng)用價值。例如作物雄性不育系的選育和利用，與植物的性別形成密切相關(guān);為獲得銀杏種子和果實，希望多種雌株，而利用銀杏作行道樹時，此雄株更美觀;為提高亞麻纖維的品質(zhì)，需要有更多的亞麻雄株等等。因此，為滿足人類生產(chǎn)和生活的需要，從分子水平上深入研究性別決定機制，尋求控制植物性別的途徑和方法，是十分必要的。

另附：參考文章：http://wenku.baidu.com/view/aa0e3d126edb6f1aff001f39.html

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