浅谈性别决定方式及应用

浅谈性别决定方式及应用

祁彦凯

◎祁彦凯（河南省漯河市第二职业高中〔漯河市第一中等专业学校〕，河南漯河462000）

中图分类号：Q955文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）03-143-01

摘要：本文总结归纳了性别决定方式的常见类型及异常情况的分析。阐述了教材中存在的两个问题的疑问，可供学生和老师参考。

关键词：性别决定；XX型；XY型；性染色体；环境影响

性别决定及其应用，在高中生物遗传学部分是一个很重要的内容。但教材中呈现的内容少，要求低，因而遇到一些复杂的问题时，学生很难把握，无法理解。

一、问题的提出

问题1：按照遗传规律，白眼雌果蝇（XwXw）和红眼雄果蝇（XWY）交配，后代雄果蝇都应该是白眼的，后代雌果蝇都应该是红眼的。可有一天，摩尔根的合作者布里吉斯发现白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交所产生的子一代中出现了一个白眼雌果蝇。你怎样解析这种奇怪的现象？如何验证你的解释？为什么在果蝇中XwXwY的个体为白眼雌果蝇，XWO的个体为红眼雄果蝇呢？

问题2：“牝鸡司晨”是我国古代人民早就发现的性反转现象。原来下过蛋的母鸡,以后却变成公鸡。从遗传的物质基础和性别控制的角度,你怎样解释这种现象?如果一只母鸡性反转成公鸡,与母鸡交配,后代的性别会是怎样的?

二、性别决定类型

在解决以上两个问题之前，我们还是先来了解一下生物的性别决定类型及异常情况，它包含以下几种情况：

（一）性染色体决定性别。

在这种性别决定系统中，性染色体在性别决定及其遗传中起着关键性的作用。性染色体主要有4种类型：XY型、XO型、ZW型和ZO型。

1.XY型。全体哺乳动物包括人都是XY型，另外很多昆虫如果蝇及某些鱼和植物等也是XY型。在XY型性决定中，雄的是XY型，雌的是XX型。

哺乳动物的Y染色体上有编码睾丸决定的基因，进一步的研究揭示TDF位于Y染色体短臂，凡有Y染色体短臂而没有Y染色体长臂的个体是男性，反之，即使有Y染色体长臂而缺失短臂的个体是女性。

果蝇性别决定不是由Y染色体的存在与否来决定，Y染色体对果蝇的性别决定不起作用。大量的研究表明，果蝇的X染色体上含有雌性决定因子，其性别是由X染色体的数目和常染色体的套数之比例(性指数)决定的，这种性别决定的方式叫性染色体-常染色体平衡决定系统。性指数决定性别的机制在于卵巢和早期合子中表达的X染色体上的基因和常染色体上的基因产物的相互作用。

异常情况分析:缺乏Y染色体的果蝇（XO）仍为雄性，XO型雄性在果蝇中常有发生，但这种雄蝇往往是不育的，因为Y染色体上带有精子生成所必需的生殖力基因，另外如XXY型果蝇是雌性。

2.XO型。存在于少数昆虫中，譬如在蝗虫中性染色体只有X染色体，雌虫为XX，而雄虫的体细胞内却只有一条性染色体X（用XO表示）。

3.ZW型。这一类型的性别决定方式刚好和XY型相反，在ZW型性决定中，雌的是异配性别ZW，雄的是同配性别ZZ。常见于鸟类、家蚕、两栖类、爬行类等。对这一类型的性别决定机制还不太清楚，按照一般的推测，W染色体上也可能携带有和雌性发育有关的基因或带有抑制雄性发育的基因。

4.ZO型。鳞翅目昆虫中的少数个体，雄性为ZZ，雌性为ZO的类型，称为ZO型性别决定。此类型中，雌性产生2型配子，雄性产生单一类型配子，性别比例为1∶1。

（二）染色体单双倍数决定性别。

蜜蜂的性别由细胞中的染色体倍数决定。雄蜂由未受精的卵发育而成，为单倍体。雌蜂由受精卵发育而来，是二倍体。营养差异决定了雌蜂是发育成可育的蜂王还是不育的工蜂。若整个幼虫期以蜂王浆为食，幼虫发育成蜂王。若幼虫期仅食2～3天蜂王浆，则发育成工蜂。膜翅目昆虫中的蜜蜂、蚂蚁等都属于此种类型。

（三）基因决定性别。

某些植物既可以是雌雄同株，也可以是雌雄异株，这类植物的性别往往是靠某些基因决定的。如，葫芦科的喷瓜，决定性别的是三个复等位基因，即aD、a+、ad；其显隐关系为aD＞a+＞ad。aD基因决定发育为雄株；a+基因决定雌雄同株；ad则决定发育为雌株。性别的类型有5种基因型所决定：aDa+和aDad为雄株；a+a+和a+ad为雌雄同株；adad为雌株；纯合的aDaD不存在。玉米也可因为2对基因的转变，引起雌雄同株和雌雄异株的差异。

（四）环境决定性别。

在这个系统的性别决定中，环境因素起了主要的作用。它受以下因素影响：

1.位置影响。其中最经典的例子是海生蠕虫后螠虫。自由游泳的幼虫是中性的，如果它落入海底，就发育成为雌虫，雌虫有一根很长的吻部；如果幼虫附着到成年雌性的吻上，它就会分化成为雄虫，寄居到雌体的子宫内。

2.温度影响。一些龟鳖类和所有的鳄鱼的性别是由受精后的环境因子（温度）决定的，如一些龟鳖在低于280C温度下孵化时，所有孵化出的小鳖都是雄的；如孵化温度高于320C，则孵出的都是雌性，在介于280C与320C之间孵化时，则同时孵出雌性和雄性个体。

3.激素影响。哺乳动物中，外界环境的影响相对来说不明显，因为它是在一个相对很稳定的环境中发育的，但也存在由于内环境作用（如性激素的作用）而影响性别的分化。如在一雌一雄的双胎牛中，由于两个胎盘是共通的，由绒毛膜血管相连，而雄性的睾丸是先分化的，由睾丸所产生的雄性激素通过绒毛膜血管，流向雌性胎牛，使雌性胎牛的内外生殖器表现为雄性。

（五）性反转现象。

在一定条件下，动物的雌雄个体相互转化的现象称为性反转。鱼类的性反转是比较常见的，如黄鳝的性腺，从胚胎到性成熟是卵巢，只能产生卵子。产卵后的卵巢慢慢转化为精巢，只产生精子。所以，每条黄鳝一生中都要经过雌雄两个阶段。成熟的雌剑尾鱼会出其不意地变成雄鱼。鸡也有“牝鸡司晨”现象，且可用激素使性未分化的鸡胚转变性别。

三、问题解释

通过以上内容的学习，我们对前面问题得以解释：

问题1：白眼雌果蝇（XwXw）和红眼雄果蝇（XWY）交配，正常情况下，子代雄性全部为白眼，雌性全部为红眼。出现雌性白眼只能是异常情况，频率很低，可以考虑为基因突变，但突变以后的子代中雌性为白眼很难验证。结合上面所给信息，就很容易用性染色体异常的性别决定来解析，只要O型雌配子出现的概率是1/1000~1/1500，后代中雄性红眼果蝇出现的概率就是1/2000~1/3000，而且只要检测性染色体的数目就可以验证。

问题2：性反转现象不改变基因组成，性反转后的公鸡（ZW）与正常的母鸡（ZW）交配，理论上子代的情况是：ZZ：ZW：WW=1：2：1。但WW受精卵不发育,因而子代的情况应该是:ZZ(公鸡):ZW(母鸡)=1:2。

四、结论

本文对这些背景知识作出了归纳，总结和分析，可以帮助学生和老师对问题1和问题2的理解。

参考文献：

[1]课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.2007.必修2《遗传与进化》.北京.人民教育出版社，37~38（书）

[2]王亚馥，戴灼华主编.1999.遗传学.北京：高等教育出版社，50~51（书）

[3]王亚馥，戴灼华主编.1999.遗传学.北京：高等教育出版社，329~330（书）