對(duì)于植物的三倍體乃至多倍體，我們都不陌生。在中學(xué)生物課上都學(xué)過(guò)三倍體無(wú)籽西瓜的培育過(guò)程：先用秋水仙素處理獲得四倍體母本，繼而與二倍體父本雜交得到不育的三倍體后代，這就是無(wú)籽瓜了。

我們平常吃的香蕉也是三倍體，它是其野生祖先“小果野蕉”在自然條件下偶然形成的。小果野蕉既可以無(wú)性繁殖也可以開花結(jié)種子進(jìn)行有性繁殖，人類便利用了這一點(diǎn)，通過(guò)無(wú)性繁殖的手段將野生的三倍體保留下來(lái)，最終得到了香甜可口又沒有一大堆硬籽的香蕉。

當(dāng)然，除了三倍體外，細(xì)胞中有更多套染色體的生物也是有的。

我國(guó)最重要的糧食作物之一小麥，其祖先就是在大約50萬(wàn)年前與山羊草屬的植物發(fā)生天然雜交，成為了四倍體，到了距今約8000年前，四倍體小麥又與另一種野生“親戚”發(fā)生了天然雜交，最終形成了六倍體的后代，也就是目前世界范圍內(nèi)廣泛栽培的普通小麥。

但是對(duì)于動(dòng)物的多倍體，似乎就比植物的要稀罕得多了。

近年來(lái)，隨著三倍體轉(zhuǎn)基因三文魚先后在加拿大和美國(guó)通過(guò)批準(zhǔn)上市，以及個(gè)大味美的三倍體牡蠣（生蠔）在網(wǎng)絡(luò)上的熱銷，動(dòng)物的三倍體養(yǎng)殖技術(shù)也逐漸進(jìn)入了大眾的視野。

人們培育三倍體水果主要是為了得到無(wú)籽的果實(shí)，那培育三倍體的動(dòng)物是為了什么呢？

三文魚和牡蠣都是雌雄異體、異體受精的動(dòng)物，不像香蕉一樣進(jìn)行無(wú)性繁殖，那么，三倍體的動(dòng)物是怎么培育的呢？

由于高等動(dòng)物幾乎不可能無(wú)性繁殖，那些偶然產(chǎn)生的三倍體動(dòng)物，難以被保留下來(lái)。因此，人們無(wú)法像當(dāng)初培育香蕉一樣，從自然界獲得三倍體的高等動(dòng)物?，F(xiàn)在被成功規(guī)?；B(yǎng)殖的三倍體動(dòng)物，都是通過(guò)各種人工手段誘導(dǎo)得到的。

在1932年，德國(guó)科學(xué)家Fabius Gross通過(guò)對(duì)剛受精的卵細(xì)胞施以低溫，成功誘導(dǎo)一種名為Artemia salina的甲殼綱動(dòng)物產(chǎn)生了三倍體后代。隨后，同樣的方法被科學(xué)家們嘗試用于蠑螈、鮭魚，甚至小鼠。

1959年，牛津大學(xué)的印度籍科學(xué)家Har Swarup成功人工誘導(dǎo)得到了三倍體的三棘刺魚（一種小型近海硬骨魚類）。之后，又經(jīng)過(guò)幾十年的探索和研究，獲得三倍體動(dòng)物的方式逐漸增加，人們也終于成功地在鯉魚、鰱魚、鳙魚、鯽魚、虹鱒、大黃魚、真鯛、黑鯛、團(tuán)頭魴、牙鲆、羅非魚等多種魚類的育種中獲得三倍體或四倍體。

而貝類的三倍體研究則是從上世紀(jì)80年代開始的，1981年，幾位美國(guó)科學(xué)家采用化學(xué)誘導(dǎo)的方法成功獲得了三倍體美洲牡蠣?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)在長(zhǎng)牡蠣、悉尼巖牡蠣、僧帽牡蠣以及市場(chǎng)上最常見的太平洋牡蠣等多種牡蠣，以及海灣扇貝、硬殼蛤、皺紋盤鮑、雜色鮑等貝類的三倍體育種上取得了成功。

目前，動(dòng)物的三倍體育種技術(shù)仍然主要在水產(chǎn)養(yǎng)殖和觀賞魚領(lǐng)域開展。

為什么要培育三倍體動(dòng)物？

首先，正常的二倍體動(dòng)物在性成熟階段和繁殖季節(jié)，都會(huì)把許多能量用于性腺發(fā)育和產(chǎn)生精卵，有些動(dòng)物在繁殖期死亡率也會(huì)有所上升。而三倍體動(dòng)物由于具有不育的特性，性腺將不會(huì)發(fā)育成熟，用于性腺發(fā)育的這部分能量將被節(jié)約下來(lái)用于生長(zhǎng)。這樣一來(lái)，三倍體動(dòng)物往往生長(zhǎng)速度更快、個(gè)頭更大，也避免了繁殖期生長(zhǎng)停滯、肉質(zhì)下降和死亡率升高的問(wèn)題出現(xiàn)，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

另一方面，水產(chǎn)養(yǎng)殖往往依賴海洋、湖泊等自然水體，所養(yǎng)殖的動(dòng)物是人工培育的雜交種或引入的外來(lái)物種。一旦發(fā)生圍欄損壞、洪水倒灌等情況，導(dǎo)致養(yǎng)殖個(gè)體逃逸進(jìn)入自然環(huán)境，就會(huì)污染本土物種的基因庫(kù)，或形成新的種群與野生的本土物種競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響。三倍體養(yǎng)殖技術(shù)很好地解決了這一問(wèn)題，養(yǎng)殖個(gè)體即使逃逸也不具有繁殖能力，不會(huì)污染基因庫(kù)，也不會(huì)產(chǎn)生大量后代與本土物種爭(zhēng)奪生存資源。

最后，人們可以通過(guò)種間雜交來(lái)獲得兼具兩個(gè)物種優(yōu)勢(shì)的雜交品種，但有些雜交二倍體的生存率非常低，但雜交三倍體由于具有某一方親本的兩套染色體，生存能力顯著提高。在這種情況下，就可以通過(guò)誘導(dǎo)雜交三倍體，來(lái)得到品質(zhì)優(yōu)良的雜交養(yǎng)殖品種。

三倍體動(dòng)物是怎么培育出來(lái)的？

人們掌握的獲得三倍體動(dòng)物的方法有很多，雖然操作起來(lái)比較麻煩，具備一定的專業(yè)性，但其原理卻并不復(fù)雜。

最直接的辦法是遠(yuǎn)緣雜交，早在1965年，就有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了脊椎動(dòng)物可以通過(guò)雜交產(chǎn)生三倍體后代。目前，人們已經(jīng)成功通過(guò)草魚×鳙魚、鯽魚×鯉魚、團(tuán)頭魴×鯽魚等組合獲得了三倍體或四倍體的魚。

物理學(xué)方法是在魚類三倍體育種中應(yīng)用最為廣泛的，主要包括冷休克、熱休克和靜水壓休克。

在魚類卵細(xì)胞的正常形成過(guò)程中，初級(jí)卵母細(xì)胞的染色體復(fù)制成四套后，需要進(jìn)行兩次減數(shù)分裂。第一次有絲分裂時(shí)，形成一個(gè)大的次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)小的第一極體，各有兩套染色體。隨后第一極體被排出，魚卵中余下的染色體仍是兩套。第二次成熟分裂停留在分裂中期，雄魚排出的精子進(jìn)入魚卵后，可激活魚卵繼續(xù)完成分裂，排出含有一套染色體的第二極體，最后剩下一套來(lái)自雌魚的染色體和一套來(lái)自雄魚的染色體。

如果在減數(shù)分裂過(guò)程中調(diào)節(jié)水溫或水壓，只要起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和處理強(qiáng)度掌握得當(dāng)，就有可能干擾正常的分裂，導(dǎo)致第二極體不排出或染色體重復(fù)加倍，最終獲得三倍體或四倍體魚。

化學(xué)藥物處理也同樣能干擾減數(shù)分裂過(guò)程，就像秋水仙素誘導(dǎo)西瓜產(chǎn)生四倍體一樣。一些化學(xué)藥物例如咖啡因，可以破壞細(xì)胞中的紡錘絲，使得核分裂被中止；還有一些藥物例如細(xì)胞松弛素B，能阻礙細(xì)胞表層收縮環(huán)、溝的形成，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)無(wú)法正常分裂。

在貝類的三倍體育種中，高溫結(jié)合咖啡因、細(xì)胞松弛素B、6-二甲氨基嘌呤等化學(xué)藥物處理，是常用的誘導(dǎo)方法。

當(dāng)然，就像吃了無(wú)籽西瓜、香蕉并不會(huì)導(dǎo)致人體患病或不孕不育一樣，經(jīng)過(guò)充分研究、測(cè)試，最終得以通過(guò)檢測(cè)的三倍體魚類和貝類，對(duì)人體健康也沒有危害，它們的安全性絕不比傳統(tǒng)的二倍體魚和貝類差。否則，三倍體轉(zhuǎn)基因三文魚也不會(huì)通過(guò)挑剔的美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的重重檢測(cè)，最終進(jìn)入美國(guó)零售市場(chǎng)啦！