對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)過三倍體無籽西瓜的培育過程：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。小果野蕉既可以無性繁殖也可以開花結(jié)種子進行有性繁殖，人類便利用了這一點，通過無性繁殖的手段將野生的三倍體保留下來，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，細胞中有更多套染色體的生物也是有的。

我國最重要的糧食作物之一小麥，其祖先就是在大約50萬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。

但是對于動物的多倍體，似乎就比植物的要稀罕得多了。

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

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

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

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

在1932年，德國科學(xué)家Fabius Gross通過對剛受精的卵細胞施以低溫，成功誘導(dǎo)一種名為Artemia salina的甲殼綱動物產(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)過幾十年的探索和研究，獲得三倍體動物的方式逐漸增加，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)在長牡蠣、悉尼巖牡蠣、僧帽牡蠣以及市場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物？

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

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)殖的動物是人工培育的雜交種或引入的外來物種。一旦發(fā)生圍欄損壞、洪水倒灌等情況，導(dǎo)致養(yǎng)殖個體逃逸進入自然環(huán)境，就會污染本土物種的基因庫，或形成新的種群與野生的本土物種競爭，對生態(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題，養(yǎng)殖個體即使逃逸也不具有繁殖能力，不會污染基因庫，也不會產(chǎn)生大量后代與本土物種爭奪生存資源。

最后，人們可以通過種間雜交來獲得兼具兩個物種優(yōu)勢的雜交品種，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，就可以通過誘導(dǎo)雜交三倍體，來得到品質(zhì)優(yōu)良的雜交養(yǎng)殖品種。

三倍體動物是怎么培育出來的？

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

最直接的辦法是遠緣雜交，早在1965年，就有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了脊椎動物可以通過雜交產(chǎn)生三倍體后代。目前，人們已經(jīng)成功通過草魚×鳙魚、鯽魚×鯉魚、團頭魴×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。

在魚類卵細胞的正常形成過程中，初級卵母細胞的染色體復(fù)制成四套后，需要進行兩次減數(shù)分裂。第一次有絲分裂時，形成一個大的次級卵母細胞和一個小的第一極體，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，最后剩下一套來自雌魚的染色體和一套來自雄魚的染色體。

如果在減數(shù)分裂過程中調(diào)節(jié)水溫或水壓，只要起始時間、持續(xù)時間和處理強度掌握得當(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，可以破壞細胞中的紡錘絲，使得核分裂被中止；還有一些藥物例如細胞松弛素B，能阻礙細胞表層收縮環(huán)、溝的形成，導(dǎo)致細胞質(zhì)無法正常分裂。

在貝類的三倍體育種中，高溫結(jié)合咖啡因、細胞松弛素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，就像吃了無籽西瓜、香蕉并不會導(dǎo)致人體患病或不孕不育一樣，經(jīng)過充分研究、測試，最終得以通過檢測的三倍體魚類和貝類，對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)基因三文魚也不會通過挑剔的美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的重重檢測，最終進入美國零售市場啦！