高考生物遺傳-水稻雄性不育專(zhuān)題練習(xí)含答案

1、高考生物遺傳一一水稻雄性不育專(zhuān)題1.雜合體在一種或多種 性狀上優(yōu)于兩個(gè) 親本的現(xiàn)象稱(chēng)為雜種優(yōu)勢(shì)。以下是有關(guān)雜交水稻的研究，請(qǐng)回答問(wèn)題。(1)水稻是雌雄同株兩性花的植物，雜交實(shí)驗(yàn)中，為了防止母本 須進(jìn)行人工去雄。 水稻的花非常小，人工操作難以實(shí)現(xiàn)。后來(lái)，科學(xué)家在自然界發(fā)現(xiàn)了雄性不育(雄蕊不能產(chǎn)生可育花粉)的水稻植株，其在雜交時(shí)只能做,這就免除了人工去雄的工作，因此作為重要工具用于水稻雜交育種。(2)不育系的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果，在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都含有決定雄蕊是否可育的基因(如右圖)。其中細(xì)胞核中的不育基因用r表示，可育基因用 R表示，且R對(duì)r (RR/Rr/rr) N/S顯性；細(xì)胞質(zhì)中的不育基

2、因用S表示，可育基因用 N表示。上述細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核可組成| I、J種基因型的細(xì)胞。四種基因的關(guān)系中，R能夠抑制S的表達(dá)，即基因型為 S(RR)的水稻表現(xiàn)為;當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基因?yàn)?N時(shí)，無(wú)論細(xì)胞核中含有可育基因還是不育基因，植株都表現(xiàn)為雄性可育，所以雄性不育系的基因型為 。(3)現(xiàn)有與育性有關(guān)細(xì)胞核基因純合的四個(gè)品系水稻：N (R R)、S (R R)、N (r r )和S (r r )。上述四個(gè)品系的水稻，也攜帶著某些其他利于增產(chǎn)的優(yōu)良性狀基因，通過(guò)雜交可進(jìn)一步獲得具有雜種優(yōu)勢(shì)的種子。請(qǐng)你選出相應(yīng)的親本，以遺傳圖解的形式，提出獲得雜交種子用于大田生產(chǎn)的最佳方案。由于雄性不育系不能通過(guò)自交的方式得以保

3、持(延續(xù)),用于之后的雜交育種，請(qǐng)你選出相應(yīng)的親本，以遺由于雄性不育系不能通過(guò)自交的方式得以保持(延續(xù)),用于之后的雜交育種，請(qǐng)你選出相應(yīng)的親本，以遺傳圖解的形式，提供保持不育系以用于育種的解決方案。獲得雜交種的遺傳圖解:保持不育系的遺傳圖解:獲得雜交種的遺傳圖解:保持不育系的遺傳圖解:(4)由于上述育種方案還存在一些不足，比如，有些雖表現(xiàn)出很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，但結(jié)實(shí)率低。研究者培育出光溫敏型雄性不育系，其育性受一對(duì)隱性核基因(ee)控制而與細(xì)胞質(zhì)無(wú)關(guān)。該品系水稻在長(zhǎng)日照、高于臨界溫度(23C)時(shí)表現(xiàn)為雄性不育；而在短日照、低于臨界溫度時(shí)表現(xiàn)為雄性可育。依據(jù)以上資料，請(qǐng)?zhí)岢霁@得雜交種子用于大田生產(chǎn)

4、和保持雄性不育的合理方案。(5)水稻雜交種具有雜種優(yōu)勢(shì)，但雜種后代會(huì)發(fā)生 ,無(wú)法保持其雜種優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致每年需要重 新制種。為解決每年制種的繁瑣問(wèn)題，請(qǐng)?zhí)岢鲂碌脑O(shè)想。(1)自交(自花傳粉)母本(2)六雄性可育 S(rr)(3)獲得雜交種的遺傳圖解：保持不育系的遺傳圖解：恢復(fù)系 s N(RR) X 不育系?保持系 S N(rr) X 不育系?S(rr)1S(rr)1雜交種用于生產(chǎn)/、育系孕 / S S(Rr)S(rr)(4)秋季(短日照、低于臨界溫度)光溫敏型雄性不育系表現(xiàn)為可育，可自交產(chǎn)生不育系。(夏季(長(zhǎng)日照、高于臨界溫度)光溫敏型雄性不育系(ee)與正?？捎废?)雜交，獲得雜交種用于大田生產(chǎn)

5、)(5)性狀分離無(wú)融合生殖(略)2.水稻的雄性不育植株是野生型水稻的隱性突變體(正?；騇突變?yōu)閙)。雄性不育植株不能產(chǎn)生可育花粉，但能產(chǎn)生正常雌配子。(1)水稻的花為兩性花，自花授粉并結(jié)種子。在雜交育種時(shí)，雄性不育植株的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需進(jìn)行 大大減輕了雜交操作的工作量。(2)我國(guó)科研人員將緊密連鎖不發(fā)生交換的三個(gè)基因M P和R (P是與花粉代謝有關(guān)的基因，R為紅色熒光蛋白基因)與 Ti質(zhì)粒連接，構(gòu)建 ,通過(guò) 法轉(zhuǎn)入雄性不育水稻植株細(xì)胞中，獲得轉(zhuǎn)基因植株，如下圖所示。雄牲不育植株(基因型mm)雄牲不育植株(基因型mm)*轉(zhuǎn)基因植株-紅色熒光植株(占50%)(3)向雄性不育植株轉(zhuǎn)入M(3)向雄性不育植

6、株轉(zhuǎn)入M基因的目的是讓轉(zhuǎn)基因植株株為 熒光植株，由無(wú)熒光植株和紅色熒光植株的性狀分離比為 分析，P基因的功能是O(4)雄性不育植株不能通過(guò)自交將雄性不育的特性傳遞給它的子代，而育種工作者構(gòu)建出的轉(zhuǎn)基因植株的特 點(diǎn)是。(5)以轉(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的雄性不育植株作為母本，以其他水稻品種為父本進(jìn)行雜交，獲得雜交稻。轉(zhuǎn)基 因植株中的 M P和R基因不會(huì)隨著這種雜交稻的花粉擴(kuò)散，這是由于轉(zhuǎn)基因植株 ,因此保證了雄性 不育植株和雜交稻不含 M P和R基因。28. (1)去雄(2)重組DNA 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化(3)雄配子可育無(wú) 1:1 使帶有P基因的花粉敗育(4)自交后既產(chǎn)生雄性不育植株，用于育種，也可產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植

7、株用于保持該品系(5)緊密連鎖的 M P和R基因不會(huì)發(fā)生交換(即 M R基因不會(huì)出現(xiàn)在沒(méi)有 P基因的花粉中)；而且含有P基 因的花粉是失活的.水稻是我國(guó)主要的農(nóng)作物之一。兩用核不育系水稻(夏季高溫條件下，表現(xiàn)為雄性不育；秋季低溫條件下，恢復(fù) 育性可以自交產(chǎn)生籽粒)在農(nóng)業(yè)上與正常水稻雜交，用于生產(chǎn)高產(chǎn)雜交水稻。(1)現(xiàn)有兩個(gè)兩用核不育系的水稻，其雄性不育的起點(diǎn)溫度分別為23. 3c和26C。在制備高產(chǎn)水稻雜交種子時(shí)，由于大田中環(huán)境溫度會(huì)有波動(dòng)，應(yīng)選用雄性不育起點(diǎn)溫度為 C,原因是 。(2)用A與H (正常水稻)獲得兩用核不育系水稻A和持續(xù)培育高產(chǎn)水稻的方法是 (用遺傳圖解表示并標(biāo)明適用的溫度條件

8、)(3)在兩用核不育系大田中偶然發(fā)現(xiàn)一株黃葉突變體X。將突變體X與正常水稻H雜交得F1均為綠葉，F(xiàn)1自交得F2群體中綠葉、黃葉之比為 3: 1。由以上可以推測(cè)，自 然黃葉突變體X的黃葉性狀由 基因控制，這一對(duì)葉色基因的遺傳符合基因的 定律。為確定控制黃葉基因的位置，選用某條染色體上的兩種分子標(biāo)記(RM411和WY146,分別對(duì)F2的綠色葉群體的10個(gè)單株(10G)和黃色葉群體10個(gè)單株(10Y)進(jìn)行PCR之后對(duì)所獲得的 DNA行電泳，電泳結(jié)果可反映個(gè)體 的基因型。M為標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果如下圖所示。從上圖可以看出，每圖中 10G個(gè)體中的基因型為 種，其中 (填寫(xiě)“圖1”或“圖2”)的比例與理論 比值

9、略有不同，出現(xiàn)不同的最可能原因是 。每圖中10Y的表現(xiàn)均一致，說(shuō)明兩個(gè)遺傳標(biāo)記與黃葉基因 在染色體上的位置關(guān)系是 。(4)與普通兩用核不育系相比，利用此自然黃葉突變體培育出的黃葉兩用核不育系在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)是【答案】(1).23.3 (2).不育起點(diǎn)溫度越低，授粉時(shí)出現(xiàn)雄性可育的情況越少，不易出現(xiàn)自交和雜交種混雜的現(xiàn)象(3).P eA5雜的現(xiàn)象(3).P eA5鶴條件收驍F1種子(獲得A水稻)P 2AH,考溫條件收獲A植株所結(jié)種子(即為高產(chǎn)水偌)(4). 隱性 (5). 分離(6). 2 (7).圖1 (8).待測(cè)樣本數(shù)少(9).位于同一條染色體上(6). 2 (7).混有的自交種.水稻

10、的育性由一對(duì)等位基因M m控制，基因型為 MM MmB勺個(gè)體可產(chǎn)生正常的雌、雄配子，基因型為mnt勺個(gè)體只能產(chǎn)生正常的雌配子，表現(xiàn)為雄性不育，基因M可使雄性不育個(gè)體恢復(fù)育性。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將基因M與雄配子致死基因A、藍(lán)色素生成基因 D一起導(dǎo)入基因型為 mm的個(gè)體中，并使其插入到一條不含 m基因的染色體上，如下圖 所示?；駾的表達(dá)可使種子呈現(xiàn)藍(lán)色，無(wú)基因D的種子呈現(xiàn)白色。該方法可以利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)大量培育不含轉(zhuǎn)基因成分的雄性不育個(gè)體。請(qǐng)回答問(wèn)題：雌性不育個(gè)體雌性不育個(gè)體(1)基因型為mm勺個(gè)體在育種過(guò)程中作為 (父本、母本)，該個(gè)體與育性正常的非轉(zhuǎn)基因個(gè)體雜交，子代可 能出現(xiàn)的因型為(2)上圖所

11、示的轉(zhuǎn)基因個(gè)體自交得到？?，請(qǐng)寫(xiě)出遺傳圖解。3) ?中雄性可育(能產(chǎn)生可育雌、雄配子)的種子顏色為4) ?個(gè)體之間隨機(jī)授粉得到種子，快速辨別雄性不育種子和轉(zhuǎn)基因雄性可育種子的方法是.水稻是我國(guó)主要的糧食作物之一，它是自花傳粉的植物。提高水稻產(chǎn)量的一個(gè)重要途徑是利用雜交種(Fi)的雜種優(yōu)勢(shì)，即Fi的性狀優(yōu)于雙親的現(xiàn)象。(1)雜交種雖然具有雜種優(yōu)勢(shì)，卻只能種植一代，其原因是 ,進(jìn)而影響產(chǎn)量。為了獲得雜交種，需要 對(duì) 去雄，操作極為繁瑣。(2)雄性不育水稻突變體 S表現(xiàn)為花粉敗育。在制種過(guò)程中，利用不育水稻可以省略去雄操作，極大地簡(jiǎn)化了 制種程序。將突變體S與普通水稻雜交，獲得的Fi表現(xiàn)為可育，F(xiàn)2

12、中可育與不育的植株數(shù)量比約為 3： 1,說(shuō)明水稻的育性 由 等位基因控制，不育性狀為 性狀。研究人員發(fā)現(xiàn)了控制水稻光敏感核不育的基因pms3該基因并不編碼蛋白質(zhì)。為研究突變體S的pms鄧因表達(dá)量和花粉育性的關(guān)系，得到如下結(jié)果(用花粉可染率代表花粉的可育性)。表1不同光溫條件下突變體 S的花粉可染率(%)短日低溫短日高溫長(zhǎng)日低溫長(zhǎng)日高溫41.930.25.10斯日低溫網(wǎng)n斯日低溫網(wǎng)n高溫長(zhǎng)n低溫氏日高溫4 3 2 1圖1不同光溫條件下突變體 S的pms3因表達(dá)量差異該基因的表達(dá)量指的是 的合成量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，pms3基因的表達(dá)量和花粉育性關(guān)系是。突變體 S的育性是可以轉(zhuǎn)換的，在 條件下不育

13、，在 條件下育性最高，這說(shuō) 明。（3）結(jié)合以上材料，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)培育水稻雜交種并保存突變體S的簡(jiǎn)要流程： 。答案：（18分，除特殊說(shuō)明外，每空 2分）（1） Fi自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離現(xiàn)象母本（2）1對(duì)（1分）隱性（1分）RNA花粉育性變化與 pms3基因的表達(dá)量呈現(xiàn)正相關(guān)（pms鄧因的表達(dá)量越高，花粉育性越高）長(zhǎng)日高溫（1分） 短日低溫（1分） 表現(xiàn)型是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果（3）在長(zhǎng)日高溫條件下，以突變體S為母本，與普通水稻雜交，收獲S植株上所結(jié)的種子即為生產(chǎn)中所用的雜交種。在短日低溫條件下，使突變體 S自交，收獲種子，以備來(lái)年使用。（4分）.雜交水稻是我國(guó)對(duì)當(dāng)代世界農(nóng)業(yè)的巨大貢獻(xiàn)，在實(shí)際種植

14、過(guò)程中體現(xiàn)了巨大的雜種優(yōu)勢(shì)。（1）雜交水稻自交后代會(huì)產(chǎn)生性狀分離，其原因是雜交水稻在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生了 的分離，導(dǎo)致其品質(zhì)下降，因此不可直接留種。（2）傳統(tǒng)的雜交水稻制種過(guò)程中，需要選擇花粉敗育的品種（不育系）作為母本，這樣可以避免自花受粉。為了解決不育系的獲得和保持問(wèn)題，科研人員做了如下研究:水稻的雄性可育是由 N基因決定的，人工誘變處理野生型水稻，最終獲得基因型為nn的雄性不育植株。讓該植株與野生純合水稻雜交，得到的Fi代 （可育/不可育）。為快速篩選可育種子與不育種子，科研人員將基因N、花粉敗育基因M （只在配子中表達(dá)）、紅色熒光蛋白基因R一起構(gòu)建重組 Ti質(zhì)粒，可采用 法將其導(dǎo)入雄性不育植株（nn）細(xì)胞中，獲得雄性可育雜合體轉(zhuǎn)基 因植株（已知N-M-R所在區(qū)段不發(fā)生交叉互換）。該植株自交得到的種子中紅色熒光：無(wú)熒光 =。選擇 種子種植自交，可繼續(xù)獲得不育類(lèi)型。（3）科研人員嘗試讓雜交水稻通過(guò)無(wú)性繁殖產(chǎn)生種子，解決留種繁殖問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)，來(lái)自卵細(xì)胞中 B基因的表達(dá)是啟動(dòng)受精卵發(fā)育成胚胎的必要條件，機(jī)制如下圖所示:胚胎胚胎據(jù)圖分析，敲除精子中 B基因后，則受精卵