5.1 基因突变和基因重组水稻的雄性不育-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修二

水稻的雄性不育 2019版高中生物学必修一提到了水稻的雄性不育： 那么，什么是水稻的雄性不育? 水稻雄性不育植株雄性器官发育不正常，花药瘦小、干瘪、不开裂、内含败育花粉或无花粉，自交不能结实，多数情况下，有不同程度的包颈。其雌性器官发育正常，需要借助于外来水稻花粉才能结出种子。 从细胞质的来源分类，现有的质－核互作型不育系大致可分为： ①野败型(WA)：以雄性不育野生稻作母本，用栽培品种连续回交选育而成, 如使用面积最大的珍汕97A和V20A属这一类型。②冈型(GA)：以西非晚籼品种冈比亚卡(Gambiaca)作母本, 用栽培品种进行连续回交选育而成, 如冈46A、朝阳1号A等。③D型(Di)：以籼稻品种Dissi作母本, 与籼稻品种回交育成, 如D汕A是由Dissi作胞质供体,珍汕97作胞核供体培育而成的。④矮败型(DA)：以矮秆雄性败育野生稻作母本与栽培稻品种杂交育成, 如协青早A。⑤红莲型(HI)：以红芒野生稻与籼稻品种莲塘早杂交和成对回交选育而成, 以后用其他籼稻品种与其杂交和回交, 育成不同类型的红莲型不育系,如粤泰A等。⑥BT型：以印度籼稻品种Chinsuran BoroⅡ为细胞质供体, 以粳稻品种作核供体选育而成, 如粳稻不育系黎明A、六千辛A等。⑦滇型(TI)：滇型不育系由许多类型组合，其代表性的不育系如滇3A, 以高海拔籼稻品种峨山大白谷作母本, 与红帽缨回交转育而成。另外还有长药野生稻质源的L301不育系，印尼水田谷质源的Ⅱ－32A、优ⅠA等不育系也都有新的发展前途。 1973年，湖北省沔阳县原种场石明松在粳稻品种“农垦58”中发现了自然不育株。经过多年的研究，发现该材料的不育性受细胞核内一对隐性主基因控制(也受一些修饰基因的影响)，而且这种不育性随日照的长短而发生变化，即在夏季长日照条件下，表现为雄性不育，在秋季短日照条件下雄性又正常可育，可以自交结实。也就是说，该材料的雄蕊育性对光照反应敏感，因此称为光敏型核雄性不育。 光敏型核雄性不育是一种新的不育类型，在育种时利用这种类型的不育系比三系配套法有许多优点。首先，这种材料可以在秋季短日照条件下自交繁殖种子(保持系)，在夏季长日照条件下作为配制杂交种的母本(不育系)，这就是说不育系本身就是保持系，一系两用，方便简单。第二，由于该性状受细胞核内一对隐性基因控制，一般品种都可作为它的恢复系，因此恢复源广，比较容易筛选出优势组合。第三，这种性状易于转育，能够容易地将不育基因转育到性状优良的亲本品种上。由于以上优点，这种育种方法一经提出就受到科技人员和有关领导的重视。该项研究已被列入“863”国家高科技攻关计划，迅速进行了大规模的研究。除“农垦58”外，又在籼稻中发现了多个光敏型核雄性不育材料，以及温敏型核雄性不育材料，即育性转换的主要原因是温度变化造成的。由于这些材料的不育是一种受光、温环境因素影响的不育，因此这类材料统称为光温敏型核雄性不育。 水稻温敏不育系水稻温敏不育系是指在一定温度下，雄性生殖器官不能正常发育或结实，使水稻成为了雌性或单性花植株，无法形成有效的雄花荚果。通过杂交这类不育系与其他亲本杂交，可获得产量高、抗逆性强、品质好的优良杂交水稻品种。 水稻温敏不育系的形成机制是基因控制的温度敏感性，即部分基因特异性地表现出在一定的温度下表现为雄性不育。水稻温敏不育系主要取决于环境温度和遗传因素。在较高温度下，雄性生殖器官无法正常发育和结实，就会导致不育。 水稻温敏不育系作为杂交水稻育种的重要原材料，可以提高杂交种子的育种效率和品质，增加稻谷产量和质量，从而更好地满足人类对粮食的需求。水稻温敏不育系在繁殖过程中，需要通过对雄性不育种子的处理来保证其种子的繁殖率和品质。常用的方法包括低温处理、光照诱导、激素处理等。除此之外，还需要进行花药培养和花粉催发，以获取有效的种子繁殖。 例、水稻是我国主要的农作物之一，水稻的花为两性花，雄性不育植株不能产生可育花粉，但能产生正常雌配子。 （1）在杂交育种时，选育雄性不育植株的优点是                  。 （2）科研工作者获得了2种温敏不育系的水稻，其雄性不育的起点温度分别为23.3℃和26℃。在制备高产水稻杂交种子时，由于大田中环境温度会有波动，应选用雄性不育起点温度为        ℃的品系，原因是                                 。 ①在雄性不育系大田中偶然发现一株黄叶突变体X，将突变体X与正常绿叶水稻H杂交得F1均为绿叶，F1自交得F2群体中绿叶和黄叶之比为3︰1。由以上可以推测，X的黄叶性状由                性基因控制。 ②为确定控制黄叶基因的位置，选用某条染色体上的两种特异性的短核苷酸序列标记（RM411和WY146）