第7单元 热点情境系列(07) 雄性不育与遗传育种（PPT课件）-【高考领航】2025年高考生物大一轮复习

热点情境系列(07)　雄性不育与遗传育种 1 (2022·河北卷)蓝粒小麦是小麦(2n＝42)与其近缘种长穗偃麦草杂交得到的。其细胞中来自长穗偃麦草的一对4号染色体(均带有蓝色素基因E)代换了小麦的一对4号染色体。小麦5号染色体上的h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换。某雄性不育小麦的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上。为培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，研究人员设计了如下图所示的杂交实验。回答下列问题： 真题例证 1 1 (1)亲本不育小麦的基因型是________________，F1中可育株和不育株的比例是____________________。 (2)F2与小麦(hh)杂交的目的是_________________________。 (3)F2蓝粒不育株在减数分裂时理论上能形成________________个正常的四分体。如果减数分裂过程中同源染色体正常分离，来自小麦和长穗偃麦草的4号染色体随机分配，最终能产生________________种配子(仅考虑T/t、E基因)。F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是_____________。 1 (4)F3蓝粒不育株体细胞中有________________条染色体，属于染色体变异中的________________变异。 (5)F4蓝粒不育株和小麦(HH)杂交后单株留种形成一个株系。若株系中出现： ①蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1。说明_____________________________________________； ②蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1。说明_______________。符合育种要求的是________________(填“①”或“②”)。 1 (1)分析题意，亲本雄性不育小麦(HH)的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上，所以其基因型为TtHH，亲本小麦(hh)的基因型为tthh，故F1中不育株(TtHh)∶可育株(ttHh)＝1∶1。(2)F2中的蓝粒不育株的基因型及比例为1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分别来自小麦的和长穗偃麦草的4号染色体，而h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换，使得T和E基因可以位于同一条姐妹染色单体上，从而获得蓝粒和不育两性状不分离的个体。(3)分析题意，蓝粒小麦的染色体条数是42，而F2中的蓝粒不育株的4号染色体一条来自小麦，一条来自长穗偃麦草，其余染色体(42－1－1＝40)均来自小 1 麦，为同源染色体，故其减数分裂时理论上能形成20个正常的四分体；不同来源的4号染色体在减数分裂中随机分配，仅考虑T/t、E基因，若两条4号染色体移向一极，则同时产生基因型为TE和О(两基因均没有)的两种配子，若两条4号染色体移向两极，则产生基因型为T和E的两种配子，则F2中的蓝粒不育株共产生4种配子；F2中的蓝粒不育株产生TE配子的概率为1/4，产生h配子的概率是1/4，则F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。(4)由F2中的蓝粒不育株产生的配子种类，可以确定形成F3中的蓝粒不育株的卵细胞中应含有两条4号染色体，且小麦染色体组成为2n＝42，故F3蓝粒不育株体细胞中有43条染色体，多了一条4号染色 1 体，属于染色体数目变异。(5)F3中的蓝粒不育株基因型为TEtHh和TEthh，含hh基因的个体可形成T和E交换到同一条染色体上的卵细胞，与小麦(ttHH)杂交，F4中的蓝粒不育株基因型为TEtHh，其中T基因和E基因连锁，位于同一条染色体上，t基因位于另一条染色体上，与小麦(ttHH)杂交，后代表型及比例为蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上；F3中关于H/h的基因型为Hh的个体与小麦(ttHH)杂交产生的F4中的蓝粒不育株含3个4号染色体，分别携带T基因、E基因及t基因，与小麦(ttHH)杂交，母本在减数第一次 1 分裂前期联会时，携带T基因的染色体和携带t基因的染色体联会，携带E基因的染色体随机分配到细胞的一极，产生的配子基因型及比例为T∶TE∶t∶tE＝1∶1∶1∶1，与小麦(ttHH)杂交，子代表型及比例为蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上；本实验要培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，故②符合育种要求。 1 答案：(1)TtHH　1∶1　(2)获得h基因纯合(hh)的蓝粒不育株，诱导小麦和长穗偃麦草的4号染色体配对并发生互换，从而使T基因与E基因交换到一条姐妹染色单体上，以获得蓝粒和不育性状不分离的小麦　(3)20　4　1/16　(4)43　数目　(5)①F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上　②F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上　② 1 水稻不仅有超级多的栽培品种，还具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛、根系发达、穗大粒多、抗逆性强等方面。 在部分品种或者原始的野生稻中，有一种非常罕见的个体叫做雄性不育株，顾名思义就是没有花粉或者花粉无效，但雌蕊正常，这就是杂交水稻的母本。 知识拓展 1 杂交水稻的优质种子只能用一代，为了使母本不断后，我们需要给它找两个丈夫(父本)：第一个丈夫称为雄性不育保持系，它具有健全的花粉和发达的柱头，除了自已繁殖后代外，还能给母本授粉，使之结出的杂种仍然保持不育的特殊本领，并达到大量繁殖不育系种子的目的。第二个丈夫称为雄性不育恢复系，它也有健全的花粉和发达的柱头，除自身繁殖外，用它的花粉授给母本后，能使其迅速圆满地恢复生育能力，生产出大量田间种植的杂交种子。通过培育雄性不育系(母本)、雄性保持系(父本1)和雄性恢复系(父本2)的三系法途径来培育杂交水稻，可以大幅度提高水稻产量。 1 第一代是以细胞质雄性不育系为遗传工具的三系法杂交水稻。之后，科学家培育出了一种神奇的品种——光温敏雄性不育系水稻，其生育能力是随着光和温度而变化，它就像是个典型的多重人格，可以一人分饰两角，在夏天长日照、高温下，表现为雄性不育，这时所有正常品种都能与其生育，生产杂交种子，也就是两系杂交水稻的种子。而在秋天短日照、低温下又变成了正常的水稻，自我繁殖。 1 第二代是以光温敏雄性不育系为遗传工具的两系法杂交水稻。这种杂交水稻因为只有不育系(母本)和恢复系(父本)，而不需要保持系(中间体)，所以称两系法杂交水稻。 之后，科学家在兼顾三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由的优点，同时又克服了三系不育系配组受局限和两系不育系可能“打摆子”和繁殖产量低的缺点后，又研究出以遗传工程雄性不育系为遗传工具的第三代杂交水稻。 1 这种杂交水稻的每个稻穗上约结一半有色的种子和一半无色的种子，无色的种子是非转基因的、雄性不育的，可用于制种，因此制出的杂交稻种子也是非转基因的；有色种子是转基因的、可育的，可用来繁殖，其自交后代的稻穗，又有一半结有色、一半结无色的种子，利用色选机能将二者彻底分开，因此，制种和繁殖都非常简便易行。 现在，科学家们正在研究的是第四代碳四(C4)型杂交水稻，而第五代的杂交水稻是利用无融合生殖固定水稻的杂种优势，这是杂交水稻发展的最高阶段。目前，我们国家的杂交水稻技术蓬勃发展，水稻产量不断攀升。超级杂交稻成果为中国粮食增产提供了强有力的技术支撑，为保障中国粮食安全做出了重大贡献。 1 1.我国“杂交水稻之父”袁隆平率先提出通过培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系的三系法途径来培育杂交水稻。雄性不育是指植物不能产生花粉的现象，S为细胞质不育基因，N为细胞质可育基因，R为细胞核可育基因，r为细胞核不育基因，R对r完全显性。基因型为S(rr)的个体表现为雄性不育，即只有在细胞质不育基因S和核基因rr同时存在时才能表现为雄性不育，其余均表现正常。下列有关叙述错误的是(　　) 情境导练 1 A.S(rr)×S(RR)，F1表现为雄性可育，说明S(RR)具有恢复雄性不育的能力，叫作雄性不育恢复系 B.S(rr)×N(rr)，F1表现为雄性不育，说明N(rr)具有保持不育性稳定传递的能力，叫作雄性不育保持系 C.在S(Rr)自交后代中能选育出雄性不育系和雄性不育恢复系，不能选出雄性不育保持系 D.在N(Rr)自交后代中能选育出雄性不育系和雄性不育保持系，不能选出雄性不育恢复系 1 D　基因型为S(rr)的个体表现为雄性不育，在杂交过程中只能作母本，S(rr)×S(RR)，F1的基因型为S(Rr)表现为雄性可育，说明S(RR)具有恢复雄性不育的能力，叫作雄性不育恢复系，A正确；基因型为S(rr)的个体作母本，基因型为N(rr)的个体作父本，得到的F1基因型全为S(rr)，即全部表现为雄性不育，由此说明N(rr)具有保持不育性稳定传递的能力，叫作雄性不育保持系，B正确；S(Rr)自交后代为S(RR)、S(Rr)、S(rr)，在其中能选育出雄性不育系和雄性不育恢复系，但不能选出雄性不育保持系N(rr)，C正确；N(Rr)自交后代为N(RR)、N(Rr)、N(rr)，在其中能选育出雄性不育恢复系N(RR)和雄性不育保持系N(rr)，但不能选出雄性不育系S(rr)，D错误。 1 2.两系法杂交水稻种子的生产是将光温敏核不育系与恢复系父本按照一定的行比相间种植。在花期进行人工去雄、授粉，获得F1杂交种子(具有杂种优势)的生产技术。其育种过程如图所示，下列说法正确的是 (　　) 1 A.低温或短日照条件引起的雄性可育是可遗传的 B.两系法杂交水稻育种依据的原理为基因突变 C.F1杂交种具有遗传优势，其自交后代能稳定遗传 D.光温敏核不育系水稻和恢复系水稻都是纯合子 1 D　光温敏核不育系在低温或短日照条件下雄性可育，在高温或长日照条件下雄性不育，表明雄性不育是由环境变化引起的，没有改变遗传物质，不可遗传，A错误；两系法杂交水稻育种属于一对相对性状的杂交育种，利用的是杂种优势，因此两系法杂交水稻育种依据的原理为基因重组，B错误；F1为杂交种，自交后代会发生性状分离，即其自交后代不能稳定遗传，C错误；在适宜条件下光温敏核不育系水稻和恢复系水稻自交后代不发生性状分离，二者属于纯合子，D正确。 1 3.(2024·重庆沙坪坝重庆八中高三校考阶段练习)水稻的育性由一对等位基因M、m控制，基因型为MM和Mm的个体可以产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育的个体恢复育性。通过转基因技术将M与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入基因型为mm个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如图所示。基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子表现为白色。该方法可以利用转基因技术大量培育不含转基因成分的雄性不育个体，下列育种过程中的叙述错误的是(　　) 1 A.基因型为mm的个体在育种过程中只能作为母本，与正常育性的非转基因个体杂交子代基因型有2种 B.图中转基因个体自交，F1的基因型之比为1∶1，且雄性可育(能产生可育的雌、雄配子)的种子颜色有白色和蓝色 C.图中转基因个体自交，F1个体之间随机受粉，得到的种子中雄性不育种子占75% D.图中转基因个体自交，F1个体之间随机受粉，可根据种子颜色来挑选出雄性不育种子 1 B　基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，因此只能作母本，该个体与育性正常的非转基因个体(MM或Mm)杂交，基因型为mm的个体产生m的雌配子，育性正常的非转基因个体可以提供含有M或者m基因的雄配子，因此子代可能出现的基因型为Mm和mm 2种基因型的个体，A正确。转基因的个体中一条染色体含有ADM，则其基因型为ADMmm，产生雌配子为ADMm∶m＝1∶1，产生雄配子m，自交后，ADMmm∶mm＝1∶1，其中雄性可育的种子颜色为蓝色，B错误。F1的个体之间随机交配，ADMmm产生的雌配子ADMm∶m＝1∶1，mm 1 产生的雌配子均为m，则F1的雌配子比例为ADMm∶m＝1∶3；ADMmm产生的雄配子均为m，mm不能产生雄配子，故F2ADMmm∶mm＝1∶3，雄性不育占75%，C正确。雄性不育种子中不含有蓝色素生成基因D，因此可通过观察种子的颜色来判断雄性不育种子和转基因雄性可育的种子，D正确。 1 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 1 $$