重难05 生物育种原理、方案及不育系问题专攻（重难点突破讲义）高一下学期人教版

重难05 生物育种原理、方案及不育系问题专攻 （变异与育种关系溯源、三类热考育种原理及过程、育种方案选择与设计、雄性不育及三系杂交技术） 1．理解三种可遗传变异的实质； 2．掌握不同育种方式的原理和过程。 1.可遗传变异的实质 若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则： 基因突变——“点”的变化，但基因数目不变； 基因重组——“点”的自由组合或交换； 染色体结构变异——“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位； 染色体数目变异——个别“线段”增添、缺失或“线段”成倍增加或成套减少。 2.生物变异与减数分裂的联系 (1)减数分裂与基因突变 在减数分裂前的间期，若DNA复制出现差错，则会引起基因突变，这种突变能通过配子传递给下一代。 (2)减数分裂与基因重组 ①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组，如A与B或A与b组合(见上图)。 ②同源染色体非姐妹染色单体间交换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间交换而导致基因重组，如原本A与B组合，a与b组合，经基因重组可导致A与b组合，a与B组合(见下图)。 　 (3)减数分裂与染色体数目变异 如图所示，若减数分裂Ⅰ异常，则所形成的配子全部异常；若只是减数分裂Ⅱ中一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子一半异常。若次级卵母细胞分裂异常，则形成的卵细胞异常。 3.生物变异在育种上的应用 名称 主要原理 主要流程 优点 缺点 杂交 育种 基因重组 杂交后再自交、筛选 ①操作简单，最简捷； ②使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优” ①育种时间长； ②局限于同一种或亲缘关系较近的个体 诱变 育种 基因突变或染色体结构变异 物理或化学诱变剂处理种子或幼苗 提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状 有利变异少，需处理大量实验材料(有很大盲目性) 单倍 体育种 染色体数目变异 花药离体培养＋秋水仙素或低温诱导单倍体植株染色体加倍 明显缩短育种年限 技术复杂且需与杂交育种配合 多倍 体育种 染色体数目变异 秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗 操作简单，能较快获得所需品种 所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物 基因工 程育种 基因重组 — 能定向地改变生物的遗传性状；目的性强；克服了远缘杂交不亲和的障碍 技术复杂，安全性问题多 题型01 分析变异的原理及过程 1.诱变育种原理 2.杂交育种与单倍体育种的关联 3.多倍体育种的原理 【典例1】野生型拟南芥的叶片是光滑形边缘，研究影响其叶片形状的基因时，发现了6个不同的隐性突变，每个隐性突变只涉及1个基因。这些突变都能使拟南芥的叶片表现为锯齿状边缘。利用上述突变培育成6个不同纯合突变体①~⑥，每个突变体只有1种隐性突变。不考虑其他突变，根据表中的杂交实验结果，下列推断错误的是（ ） 杂交组合 子代叶片边缘 ①×② 光滑形 ①×③ 锯齿状 ①×④ 锯齿状 ①×⑤ 光滑形 ②×⑥ 锯齿状 A. ②和③杂交，子代叶片边缘为光滑形 B. ③和④杂交，子代叶片边缘为锯齿状 C. ②和⑤杂交，子代叶片边缘为光滑形 D. ④和⑥杂交，子代叶片边缘为光滑形 【典例2】某种瓜的性型(雌性株/普通株)和瓜刺(黑刺/白刺)各由1对等位基因控制。雌性株开雌花,经人工诱雄处理可开雄花,能自交;普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。 (1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1,根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性,则F1瓜刺的表现型及分离比是　　　。若要判断瓜刺的显隐性,从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是　 　。  (2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株,F1经诱雄处理后自交得F2,能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是　　。  (3)白刺瓜受消费者青睐,雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中,筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是 　。  题型02 准确选择育种方案 【典例1】 现有以下育种需求，请选择合适的育种方法并说明理由： （1） 现有大豆品种 A（高油不抗除草剂）和品种 B（低油抗除草剂），欲培育高油抗除草剂的纯合大豆品种，且要求育种年限最短。 （2） 现有二倍体草莓（果实较小），欲培育果实更大、营养更丰富的草莓品种，且不考虑育种年限。 （3） 现有大肠杆菌（无分解纤维素的能力），欲培育能分解纤维素的大肠杆菌菌株。 【典例2】现有小麦品种甲（高秆抗病，基因型 DdTt）和品种乙（矮秆感病，基因型 ddtt），欲培育矮秆抗病的纯合小麦品种（ddTT），可采用杂交育种或单倍体育种，具体流程如下：方案一（杂交育种）：甲 × 乙→F₁→F₁自交→F₂→筛选矮秆抗病个体→连续自交→获得纯合子。方案二（单倍体育种）：甲 × 乙→F₁→取 F₁花药离体培养→获得单倍体幼苗→秋水仙素处理→筛选纯合子。回答下列问题： （1）方案一中，F₁的基因型为______，F₂中矮秆抗病个体的基因型为______，其中纯合子占比为______。 （2）与方案一相比，方案二的突出优点是___________。 （3）方案二中，秋水仙素处理的对象是______，处理后细胞内染色体数目加倍的原理是_____。 （4）若要缩短育种周期，同时确保获得纯合子，应优先选择哪种方案？请说明理由。 题型03 雄性不育及三系杂交技术 1.三种雄性不育 （1）细胞质雄性不育：雄性不育的性状完全受细胞质控制，遵循母系遗传规律，可以被显性核恢复基因恢复育性。用可育的花粉授粉能正常结实，但是F1植株仍表现为雄性不育，因而不能自交结籽。 （2）细胞核雄性不育：核基因控制的雄性不育，有显性核不育和隐形核不育，大多为一对隐性基因控制，遗传方式符合孟德尔遗传定律（如图）。 （3）核质互作雄性不育：在细胞质中存在着雄性不育基因(S)和雄性可育基因(N)，雄性不育基因(S)是表现雄性不育性状的基础，若胞质有不育基因S，植物就表现雄性正常。但是，胞质基因S还受着核内的一对(或几对)恢复基因(R)或非恢复基因(r)的制约。核内的R能够使胞质不育基因S丧失作用，从而表现为雄性正常，即R具有使胞质雄性不育恢复为可育的能力，故称为恢复基因，而r则无这种作用，故称为非恢复基因。 总结：质基因：雄性可育基因（N），雄性不育基因（S）；核基因：雄性可育基因（R），雄性不育基因（r）如图所示。 2.三系杂交技术 三系杂交稻是由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。不育系(代号A)的花粉不育，这种雄性不育由细胞质基因(ms)控制，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性；保持系(代号B)能保持不育系的细胞质雄性不育性，其细胞质基因(Ms)正常可育，能够自交结实，借助保持系来繁殖不育系；恢复系(代号R)含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因—恢复基因(R)，与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势，即用恢复系给不育系传粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。如图所示： 【典例1】水稻是我国主要的粮食作物之一，提高水稻产量的一个重要途径是杂交育种，但是水稻的花非常小，人工去雄困难。研究发现水稻花粉是否可育由质基因(S、N)和核基因R(R1、R2)共同控制。S、N分别表示不育基因和可育基因，R1、R2表示细胞核中可恢复育性的基因，其等位基因r1、r2无此功能。通常基因型可表示“细胞质基因型(细胞核基因型)”。只有当细胞质中含有S基因、细胞核中r1、r2基因都纯合时，植株才表现出雄性不育性状。下列说法错误的是 (　 　) A．细胞质基因S/N随卵细胞遗传给下一代 B．杂交一中的雄性不育株不能生产杂交水稻种子 C．图中杂交一的实验，亲本中恢复系的基因型可能是N(R1R1R2R2) D．图中杂交二的实验，亲本中保持系的基因型一定是N(r1r1r2r2) 【典例2】油菜是我国重要的油料作物，培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲)，但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。 (1)油菜具有两性花，去雄是杂交的关键步骤，但人工去雄耗时费力，在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常，肉眼可辨)，利用该突变株进行的杂交实验如下： ①由杂交一结果推测，育性正常与雄性不育性状受________对等位基因控制。在杂交二中，雄性不育为________性性状。 ②杂交一与杂交二的F1表型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果，判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是_______________。 (2)利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1)，供农业生产使用，主要过程如下： ①经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与_______性状整合在同一植株上，该植株所结种子的基因型及比例为__________。 ②将上述种子种成母本行，将基因型为________的品系种成父本行，用于制备YF1。 ③为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，其原因是_____________________________________。 (3)上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时(散粉前)完成，供操作的时间短，还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想：“利用某一直观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”，请用控制该性状的等位基因(E、e)及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。 1.面图解中甲、乙表示小麦的两个品种，A/a和B/b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育小麦新品种的过程。下列说法正确的是（　　） A．①②过程涉及杂交、自交，其遗传学原理是染色体变异 B．③过程涉及花药离体培养，培育出基因Ab的单倍体幼苗 C．④育种的方式通过提高有利变异的突变率，加速育种进程 D．⑥过程与⑦过程可用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的种子 3.近日，太空育种鲜花入驻中国电商平台。伴随中国空间站的全面建成，将会有更多的种子进入“太空之旅”，也会诞生更多优良的新品种。下列有关叙述错误的是（　　） A．置于太空的种子比自然状态下的种子更易发生变异 B．培育三倍体无子西瓜和太空育种发生的变异类型相同 C．经“太空之旅”后，双链DNA 的嘌呤碱基与嘧啶碱基的比例不变 D．经“太空之旅”的种子，回到地球后可能不能适应现有的生存环境 4.在二倍体西瓜幼苗期用秋水仙素处理得到四倍体，与二倍体父本植株杂交，得到种子种下去就会长成三倍体植株，其结的西瓜是无子的。下列相关叙述错误的是（    ） A．秋水仙素主要是通过抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成 B．三倍体西瓜无子的原因是其减数分裂时联会紊乱 C．与二倍体西瓜相比，三倍体西瓜的果实较大，糖类等营养物质的含量更多 D．由于三倍体西瓜无子，因此该变异类型属于不可遗传的变异 4.小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交，受精卵排除玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种，育种流程如图所示，数字表示过程。下列分析正确的是(　 　) A．培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理 B．过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗 C．过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种 D．筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离 5.我国科学家利用二倍体葡萄“喜乐”与四倍体葡萄“巨峰”杂交，选育出三倍体葡萄新品种“沪培1号”。下列关于该新品种的叙述错误的是（    ） A．获得该品种的方法是多倍体育种 B．开花时形成的配子多数可育 C．减数分裂会出现联会紊乱 D．其果实具有无籽等优点 6.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 ( ) 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 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 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 7.基因型为AA的二倍体西瓜植株经不同育种途径可获得植株甲、乙和丙。植株甲是三倍体，植株乙是二倍体，植株丙是单倍体，①~⑦表示各种处理方法。下列说法不正确的是（    ） A．过程①⑦可使用秋水仙素处理幼苗 B．植株甲、乙、丙均存在两种基因型 C．过程②③的基因突变仍具不定向性 D．过程④⑥均有雌雄配子随机结合 8.科研人员以二倍体植物甲、乙两品种为材料培育新品种，流程如图所示。下列叙述正确的是( 　) A．植株丙与F1相比，茎秆粗壮、叶片和果实较大，但其蛋白质含量较低 B．获得植株丁的过程中染色体加倍的处理方法只能是低温处理 C．植株戊的细胞中最多具有6个染色体组 D．植株丙和植株丁的育种原理相同，植株丙和植株丁没有生殖隔离 9.香蕉（2N=22）是一种营养含量极高的水果，其果实不丰满（A）对果实丰满（a）为显性，无病斑（B）对有病斑（b）为显性。两对基因分别位于两对同源染色体上，下图利用品种甲（AABB）和乙（aabb）通过三种育种方法（I—Ⅲ）培育纯合优良品种果实丰满无病斑（aaBB）的过程： (1)作物育种依据的是遗传学的相关原理，图示过程为可遗传变异在香蕉培育过程中的应用。育种工作者常通过花药离体培养获得aB的单倍体植株，再通过方法I获得具有优良性状的植株，方法I的原理为 ，其优点是 （答出1点即可）。 (2)在农业生产上一般不采用方法Ⅲ的原因是 。 (3)运用方法Ⅱ培育优良品种时，先将F1（AaBb）植株自交获得子代（F2），F2中出现优良性状果实丰满无病斑植株，为获得稳定遗传的性状。下一步应 。 (4)方法IV是常见的无籽香蕉培育的过程，④过程需用 处理植株幼苗以获得多倍体香蕉丁，丁的特点为 ；植株戊 （填“可育”或“不可育”），请说明原因 。 10.水稻的雄蕊是否可育由细胞核和细胞质基因共同决定。水稻细胞核中雄性可育、不育基因分别为R、r，细胞质中雄性可育、不育基因分别为N、S，这四种基因中，R抑制S的表达，仅含有S和r基因的水稻表现为雄性不育。袁隆平院士的三系杂交水稻法（如下图所示）由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。不育系A的雄蕊不育，保持系B能自交结实，它的细胞质基因可育也可保持不育系A的雄性不育。恢复系R与不育系A杂交产生的杂交稻F1正常可育且具有杂种优势。由于F1的子代会发生性状分离，种植F1后不再使用，需每年利用不育系制备 F1。 （1）在培育杂交水稻时，选育雄性不育植株的目的是 ______。（答出1点） （2）繁殖不育系时，不育系A只能做 ______（填“父本“或“母本“）；不育系与恢复系间行种植并单行收获的原因是 ______。 （3）由上图可知，若三系杂交稻中不育系的基因型表示为S（rr），则保持系的基因型为 ______，恢复系的基因型为 ______。 （4）在三系法杂交育种中，选育恢复系非常关键。研究人员发现几株性状优良、纯度高但不含R基因的水稻植株（D），现利用基因工程的技术将两个R基因导入不同的植株D中来培育恢复系，为确定R基因导入的结果，研究人员的思路是将植株D作为亲本与不育系混合种植，单株收获不育系植株所结种子后，再种植并统计后代的育性情况及其数量比例，请依据上述思路完善结果分析： ①若后代雄性不育植株：雄性可育植株=1：1，则说明两个R导入到保持系D的一条染色体上。 ②若 ______，则说明两个R导入到保持系D的一对同源染色体上。 ③若 ______，则说明两个R导入到保持系D的非同源染色体上。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难05 生物育种原理、方案及不育系问题专攻 （变异与育种关系溯源、三类热考育种原理及过程、育种方案选择与设计、雄性不育及三系杂交技术） 1．理解三种可遗传变异的实质； 2．掌握不同育种方式的原理和过程。 1.可遗传变异的实质 若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则： 基因突变——“点”的变化，但基因数目不变； 基因重组——“点”的自由组合或交换； 染色体结构变异——“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位； 染色体数目变异——个别“线段”增添、缺失或“线段”成倍增加或成套减少。 2.生物变异与减数分裂的联系 (1)减数分裂与基因突变 在减数分裂前的间期，若DNA复制出现差错，则会引起基因突变，这种突变能通过配子传递给下一代。 (2)减数分裂与基因重组 ①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组，如A与B或A与b组合(见上图)。 ②同源染色体非姐妹染色单体间交换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间交换而导致基因重组，如原本A与B组合，a与b组合，经基因重组可导致A与b组合，a与B组合(见下图)。 　 (3)减数分裂与染色体数目变异 如图所示，若减数分裂Ⅰ异常，则所形成的配子全部异常；若只是减数分裂Ⅱ中一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子一半异常。若次级卵母细胞分裂异常，则形成的卵细胞异常。 3.生物变异在育种上的应用 名称 主要原理 主要流程 优点 缺点 杂交 育种 基因重组 杂交后再自交、筛选 ①操作简单，最简捷； ②使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优” ①育种时间长； ②局限于同一种或亲缘关系较近的个体 诱变 育种 基因突变或染色体结构变异 物理或化学诱变剂处理种子或幼苗 提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状 有利变异少，需处理大量实验材料(有很大盲目性) 单倍 体育种 染色体数目变异 花药离体培养＋秋水仙素或低温诱导单倍体植株染色体加倍 明显缩短育种年限 技术复杂且需与杂交育种配合 多倍 体育种 染色体数目变异 秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗 操作简单，能较快获得所需品种 所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物 基因工 程育种 基因重组 — 能定向地改变生物的遗传性状；目的性强；克服了远缘杂交不亲和的障碍 技术复杂，安全性问题多 题型01 分析变异的原理及过程 1.诱变育种原理 2.杂交育种与单倍体育种的关联 3.多倍体育种的原理 【典例1】野生型拟南芥的叶片是光滑形边缘，研究影响其叶片形状的基因时，发现了6个不同的隐性突变，每个隐性突变只涉及1个基因。这些突变都能使拟南芥的叶片表现为锯齿状边缘。利用上述突变培育成6个不同纯合突变体①~⑥，每个突变体只有1种隐性突变。不考虑其他突变，根据表中的杂交实验结果，下列推断错误的是（ ） 杂交组合 子代叶片边缘 ①×② 光滑形 ①×③ 锯齿状 ①×④ 锯齿状 ①×⑤ 光滑形 ②×⑥ 锯齿状 A. ②和③杂交，子代叶片边缘为光滑形 B. ③和④杂交，子代叶片边缘为锯齿状 C. ②和⑤杂交，子代叶片边缘为光滑形 D. ④和⑥杂交，子代叶片边缘为光滑形 【答案】C 【解析】①×③、①×④的子代叶片边缘全为锯齿状，说明①与③④应是同一基因突变而来，因此②和③杂交，子代叶片边缘为光滑形，③和④杂交，子代叶片边缘为锯齿状，AB正确；①×②、①×⑤的子代叶片边缘为全为光滑形，说明①与②、①与⑤是分别由不同基因发生隐性突变导致，但②与⑤可能是同一基因突变形成的，也可能是不同基因突变形成的；若为前者，则②和⑤杂交，子代叶片边缘为锯齿状，若为后者，子代叶片边缘为光滑形，C错误；①与②是由不同基因发生隐性突变导致，①与④应是同一基因突变而来，②×⑥的子代叶片边缘为全为锯齿状，说明②⑥是同一基因突变形成的，则④与⑥是不同基因突变形成的，④和⑥杂交，子代叶片边缘为光滑形，D正确。 【典例2】某种瓜的性型(雌性株/普通株)和瓜刺(黑刺/白刺)各由1对等位基因控制。雌性株开雌花,经人工诱雄处理可开雄花,能自交;普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。 (1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1,根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性,则F1瓜刺的表现型及分离比是　　　。若要判断瓜刺的显隐性,从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是　 　。  (2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株,F1经诱雄处理后自交得F2,能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是　　。  (3)白刺瓜受消费者青睐,雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中,筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是 　。  【答案】(1)黑刺∶白刺=1∶1　选择亲本中黑刺普通株或F1中黑刺(或白刺)普通株进行自交,若后代全为黑刺(或白刺),则黑刺(或白刺)为隐性性状;若后代既有黑刺也有白刺,则黑刺(或白刺)为显性形状　(2)F2中的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株=9∶3∶3∶1　(3)将F2中的白刺雌性株经诱雄处理后分别自交,子代中全为白刺雌性株的亲本为纯合体,子代中既有白刺雌性株,也有白刺普通株的亲本为杂合体(或选择F2中白刺雌性株分别与白刺普通株杂交,若后代都为白刺雌性株,则该白刺雌性株为纯合体;若后代白刺雌株∶白刺普通株=1∶1,则该白刺雌性株为杂合体) 【解析】(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交,F1瓜刺的表型及比例是黑刺∶白刺=1∶1时,不能判断瓜刺性状的显隐性,此时亲本显性个体为杂合子,若要判断瓜刺的显隐性,可从亲本中选择黑刺普通株或F1中选择黑刺(或白刺)普通株进行自交,若后代全为黑刺(或白刺),则黑刺(或白刺)为隐性性状,若后代既有黑刺也有白刺,则黑刺(或白刺)为显性性状。(2)将黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株,说明黑刺、雌性株为显性。假设控制瓜刺的基因用A、a表示,控制瓜性型的基因用B、b表示,则F1的基因型为AaBb。F1经诱雄处理(性状改变而基因型不变)后,自交得F2,若这2对等位基因位于非同源染色体上,则遵循自由组合定律,F2的表型及比例应为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株=9∶3∶3∶1。(3)王同学实验所得F2中白刺雌性株的基因型为aaBb或aaBB,利用其为材料获得白刺雌性株纯合体的思路:将F2中的白刺雌性株经诱雄处理后分别自交,子代全为白刺雌性株的亲本为纯合体(aaBB),子代中既有白刺雌性株,也有白刺普通株的亲本为杂合体(aaBb)。也可用F2中白刺雌性株与白刺普通株(aabb)杂交,若该白刺雌性株为纯合子(aaBB),则后代都为白刺雌性株;若该白刺雌性株为杂合子(aaBb),则后代白刺雌性株∶白刺普通株=1∶1。 题型02 准确选择育种方案 【典例1】 现有以下育种需求，请选择合适的育种方法并说明理由： （1） 现有大豆品种 A（高油不抗除草剂）和品种 B（低油抗除草剂），欲培育高油抗除草剂的纯合大豆品种，且要求育种年限最短。 （2） 现有二倍体草莓（果实较小），欲培育果实更大、营养更丰富的草莓品种，且不考虑育种年限。 （3） 现有大肠杆菌（无分解纤维素的能力），欲培育能分解纤维素的大肠杆菌菌株。 【答案】（1）选择单倍体育种（杂交育种 + 花药离体培养 + 秋水仙素处理）。理由：先将品种 A 和 B 杂交获得 F₁（高油抗除草剂，杂合子），取 F₁花药离体培养获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理获得纯合子，筛选出高油抗除草剂品种，整个过程仅需 1-2 年，育种年限远短于杂交育种（需 3-4 年连续自交）。 （2） 选择多倍体育种。理由：多倍体植株的细胞体积更大，有机物含量更高，果实更大、口感更好；通过秋水仙素处理二倍体草莓幼苗，可获得四倍体草莓，操作简单且能快速达到育种目标，无需漫长的筛选过程。 （3）选择基因工程育种（或诱变育种）。理由：大肠杆菌与能分解纤维素的生物（如某些真菌）属于不同物种，杂交育种无法实现基因转移；基因工程可将真菌的纤维素分解酶基因导入大肠杆菌，定向获得所需性状；若无法获取目的基因，也可通过诱变育种诱导大肠杆菌发生基因突变，筛选出能分解纤维素的菌株（但突变频率低，筛选难度大）。 【典例2】现有小麦品种甲（高秆抗病，基因型 DdTt）和品种乙（矮秆感病，基因型 ddtt），欲培育矮秆抗病的纯合小麦品种（ddTT），可采用杂交育种或单倍体育种，具体流程如下：方案一（杂交育种）：甲 × 乙→F₁→F₁自交→F₂→筛选矮秆抗病个体→连续自交→获得纯合子。方案二（单倍体育种）：甲 × 乙→F₁→取 F₁花药离体培养→获得单倍体幼苗→秋水仙素处理→筛选纯合子。回答下列问题： （1）方案一中，F₁的基因型为______，F₂中矮秆抗病个体的基因型为______，其中纯合子占比为______。 （2）与方案一相比，方案二的突出优点是___________。 （3）方案二中，秋水仙素处理的对象是______，处理后细胞内染色体数目加倍的原理是_____。 （4）若要缩短育种周期，同时确保获得纯合子，应优先选择哪种方案？请说明理由。 【答案】（1）DdTt、ddTt；ddTT、ddTt；1/3 （2）明显缩短育种年限，可在 1-2 年内获得纯合子 （3）单倍体幼苗；抑制纺锤体形成，导致染色体不能移向两极，细胞内染色体数目加倍 （4）优先选择方案二（单倍体育种）。理由：方案二无需连续自交筛选，可快速获得纯合子，且能避免杂交育种中杂合子逐代分离导致的时间消耗，更符合 “缩短周期” 的需求。 【解析】（1）甲（DdTt）与乙（ddtt）杂交，F₁基因型为 DdTt（高秆抗病）和 ddTt（矮秆抗病）；F₁自交后，F₂中矮秆抗病（ddT_）包括 ddTT（纯合）和 ddTt（杂合），比例为 1:2，故纯合子占 1/3。（2）杂交育种需连续自交 3-4 代淘汰杂合子，而单倍体育种通过花药离体培养 + 染色体加倍，直接获得纯合子，大幅缩短周期。（3）单倍体幼苗高度不育，需通过秋水仙素诱导染色体加倍获得可育纯合子；成熟植株处理仅局部细胞加倍，无法形成整株纯合植株。 题型03 雄性不育及三系杂交技术 1.三种雄性不育 （1）细胞质雄性不育：雄性不育的性状完全受细胞质控制，遵循母系遗传规律，可以被显性核恢复基因恢复育性。用可育的花粉授粉能正常结实，但是F1植株仍表现为雄性不育，因而不能自交结籽。 （2）细胞核雄性不育：核基因控制的雄性不育，有显性核不育和隐形核不育，大多为一对隐性基因控制，遗传方式符合孟德尔遗传定律（如图）。 （3）核质互作雄性不育：在细胞质中存在着雄性不育基因(S)和雄性可育基因(N)，雄性不育基因(S)是表现雄性不育性状的基础，若胞质有不育基因S，植物就表现雄性正常。但是，胞质基因S还受着核内的一对(或几对)恢复基因(R)或非恢复基因(r)的制约。核内的R能够使胞质不育基因S丧失作用，从而表现为雄性正常，即R具有使胞质雄性不育恢复为可育的能力，故称为恢复基因，而r则无这种作用，故称为非恢复基因。 总结：质基因：雄性可育基因（N），雄性不育基因（S）；核基因：雄性可育基因（R），雄性不育基因（r）如图所示。 2.三系杂交技术 三系杂交稻是由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。不育系(代号A)的花粉不育，这种雄性不育由细胞质基因(ms)控制，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性；保持系(代号B)能保持不育系的细胞质雄性不育性，其细胞质基因(Ms)正常可育，能够自交结实，借助保持系来繁殖不育系；恢复系(代号R)含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因—恢复基因(R)，与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势，即用恢复系给不育系传粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。如图所示： 【典例1】水稻是我国主要的粮食作物之一，提高水稻产量的一个重要途径是杂交育种，但是水稻的花非常小，人工去雄困难。研究发现水稻花粉是否可育由质基因(S、N)和核基因R(R1、R2)共同控制。S、N分别表示不育基因和可育基因，R1、R2表示细胞核中可恢复育性的基因，其等位基因r1、r2无此功能。通常基因型可表示“细胞质基因型(细胞核基因型)”。只有当细胞质中含有S基因、细胞核中r1、r2基因都纯合时，植株才表现出雄性不育性状。下列说法错误的是 (　 　) A．细胞质基因S/N随卵细胞遗传给下一代 B．杂交一中的雄性不育株不能生产杂交水稻种子 C．图中杂交一的实验，亲本中恢复系的基因型可能是N(R1R1R2R2) D．图中杂交二的实验，亲本中保持系的基因型一定是N(r1r1r2r2) 【答案】B 【解析】因为受精卵的细胞质主要由雌性生殖细胞提供，因此子一代的细胞质中遗传物质与母本一致，即细胞质基因随雌性生殖细胞遗传给下一代，这种遗传方式为细胞质遗传，A正确；根据分析可知，杂交一的实验，亲本中雄性不育系的基因型可表示为S(r1r1r2r2)，恢复系的基因型有S(R1R1R2R2)或N(R1R1R2R2)，F1基因型为S(R1r1R2r2)，为杂交水稻，故杂交一中的雄性不育株可以生产杂交水稻种子，B错误；由实验分析可知，亲本恢复系的基因型有S(R1R1R2R2)或N(R1R1R2R2)，C正确；雄性不育系的基因型为S(r1r1r2r2)，保持系能作父本产生花粉，为雄性可育，且与雄性不育系杂交后代仍为雄性不育系，说明保持系的核基因为r1r1r2r2，因此保持系的细胞质基因为N，即保持系的基因型为N(r1r1r2r2)，D正确。 【典例2】油菜是我国重要的油料作物，培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲)，但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。 (1)油菜具有两性花，去雄是杂交的关键步骤，但人工去雄耗时费力，在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常，肉眼可辨)，利用该突变株进行的杂交实验如下： ①由杂交一结果推测，育性正常与雄性不育性状受________对等位基因控制。在杂交二中，雄性不育为________性性状。 ②杂交一与杂交二的F1表型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果，判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是_______________。 (2)利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1)，供农业生产使用，主要过程如下： ①经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与_______性状整合在同一植株上，该植株所结种子的基因型及比例为__________。 ②将上述种子种成母本行，将基因型为________的品系种成父本行，用于制备YF1。 ③为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，其原因是_____________________________________。 (3)上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时(散粉前)完成，供操作的时间短，还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想：“利用某一直观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”，请用控制该性状的等位基因(E、e)及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。 【答案】(1)①一　显　②A1对A2为显性，A2对A3为显性　(2)①雄性不育　A2A3∶A3A3＝1∶1　②A1A1　③所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子，这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育 (3) 【解析】(1)①在杂交一中，具有一对相对性状的亲本杂交，后代全部表现为育性正常，且F2出现3∶1的性状分离比，可知育性正常与雄性不育性状受一对等位基因控制。在杂交二中，具有一对相对性状的亲本杂交，F1全部表现为雄性不育，且F1与品系3杂交，后代出现1∶1的性状分离比，可知雄性不育为显性性状。②杂交一中，雄性不育株(A2A2)与品系1(A1A1)杂交，F1全部表现为育性正常(即品系1的性状)，可知A1对A2为显性；杂交二中，雄性不育株(A2A2)与品系3(A3A3)杂交，F1全部表现为雄性不育，可知A2对A3为显性。 (2)①杂交二中亲本的基因型为A2A2×A3A3，可知F1的基因型为A2A3，F1中雄性不育连续与品系3(A3A3)杂交，可将品系3的优良性状和雄性不育性状整合到一起，后代中A2A3与A3A3的比例为1∶1。②将上述基因型为A2A3与A3A3的种子种成母本行，只要除去其中的育性正常植株(A3A3)后，与品系1(A1A1)杂交即可用于制备YF1。③由上面的叙述可知，母本行中含有1/2的育性正常植株(A3A3)，如果不除去，其自交后代可产生纯合子种子，A2A3与A3A3杂交也可产生A3A3的种子，这些种子都不具备杂种优势且部分雄性不育，将导致农户种植后油菜籽减产。 (3)利用基因工程，将E、e基因导入油菜细胞，并将E基因整合到A2基因所在的染色体上，e基因整合到A3所在的染色体上，使其连锁遗传，后代表现出E基因所控制的性状的个体即杂交所需的雄性不育株，可以避免因辨别失误而漏拔育性正常植株(A3A3)的情况发生。 1.面图解中甲、乙表示小麦的两个品种，A/a和B/b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育小麦新品种的过程。下列说法正确的是（　　） A．①②过程涉及杂交、自交，其遗传学原理是染色体变异 B．③过程涉及花药离体培养，培育出基因Ab的单倍体幼苗 C．④育种的方式通过提高有利变异的突变率，加速育种进程 D．⑥过程与⑦过程可用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的种子 【答案】B 【解析】①②为杂交育种，涉及杂交、自交，操作简便，但培育周期长，其原理是基因重组，A错误；③为花药离体培养，可以培育出基因Ab的单倍体幼苗，B正确；诱变育种的原理是基因突变，优点是可以提高突变率，加速育种进程，但具有多害少利性和不定向性，不能定向提高有利变异的突变率，C错误；⑦为多倍体育种，⑦多倍体育种常用适宜浓度的秋水仙素处理萌发种子或幼苗；⑥单倍体育种的过程，用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍，此过程不能处理种子（单倍体高度不育），D错误。 3.近日，太空育种鲜花入驻中国电商平台。伴随中国空间站的全面建成，将会有更多的种子进入“太空之旅”，也会诞生更多优良的新品种。下列有关叙述错误的是（　　） A．置于太空的种子比自然状态下的种子更易发生变异 B．培育三倍体无子西瓜和太空育种发生的变异类型相同 C．经“太空之旅”后，双链DNA 的嘌呤碱基与嘧啶碱基的比例不变 D．经“太空之旅”的种子，回到地球后可能不能适应现有的生存环境 【答案】B 【解析】置于太空的种子比自然状态下的种子更易发生变异，这主要是由于太空环境具有一系列与地球表面截然不同的特性，如强辐射、微重力和高真空等，这些特性能够加速种子的遗传变异过程，A正确；培育三倍体无子西瓜和太空育种发生的变异类型不同，前者是染色体变异，后者是基因突变，B错误；经“太空之旅”后，双链DNA 的嘌呤碱基与嘧啶碱基的比例不变，还是各占50%，C正确；由于太空环境与地球环境在多个方面存在显著差异，故经“太空之旅”的种子，回到地球后可能不能适应现有的生存环境，D正确。 4.在二倍体西瓜幼苗期用秋水仙素处理得到四倍体，与二倍体父本植株杂交，得到种子种下去就会长成三倍体植株，其结的西瓜是无子的。下列相关叙述错误的是（    ） A．秋水仙素主要是通过抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成 B．三倍体西瓜无子的原因是其减数分裂时联会紊乱 C．与二倍体西瓜相比，三倍体西瓜的果实较大，糖类等营养物质的含量更多 D．由于三倍体西瓜无子，因此该变异类型属于不可遗传的变异 【答案】D 【解析】秋水仙素主要是通过抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A正确；三倍体西瓜无子的原因是含有三个染色体组，减数分裂时联会紊乱，B正确；与二倍体西瓜相比，三倍体西瓜的果实较大，糖类等营养物质的含量更多，这也是多倍体的一个优点，C正确；三倍体无子西瓜，遗传物质发生改变（染色体数目改变），属于可遗传变异，D错误。 4.小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交，受精卵排除玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种，育种流程如图所示，数字表示过程。下列分析正确的是(　 　) A．培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理 B．过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗 C．过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种 D．筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离 【答案】C 【解析】过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理，过程②人工诱导并筛选获得新性状(抗赤霉病)利用了基因突变的原理，A错误；过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗，含三个染色体组的单倍体小麦不会产生种子，B错误；过程②通过人工诱导基因突变以期获得抗赤霉病性状的基因，因为基因突变具有不定向性，因此可用接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件，选择出抗赤霉病小麦品种，C正确；筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种遗传物质有差异，但还没产生生殖隔离，D错误。 5.我国科学家利用二倍体葡萄“喜乐”与四倍体葡萄“巨峰”杂交，选育出三倍体葡萄新品种“沪培1号”。下列关于该新品种的叙述错误的是（    ） A．获得该品种的方法是多倍体育种 B．开花时形成的配子多数可育 C．减数分裂会出现联会紊乱 D．其果实具有无籽等优点 【答案】B 【解析】利用二倍体葡萄与四倍体葡萄杂交，选育出三倍体葡萄，依据的原理是染色体数目变异，育种方法是多倍体育种，A正确；三倍体葡萄新品种“沪培1号”因为原始生殖细胞中有三套染色体组，减数分裂时出现联会紊乱，一般不能形成可育的配子，B错误，C正确；由于三倍体不能产生可育的配子，因而其果实具有无籽等优点，D正确。 6.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 ( ) 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 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 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 【答案】D 【解析】S (rr)（母本，细胞质 S）×S (RR)（父本，核基因 RR），F₁基因型为 S (Rr)，表现为可育，说明 S (RR) 的核基因 R 能恢复不育性，A 正确；S (rr)（母本，细胞质 S）×N (rr)（父本，核基因 rr），F₁基因型为 S (rr)，仍为雄性不育，说明 N (rr) 能保持不育性传递，B 正确；S (Rr) 自交，细胞质均为 S，核基因后代为 RR、Rr、rr：①S (rr)（雄性不育系）、②S (RR)（恢复系）、③S (Rr)（可育），无保持系（需细胞质 N + 核 rr），C 正确；N (Rr) 自交，细胞质均为 N，核基因后代为 RR、Rr、rr：①N (rr)（保持系）、②N (RR)（恢复系）、③N (Rr)（可育），无雄性不育系（需细胞质 S + 核 rr），D 错误。 7.基因型为AA的二倍体西瓜植株经不同育种途径可获得植株甲、乙和丙。植株甲是三倍体，植株乙是二倍体，植株丙是单倍体，①~⑦表示各种处理方法。下列说法不正确的是（    ） A．过程①⑦可使用秋水仙素处理幼苗 B．植株甲、乙、丙均存在两种基因型 C．过程②③的基因突变仍具不定向性 D．过程④⑥均有雌雄配子随机结合 【答案】A 【解析】过程①可用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍；由题意知，经过程⑦所得个体为单倍体，故该过程是花药离体培养过程，不需要用秋水仙素处理，A错误；植株甲为AAAA和Aa的杂交子代基因型有AAA和AAa两种；植株乙是Aa和aa的杂交子代，基因型有Aa和aa两种；植株丙是Aa经花药离体培养的子代，基因型有A和a两种，B正确；基因突变的特点是不定向性，C正确；过程④⑥均为杂交，故均有雌雄配子随机结合，D正确。 8.科研人员以二倍体植物甲、乙两品种为材料培育新品种，流程如图所示。下列叙述正确的是( 　) A．植株丙与F1相比，茎秆粗壮、叶片和果实较大，但其蛋白质含量较低 B．获得植株丁的过程中染色体加倍的处理方法只能是低温处理 C．植株戊的细胞中最多具有6个染色体组 D．植株丙和植株丁的育种原理相同，植株丙和植株丁没有生殖隔离 【答案】C 【解析】植株丙是多倍体，多倍体的茎秆粗壮、叶片和果实较大，相应糖类和蛋白质含量有所增加，A错误；获得植株丙和丁的方式除了低温处理外，还可以用秋水仙素处理，B错误；植株丙是四倍体，有4个染色体组，植株丁是二倍体，有2个染色体组，所以植株戊是三倍体，有3个染色体组，在有丝分裂后期细胞中可以多达6个染色体组，C正确；植株丙和植株丁的育种方式分别是多倍体育种和单倍体育种，育种原理都是染色体数目变异，由于植株丙和植株丁的杂交后代为三倍体，高度不育，故植株丙和植株丁出现了生殖隔离，D错误。 9.香蕉（2N=22）是一种营养含量极高的水果，其果实不丰满（A）对果实丰满（a）为显性，无病斑（B）对有病斑（b）为显性。两对基因分别位于两对同源染色体上，下图利用品种甲（AABB）和乙（aabb）通过三种育种方法（I—Ⅲ）培育纯合优良品种果实丰满无病斑（aaBB）的过程： (1)作物育种依据的是遗传学的相关原理，图示过程为可遗传变异在香蕉培育过程中的应用。育种工作者常通过花药离体培养获得aB的单倍体植株，再通过方法I获得具有优良性状的植株，方法I的原理为 ，其优点是 （答出1点即可）。 (2)在农业生产上一般不采用方法Ⅲ的原因是 。 (3)运用方法Ⅱ培育优良品种时，先将F1（AaBb）植株自交获得子代（F2），F2中出现优良性状果实丰满无病斑植株，为获得稳定遗传的性状。下一步应 。 (4)方法IV是常见的无籽香蕉培育的过程，④过程需用 处理植株幼苗以获得多倍体香蕉丁，丁的特点为 ；植株戊 （填“可育”或“不可育”），请说明原因 。 【答案】(1)染色体数目变异 明显缩短育种年限 (2)基因突变具有不定向性和低频性，不易获得目的植株 (3)继续自交，淘汰不良性状，直至不再出现性状分离 (4)秋水仙素 茎秆粗壮，果实中糖类和蛋白质含量高（答到1点即可，其他合理答案也可） 不可育 减速分裂时联会紊乱，无法形成正常生殖细胞，不可育 【解析】（1）方法I为单倍体育种，原理是染色体数目变异，单倍体育种是指花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍，优点是明显缩短育种年限。 （2）方法Ⅲ为诱变育种，其原理是基因突变，基因突变具有不定向性和低频性，不易获得目的植株，因此在农业生产上一般不采用方法Ⅲ（诱变育种）。 （3）方法Ⅱ是杂交育种，在培育优良品种时，先将F1（基因型为AaBb）植株自交获得子代（F2），其中出现优良性状果实丰满无病斑植株aaB_，可以将果实丰满无病斑植株连续自交，直到不发生性状分离，即获得了稳定遗传的优良品种。 （4）方法IV为多倍体育种，④过程需用秋水仙素处理植株幼苗以获得多倍体香蕉丁，秋水仙素能抑制有丝分裂时纺锤丝的形成，导致染色体数目加倍。丁为多倍体植株，多倍体植株的优点是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。植株戊在减速分裂时联会紊乱，无法形成正常生殖细胞，因此植株戊不可育。 10.水稻的雄蕊是否可育由细胞核和细胞质基因共同决定。水稻细胞核中雄性可育、不育基因分别为R、r，细胞质中雄性可育、不育基因分别为N、S，这四种基因中，R抑制S的表达，仅含有S和r基因的水稻表现为雄性不育。袁隆平院士的三系杂交水稻法（如下图所示）由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。不育系A的雄蕊不育，保持系B能自交结实，它的细胞质基因可育也可保持不育系A的雄性不育。恢复系R与不育系A杂交产生的杂交稻F1正常可育且具有杂种优势。由于F1的子代会发生性状分离，种植F1后不再使用，需每年利用不育系制备 F1。 （1）在培育杂交水稻时，选育雄性不育植株的目的是 ______。（答出1点） （2）繁殖不育系时，不育系A只能做 ______（填“父本“或“母本“）；不育系与恢复系间行种植并单行收获的原因是 ______。 （3）由上图可知，若三系杂交稻中不育系的基因型表示为S（rr），则保持系的基因型为 ______，恢复系的基因型为 ______。 （4）在三系法杂交育种中，选育恢复系非常关键。研究人员发现几株性状优良、纯度高但不含R基因的水稻植株（D），现利用基因工程的技术将两个R基因导入不同的植株D中来培育恢复系，为确定R基因导入的结果，研究人员的思路是将植株D作为亲本与不育系混合种植，单株收获不育系植株所结种子后，再种植并统计后代的育性情况及其数量比例，请依据上述思路完善结果分析： ①若后代雄性不育植株：雄性可育植株=1：1，则说明两个R导入到保持系D的一条染色体上。 ②若 ______，则说明两个R导入到保持系D的一对同源染色体上。 ③若 ______，则说明两个R导入到保持系D的非同源染色体上。 【答案】（1）省去人工去雄（降低人工成本） （2）母本     间行种植易于不育系与恢复系之间杂交，单行收获可以分别获得恢复系和杂交种 （3）N（rr）     N（RR）或s（RR） （4）后代植株均为雄性可育植株       后代雄性不育植株：雄性可育植株=1：3  【解析】（1）在培育杂交水稻时，为省去人工去雄（降低人工成本，提高种子质量），需要选育雄性不育植株。 （2）线粒体、叶绿体中含有DNA，细胞质不育基因可能存在于线粒体、叶绿体中。由于不育系 A的花粉不育，繁殖不育系时，不育系A只能做母本；不育系与恢复系间行种植并单行收获是因为间行种植易于不育系与恢复系之间杂交，单行收获可以分别获得恢复系和杂交种。 （3）保持系能够保持不育系，其细胞质中含有可育的N基因，因此为N（rr）；恢复系含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因恢复基因（R），其还能保持杂交优势，其一定为纯合子，因此其基因型为N（RR）或s（RR）。 （4）②若两个R导入到保持系D的一对同源染色体上，则植株D产生配子为R，植株D作为亲本与不育系S（rr）混合种植，单株收获不育系植株所结种子的基因型为S（Rr），即后代植株均为雄性可育植株。 ③若两个R导入到保持系D的非同源染色体上，则植株D产生配子为RR：RO：OO=1：2：1，与植株D作为亲本与不育系S（rr）混合种植，单株收获不育系植株所结种子的基因型为S（RrRO）：S（RrOO）：S（OOrO）=1：2：1，即后代雄性不育植株：雄性可育植株=1：3。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $