2023届高三生物三轮复习专题水稻不育微专题

微专题水稻不育系学案

资料1：水稻的杂种表现为生长和产量的优势，但水稻雌雄同花，一般是自花传粉，一株水稻有很多水稻花，一朵水稻花有6个雄蕊，通常种植情况下，水稻为簇生

，很难实施人工杂交，袁隆平等成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生稻中

找到了雄性不育植株。科学研究已证明水稻雄性的育性是由细胞核基因和细胞质基因共同控制的。

雄性不育：花药或花粉不能正常发育的现象。一旦形成，是可遗传。雄性不育的植株，雌蕊能正常发育。

【思考】资料1探究问题：

1）杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象称为杂种优势。而水稻就具有

杂种优势,水稻的有杂种优势在表现出来？

2）大面积种植的情况下，通过人工去雄，来实现异花授粉(杂交），基本上做不到原因是？3）雄性不育植株在杂交育种中的优点是____________________________ 它可以做 .

考点一：以细胞质雄性不育系为遗传工具的三系法杂交水稻

资料2：水稻存在雄性不育基因：其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性，是存在于细胞核中的一对等位基因；N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因；只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时，个体才表现为雄性不育。

【思考】

2.若要使雄性不育系恢复育性并产生杂种优势，可以选择什么基因型的品系与之杂交？

3. 若要使雄性不育系不断繁殖，（让雄性不育系的后代，既保持雄性不育的特性，又能产生不育系种子），可以选择什么基因型的品系与之杂交？

【典例1】不育系的产生是基因突变的结果，在细胞核和细胞质中都含有决定雄蕊是否可育的基因（如右图）。其中细胞核中的不育基因用r表示，可育基因用R表示，且R对r显性；细胞质中的不育基因用S表示，可育基因用N表示。

（1）上述细胞质与细胞核可组成__ 种基因型的细胞。四种基因的关系中，R能够抑制S的表达，即基因型为S(RR)的水稻表现为________；当细胞质基因为N时，无论细胞核中含有可育基因还是不育基因，植株都表现为雄性可育，所以雄性不育系的基因型为________________。

2）现有与育性有关细胞核基因纯合的四个品系水稻：N（R R）、S（R R）、N（r r）和S（r r）。①上述四个品系的水稻，也携带着某些其他利于增产的优良性状基因，通过杂交可进一步获得具有杂种优势的种子。请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提出获得杂交种子用于大田生产的最佳方案。②由于雄性不育系不能通过自交的方式得以保持（延续），用于之后的杂交育种，请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提供保持不育系以用于育种的解决方案。

【过渡】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

考点二：以细胞核雄性不育系为工具的二系杂交水稻

命题点一：光敏型核雄性不育。

资料3：研究者培育出光温敏型雄性不育系，其育性受一对隐性核基因（ee）控制而与细胞质无关。该品系水稻在长日照、高于临界温度（23o C）时表现为雄性不育；而在短日照、低于临界温度时表现为雄性可育。

思考：依据以上资料，请提出获得杂交种子用于大田生产和保持雄性不育的合理方案。

【典例2】两用核不育系水稻（夏季长日照、高温条件下，表现为雄性不育；秋季短日照、低温条件下，恢复育性可以自交产生籽粒）在农业上与正常水稻杂交，用于生产高产杂交水稻。

℃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 _____________________________________________。（2）用A与H（正常水稻）获得两用核不育系水稻A和持续培育高产水稻的方法是______。（用遗传图解表示并标明适用的温度条件）

（3）在两用核不育系大田中偶然发现一株黄叶突变体X。

①将突变体X与正常水稻H杂交得F1均为绿叶，F1自交得F2群体中绿叶、黄叶之比为3：1。由以上可以推测，自然黄叶突变体X的黄叶性状由______基因控制，这一对叶色基因的遗传符合基因的_________________定律。

②为确定控制黄叶基因的位置，选用某条染色体上的两种分子标记（RM411和WY146），分别对F2的绿色叶群体的10个单株（10G）和黄色叶群体10个单株（10Y）进行PCR，之后对所获得的DNA进行电泳，电泳结果可反映个体的基因型。M为标准样品，结果如下图所示。从上图可以看出，每图中10G个体中的基因型为______种，其中_______（填写“图1”或“图2”）的比例与理论比值略有不同，出现不同的最可能原因是__________________。每图中10Y的表现均一致，说明两个遗传标记与黄叶基因在染色体上的位置关系

是______________________。

（4）与普通两用核不育系相比，利用此自然黄叶突变体培育出的黄叶两用核不育系在实际

生产中应用的优势是______________。

命题点二：不受光影响的核雄性不育核雄性不育

【典例3】水稻的雄性不育受一组复等位基因MsA、MsN和Msch控制，其中MA和Msch控制

可育，MsN控制不育。现有雄性不育植株甲和基因型为MsAMsA的植株乙杂交，F1植株全部表现为雄性可有，F1自交后代中雄性不育植株占。下列说法正确的是（）

A．甲的基因型为MsNMsN，F1植株均为杂合子

B．这三个基因的显隐性关系为MsA＞Msch＞MsN

C．F1自交后代雄性可育植株中纯合子所占的比例为 1/3

D．若让F1不同基因型的植株杂交，则子代中雄性不育植株占 1/4

【变式训练1】水稻是我国主要的粮食作物之一，它是自花传粉的植物。提高水稻产量的一个重要途径是利用杂交种（F1）的杂种优势，即F1的性状优于双亲的现象。

（1）雄性不育水稻突变体S表现为花粉败育。在制种过程中，利用不育水稻可以省略去雄操作，极大地简化了制种程序。

①将突变体S与普通水稻杂交，获得的F1表现为可育，F1中可育与不育的植株数量比约为3 ：1，说明水稻的育性由_______对等位基因控制，不育性状为____性状。

②研究人员发现了控制水稻光敏感核不育的基因pms3，该基因并不编码蛋白质。为研究突变体S的 pms3基因表达量和花粉育性的关系，得到如表4 和图3结果（用花粉可染率代表花粉的可育性）。

表1不同光温条件下突变体S的花粉可染率（％）

短日低温短日高温长日低温长日高温

不同光温条件下突变体S的pms3基因表达量差异

该基因的表达量指的是_________的合成量。根据实验结果可知，pms3基因的表达量和花粉育性关系是_________。

突变体S的育性是可以转换的，在 _______条件下不育，在_______条件下育性最高，这说明_______。

3）结合以上材料，请设计培育水稻杂交种并保存突变体S的简要流程∶。（4分）

【答案】1对隐性②RNA 花粉育性变化与pms3基因的表达量呈现正相关（pms3基因的表达量越高，花粉育性越高）

长日高温短日高温表现型是基因与环境共同作用的结果

在长日高温条件下，以突变体S为母本，与普通水稻杂交，收获S植株上所结的种子即为生产中所用的杂交种。

在短日低温条件下，使突变体S自交，收获种子，以备来年使用。

考点3：以遗传工程雄性不育系为遗传工具

【典例4】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