高考生物遗传——水稻雄性不育专题练习(含答案)

高考生物遗传——水稻雄性不育专题
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。

以下是有关杂交水稻的研究，请回答问题。

（1）水稻是雌雄同株两性花的植物，杂交实验中，为了防止母本须进行人工去雄。

水稻的花非常小，人工操作难以实现。

后来，科学家在自然界发现了雄性不育（雄蕊不能产生可育花粉）的水稻植株，其在杂交时只能做，这就免除了人工去雄的工作，因此作为重要工具用于水稻杂交育种。

（2）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。

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。

（3）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。

获得杂交种的遗传图解：保持不育系的遗传图解：
（4）由于上述育种方案还存在一些不足，比如，有些虽表现出很强的杂种优势，但结实率低。

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。

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。

（5）水稻杂交种具有杂种优势，但杂种后代会发生，无法保持其杂种优势，导致每年需要重新制种。

为解决每年制种的繁琐问题，请提出新的设想。

（1）自交（自花传粉）母本
（2）六雄性可育 S(rr)
（3）
获得杂交种的遗传图解：
恢复系♂N(RR) ×不育系♀S(rr)
↓
杂交种用于生产
♀/♂ S(Rr) 保持不育系的遗传图解：
保持系♂N(rr) ×不育系♀S(rr)
↓
不育系
S(rr)
（4）秋季（短日照、低于临界温度）光温敏型雄性不育系表现为可育，可自交产生不育系。

（夏季（长日照、高于临界温度）光温敏型雄性不育系（ee）与正常可育品系（）杂交，获得杂交种用于大田生产）（5）性状分离无融合生殖（略）
2.水稻的雄性不育植株是野生型水稻的隐性突变体（正常基因M突变为m）。

雄性不育植株不能产生可育花粉，但能产生正常雌配子。

（1）水稻的花为两性花，自花授粉并结种子。

在杂交育种时，雄性不育植株的优点是无需进行____________，大大减轻了杂交操作的工作量。

（2）我国科研人员将紧密连锁不发生交换的三个基因M、P和R（P是与花粉代谢有关的基因，R为红色荧光蛋白基因）与Ti质粒连接，构建____________，通过____________法转入雄性不育水稻植株细胞中，获得转基因植株，如下图所示。

（3）向雄性不育植株转入M基因的目的是让转基因植株____________。

转基因植株自交后代中，雄性不育植株为____________荧光植株，由无荧光植株和红色荧光植株的性状分离比为____________分析， P基因的功能是__________。

（4）雄性不育植株不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代，而育种工作者构建出的转基因植株的特点是____________。

（5）以转基因植株自交产生的雄性不育植株作为母本，以其他水稻品种为父本进行杂交，获得杂交稻。

转基因植株中的M、P和R基因不会随着这种杂交稻的花粉扩散，这是由于转基因植株____________，因此保证了雄性不育植株和杂交稻不含M、P和R基因。

28.（1）去雄（2）重组DNA 农杆菌转化
（3）雄配子可育无 1:1 使带有P基因的花粉败育
（4）自交后既产生雄性不育植株，用于育种，也可产生转基因植株用于保持该品系
（5）紧密连锁的M、P和R基因不会发生交换（即M、R基因不会出现在没有P基因的花粉中）；而且含有P基因的花粉是失活的
3.水稻是我国主要的农作物之一。

两用核不育系水稻（夏季高温条件下，表现为雄性不育；秋季低温条件下，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。

（1）现有两个两用核不育系的水稻，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_______℃，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
_______。

【答案】 (1). 23.3 (2). 不育起点温度越低，授粉时出现雄性可育的情况越少，不易出现自交和杂交种混
杂的现象 (3). (4). 隐性 (5). 分离
(6). 2 (7). 图 1 (8). 待测样本数少 (9). 位于同一条染色体上 (10). 在苗期可筛选出杂交种中混有的自交种
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可使雄性不育个体恢复育性。

通过转基因技术将基因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的个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如下图所示。

基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。

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。

请回答问题:
(1)基因型为mm的个体在育种过程中作为(父本、母本)，该个体与育性正常的非转基因个体杂交，子代可能出现的因型为。

(2)上图所示的转基因个体自交得到F1，请写出遗传图解。

(3)F1中雄性可育(能产生可育雌、雄配子)的种子颜色为。

(4)F1个体之间随机授粉得到种子，快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方法是。

5.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）杂交种虽然具有杂种优势，却只能种植一代，其原因是，进而影响产量。

为了获得杂交种，需要对去雄，操作极为繁琐。

（2）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，F2中可育与不育的植株数量比约为3∶1，说明水稻的育性
由等位基因控制，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，得到如下结果（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（％）
图1 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：。

答案：（18分，除特殊说明外，每空2分）
（1）F1自交后代会发生性状分离现象母本
（2）①1对（1分）隐性（1分）
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（1分）短日低温（1分）表现型是基因与环境共同作用的结果
（3）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。

（4分）
6.杂交水稻是我国对当代世界农业的巨大贡献，在实际种植过程中体现了巨大的杂种优势。

（1）杂交水稻自交后代会产生性状分离，其原因是杂交水稻在减数分裂过程中发生了________的分离，导致其品质下降，因此不可直接留种。

（2）传统的杂交水稻制种过程中，需要选择花粉败育的品种（不育系）作为母本，这样可以避免自花受粉。

为了
解决不育系的获得和保持问题，科研人员做了如下研究：
①水稻的雄性可育是由N基因决定的，人工诱变处理野生型水稻，最终获得基因型为nn的雄性不育植株。

让该
植株与野生纯合水稻杂交，得到的F1代________（可育/不可育）。

②为快速筛选可育种子与不育种子，科研人员将基因N、花粉败育基因M（只在配子中表达）、红色荧光蛋白基因
R一起构建重组Ti质粒，可采用________法将其导入雄性不育植株（nn）细胞中，获得雄性可育杂合体转基因植株（已知N-M-R所在区段不发生交叉互换）。

该植株自交得到的种子中红色荧光：无荧光=________。

选择________种子种植自交，可继续获得不育类型。

（3）科研人员尝试让杂交水稻通过无性繁殖产生种子，解决留种繁殖问题。

①研究发现，来自卵细胞中B基因的表达是启动受精卵发育成胚胎的必要条件，机制如下图所示：
据图分析，敲除精子中B基因后，则受精卵中来自卵细胞的B基因________。

若让卵细胞中的B基因表达，该卵细胞可直接发育为________植株，因其不可育则不能留种繁殖。

②科研人员发现敲除杂交水稻中控制减数分裂的R、P、O三个关键基因，利用MiMe技术使其卵原细胞以有丝分
裂方式产生“卵细胞”，则获得的“卵细胞”与杂交水稻基因型________。

③基于上述研究，请你设计杂交水稻保持杂种优势适宜留种繁殖的方案：________。

答案：
（1）等位基因
（2）①可育
②农杆菌转化（基因枪）1:1 红色荧光
（3）①不能表达单倍体②一致
③敲除杂交水稻中控制减数分裂的三个关键基因，同时让该水稻卵细胞中B基因表达（B蛋白），以此获得种
子。