2025屆高考生物二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試板塊四遺傳學(xué)與進(jìn)化論命題最前沿十雄性不育及三系法雜交水稻

[命題最前沿十]雄性不育及三系法雜交水稻三系雜交水稻是我國(guó)研究應(yīng)用最早的雜交水稻，由不育系、保持系、恢復(fù)系三種水稻培育而成。不育系的花粉不育，這種雄性不育由細(xì)胞質(zhì)基因(ms)控制，不育系為生產(chǎn)大量雜交種子提供了可能性。保持系能保持不育系的細(xì)胞質(zhì)雄性不育性，其細(xì)胞質(zhì)基因(Ms)正?？捎?，能夠自交結(jié)實(shí)，借助保持系來(lái)繁殖不育系?；謴?fù)系(代號(hào)R)含有能恢復(fù)細(xì)胞質(zhì)雄性不育性的核基因——恢復(fù)基因(Rf)，與不育系雜交產(chǎn)生的三系雜交稻正?？捎揖哂须s種優(yōu)勢(shì)，即用恢復(fù)系給不育系授粉來(lái)生產(chǎn)雄性恢復(fù)且有優(yōu)勢(shì)的雜交稻。三系法雜交水稻系統(tǒng)1．(2024·廣東選擇考)雄性不育對(duì)遺傳育種有重要價(jià)值。為獲得以莖的顏色或葉片形狀為標(biāo)記的雄性不育番茄材料，研究者用基因型為AaCcFf的番茄植株自交，所得子代的部分結(jié)果見(jiàn)圖。其中，控制紫莖(A)與綠莖(a)、缺刻葉(C)與馬鈴薯葉(c)的兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳，雄性可育(F)與雄性不育(f)為另一對(duì)相對(duì)性狀，3對(duì)性狀均為完全顯隱性關(guān)系。下列分析正確的是(C)A．育種實(shí)踐中缺刻葉可以作為雄性不育材料篩選的標(biāo)記B．子代的雄性可育株中，缺刻葉與馬鈴薯葉的比例約為1∶1C．子代中紫莖雄性可育株與綠莖雄性不育株的比例約為3∶1D．出現(xiàn)等量綠莖可育株與紫莖不育株是基因突變的結(jié)果解析：根據(jù)綠莖株中絕大多數(shù)雄性不育，紫莖株中絕大多數(shù)雄性可育，可推測(cè)綠莖基因a和雄性不育基因f位于同一條染色體上，紫莖基因A和雄性可育基因F位于同一條染色體上，由子代雄性不育株中缺刻葉∶馬鈴薯葉≈3∶1可知，缺刻葉基因(C)與馬鈴薯葉基因(c)位于另一對(duì)同源染色體上。因此綠莖可以作為雄性不育材料篩選的標(biāo)記，A錯(cuò)誤；控制缺刻葉(C)、馬鈴薯葉(c)與控制雄性可育(F)、雄性不育(f)的兩對(duì)基因位于兩對(duì)同源染色體上，因此，子代雄性可育株中，缺刻葉與馬鈴薯葉的比例約為3∶1，B錯(cuò)誤；由于基因A和基因F位于同一條染色體上，基因a和基因f位于同一條染色體上，子代中紫莖雄性可育株與綠莖雄性不育株的比例約為3∶1，C正確；出現(xiàn)等量綠莖可育株與紫莖不育株是減數(shù)分裂Ⅰ前期同源染色體非姐妹染色單體間互換的結(jié)果，D錯(cuò)誤。2．水稻(2n＝24)是一種熱帶起源的禾本科作物，開(kāi)兩性花，為雌雄同株。三系雜交水稻是我國(guó)研究應(yīng)用最早的雜交水稻，具有高產(chǎn)的優(yōu)良性狀。三系雜交水稻由不育系、保持系、恢復(fù)系三種水稻培育而成：雄性不育系(花粉敗育，但雌蕊正常)的基因型為S(rr)，其中S為細(xì)胞質(zhì)基因，r為細(xì)胞核基因；保持系基因型為N(rr)，與雄性不育系雜交后代仍為S(rr)；恢復(fù)系基因型為N(RR)，與雄性不育系雜交可以使其后代恢復(fù)為雄性可育?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)水稻基因組計(jì)劃需測(cè)定________條染色體上的DNA序列。水稻根尖細(xì)胞有絲分裂后期，細(xì)胞中的染色體組數(shù)為_(kāi)_______，同源染色體對(duì)數(shù)為_(kāi)_______。(2)不育系的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)都含有決定雄蕊是否可育的基因，其中細(xì)胞核的可育基因用R表示，不育基因用r表示，細(xì)胞質(zhì)中的可育基因用N表示，不育基因用S表示，則水稻細(xì)胞中與育性相關(guān)的基因型有________種，R能夠抑制S的表達(dá)，則S(Rr)的表型為_(kāi)_______。(3)科研人員發(fā)現(xiàn)非溫敏雄性不育系(不育性不會(huì)隨日照的長(zhǎng)短而發(fā)生變化)ee品系，科研人員將連鎖的三個(gè)基因M、P和H(P基因是與花粉代謝有關(guān)的基因，H基因?yàn)榧t色熒光蛋白基因)與Ti質(zhì)粒連接，構(gòu)建____________________，轉(zhuǎn)入雄性不育水稻植株細(xì)胞中，獲得轉(zhuǎn)基因植株，自交后代中紅色熒光植株占一半，據(jù)此推測(cè)M、P、H基因在育種過(guò)程中的功能為_(kāi)__________________________________________。解析：(1)水稻體細(xì)胞中有24條染色體，沒(méi)有性染色體之分，因此水稻基因組計(jì)劃應(yīng)測(cè)定12條染色體上的DNA序列。水稻根尖細(xì)胞有絲分裂后期，染色體的著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，由24條變成48條，同源染色體數(shù)目也加倍，每種同源染色體變成4條，所以細(xì)胞中的染色體組數(shù)也由2個(gè)變成4個(gè)，同源染色體對(duì)數(shù)也由12對(duì)變成24對(duì)。(2)水稻細(xì)胞中與育性相關(guān)的基因型有3×2＝6(種)，即N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr)。其中R和N為可育基因，r和S為不育基因；R能夠抑制S的表達(dá)，故只有S(rr)表現(xiàn)為雄性不育，其他均為可育，則S(Rr)的表型為雄性可育。(3)科研人員將連鎖的三個(gè)基因M、P和H與Ti質(zhì)粒連接，構(gòu)建基因表達(dá)載體，轉(zhuǎn)入雄性不育水稻植株細(xì)胞中，獲得轉(zhuǎn)基因植株，自交后代中紅色熒光植株占一半，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因植株是雄性可育，且后代含H基因的個(gè)體占一半，據(jù)此推測(cè)，轉(zhuǎn)入的基因使ee品系恢復(fù)育性。所以結(jié)合題意可推測(cè)M、P、H基因在育種過(guò)程中的功能分別是M基因可使非溫敏雄性