2023微專題水稻不育系情境導入資料：水稻的雜種表現為生長和產量的優勢，但水稻雌雄同花，一般是自花傳粉，一株水稻有很多水稻花，一朵水稻花有6個雄蕊，通常種植情況下，水稻為簇生，很難實施人工雜交，袁隆平等成功培育出高產雜交水稻的關鍵是在野生稻中找到了雄性不育植株。科學研究已證明水稻雄性的育性是由細胞核基因和細胞質基因共同控制的。雄性不育：花藥或花粉不能正常發育的現象。一旦形成，是可遺傳。雄性不育的植株，雌蕊能正常發育。探究問題資料1探究問題：（1）雜合體在一種或多種性狀上優于兩個親本的現象稱為雜種優勢。而水稻就具有雜種優勢,水稻的有雜種優勢在

表現出來？<</m>（2）大面積種植的情況下，通過人工去雄，來實現異花授粉(雜交），基本上做不到原因是？但水稻雌雄同花，一般是自花傳粉，一株水稻有很多水稻花，一朵水稻花有6個雄蕊，通常種植情況下，水稻為簇生，很難實施人工雜交（3）雄性不育植株在雜交育種中的優點是____________________________ 它可以做

.減少了去雄這一步繁雜的操作F1母本考點一：以細胞質雄性不育系為遺傳工具的三系法雜交水稻資料2：水稻存在雄性不育基因：其中R(雄性可育)對r(雄性不育)為顯性，是存在于細胞核中的一對等位基因；N(雄性可育)與S(雄性不育)是存在于細胞質中的基因；只有細胞質和細胞核中均為雄性不育基因時，個體才表現為雄性不育。思考：1.請寫出水稻植株與該性狀相關的所有基因型2.若要使雄性不育系恢復育性并產生雜種優勢，可以選擇什么基因型的品系與之雜交？3.

若要使雄性不育系不斷繁殖，（讓雄性不育系的后代，既保持雄性不育的特性，又能產生不育系種子），可以選擇什么基因型的品系與之雜交？S(RR)S(Rr)S(rr)N(RR)N(Rr)N(rr)N(RR)或者S（RR）N(rr)恢復系保持系S(rr)不育系三系是指恢復系——N（RR）或S（RR）、保持系——N（rr）和不育系。恢復系和保持系可以通過自交得以保持。注意：細胞質雄性不育∶表現為母體遺傳、花粉敗育和雌穗正常。可以被顯性核恢復基因恢復育性。【典例1】不育系的產生是基因突變的結果，在細胞核和細胞質中都含有決定雄蕊是否可育的基因（如右圖）。其中細胞核中的不育基因用r表示，可育基因用R表示，且R對r顯性；細胞質中的不育基因用S表示，可育基因用N表示。（1）上述細胞質與細胞核可組成__種基因型的細胞。四種基因的關系中，R能夠抑制S的表達，即基因型為S(RR)的水稻表現為________；當細胞質基因為N時，無論細胞核中含有可育基因還是不育基因，植株都表現為雄性可育，所以雄性不育系的基因型為________________。可育S（rr）6（2）現有與育性有關細胞核基因純合的四個品系水稻：N（RR）、S（RR）、N（rr）和S（rr）。①上述四個品系的水稻，也攜帶著某些其他利于增產的優良性狀基因，通過雜交可進一步獲得具有雜種優勢的種子。請你選出相應的親本，以遺傳圖解的形式，提出獲得雜交種子用于大田生產的最佳方案。②由于雄性不育系不能通過自交的方式得以保持（延續），用于之后的雜交育種，請你選出相應的親本，以遺傳圖解的形式，提供保持不育系以用于育種的解決方案。考點一：以細胞質雄性不育系為遺傳工具的三系法雜交水稻（2）現有與育性有關細胞核基因純合的四個品系水稻：N（RR）、S（RR）、N（rr）和S（rr）。①上述四個品系的水稻，也攜帶著某些其他利于增產的優良性狀基因，通過雜交可進一步獲得具有雜種優勢的種子。請你選出相應的親本，以遺傳圖解的形式，提出獲得雜交種子用于大田生產的最佳方案。②由于雄性不育系不能通過自交的方式得以保持（延續），用于之后的雜交育種，請你選出相應的親本，以遺傳圖解的形式，提供保持不育系以用于育種的解決方案。注意：雄性不育系產生的一個重要原因是核質不協調；考點一：以細胞質雄性不育系為遺傳工具的三系法雜交水稻

1973年，湖北省沔陽縣原種場石明松在粳稻品種“農墾58”中發現了自然不育株。經過多年的研究，發現該材料的不育性受細胞核內一對隱性主基因控制(也受一些修飾基因的影響)，而且這種不育性隨日照的長短而發生變化，即在夏季長日照條件下，表現為雄性不育，在秋季短日照條件下雄性又正常可育，可以自交結實。也就是說，該材料的雄蕊育性對光照反應敏感，因此稱為光敏型核雄性不育。考點二：以細胞核雄性不育系為工具的二系雜交水稻資料3：研究者培育出光溫敏型雄性不育系，其育性受一對隱性核基因（ee）控制而與細胞質無關。該品系水稻在長日照、高于臨界溫度（23oC）時表現為雄性不育；而在短日照、低于臨界溫度時表現為雄性可育。思考：依據以上資料，請提出獲得雜交種子用于大田生產和保持雄性不育的合理方案。

秋季（短日照、低于臨界溫度）光溫敏型雄性不育系表現為可育，可自交產生不育系。（夏季（長日照、高于臨界溫度）光溫敏型雄性不育系（ee）與正常可育品系（EE）雜交，獲得雜交種用于大田生產）命題點一：光敏型核雄性不育。【典例2】兩用核不育系水稻（夏季長日照、高溫條件下，表現為雄性不育；秋季短日照、低溫條件下，恢復育性可以自交產生籽粒）在農業上與正常水稻雜交，用于生產高產雜交水稻。（1）（1）現有兩個兩用核不育系的水稻，其雄性不育的起點溫度分別為23.3℃和26℃。在制備高產水稻雜交種子時，由于大田中環境溫度會有波動，應選用雄性不育起點溫度為______℃的品系，原因是_____________________________________________。（2）用A與H（正常水稻）獲得兩用核不育系水稻A和持續培育高產水稻的方法是______。（用遺傳圖解表示并標明適用的溫度條件）

不育起點溫度越低，受粉時出現雄性可育的情況越少，不易出現自交和雜交種混雜的現象P♀A╳♂AP♀A╳♂H

↓低溫條件

↓高溫條件

收獲F1種子（獲得A水稻）

收獲A植株所結種子（即為高產水稻）注意：雄性不育個體無法自交，到秋季低溫短日照情況下，就能自交；在夏季高溫長日照與可育純合雜交得到雄性不育個體；考點二：以細胞核雄性不育系為工具的二系雜交水稻命題點一：光敏型核雄性不育。（3）在兩用核不育系大田中偶然發現一株黃葉突變體X。①將突變體X與正常水稻H雜交得F1均為綠葉，F1自交得F2群體中綠葉、黃葉之比為3：1。由以上可以推測，自然黃葉突變體X的黃葉性狀由______基因控制，這一對葉色基因的遺傳符合基因的_________________定律。②為確定控制黃葉基因的位置，選用某條染色體上的兩種分子標記（RM411和WY146），分別對F2的綠色葉群體的10個單株（10G）和黃色葉群體10個單株（10Y）進行PCR，之后對所獲得的DNA進行電泳，電泳結果可反映個體的基因型。M為標準樣品，結果如下圖所示。隱性分離考點二：以細胞核雄性不育系為工具的二系雜交水稻命題點一：光敏型核雄性不育。從上圖可以看出，每圖中10G個體中的基因型為______種，其中_______（填寫“圖1”或“圖2”）的比例與理論比值略有不同，出現不同的最可能原因是__________________。每圖中10Y的表現均一致，說明兩個遺傳標記與黃葉基因在染色體上的位置關系是______________________。

（4）與普通兩用核不育系相比，利用此自然黃葉突變體培育出的黃葉兩用核不育系在實際生產中應用的優勢是______________。2圖1待測樣本數量少位于同一條染色體上在苗期可篩選出雜交種中混有的自交種考點二：以細胞核雄性不育系為工具的二系雜交水稻命題點一：光敏型核雄性不育。考點二：以細胞核雄性不育系為工具的二系雜交水稻命題點二：不受光影響的核雄性不育核雄性不育。【典例3】水稻的雄性不育受一組復等位基因MsA、MsN和Msch控制，其中MA和Msch控制可育，MsN控制不育。現有雄性不育植株甲和基因型為MsAMsA的植株乙雜交，F1植株全部表現為雄性可有，F1自交后代中雄性不育植株占。下列說法正確的是（）A．甲的基因型為MsNMsN，F1植株均為雜合子B．這三個基因的顯隱性關系為MsA＞Msch＞MsN C．F1自交后代雄性可育植株中純合子所占的比例為 D．若讓F1不同基因型的植株雜交，則子代中雄性不育植株占注意：兩系法雜交稻具有育性受核基因控制，配組自由；種子繁育程序簡單，成本低；稻種資源利用率高，選育出優良組合機率高等優點。但是，缺點是不育系育性容易受光照和氣溫的影響。D【典例4】水稻的育性由一對等位基因M、m控制，基因型為MM和Mm的個體可產生正常的雌、雄配子，基因型為mm的個體只能產生正常的雌配子，表現為雄性不育，基因M可使雄性不育個體恢復育性。通過轉基因技術將基因M與雄配子致死基因A、藍色素生成D一起導入基因型為mm的個體中，并使其插入到一條不含m基因的染色體上，如圖所示。基因D的表達可使種子呈現藍色，無基因D的種子呈現白色。該方法可以利用轉基因技術大量培育不含轉基因成分的雄性不育個體。考點3：以遺傳工程雄性不育系為遺傳工具看清楚MADmm中，MAD與m是位于同一條染色體上，還是不同（1）基因型為mm的個體在育種過程中作為_______________(父本、母本)，該個體與育性正常的非轉基因個體雜交，子代可能出現的因型為___________________。（2）上圖所示的轉基因個體自交得到______，請寫出遺傳圖解。母本Mm、mm

ADmmmMADm

死亡MADmm雄性可育m

死亡mm（雄性不育）

這是該個體MADmm自交的情況后代雄性可育：雄性不育=1:1MADmm個體雄性不育，A雄配子致死，該個體只能產生m卵細胞，與M_雜交母本MADmm產生MADm和m的兩種卵細胞，父本MADmm只能產生m一種精子故意后代形成的受精卵有MADmm（雄性可育）：mm（雄性不育）=1:1

藍色無色考點3：以遺傳工程雄性不育系為遺傳工具（3）F1中雄性可育(能產生可育雌、雄配子)的種子顏色為______。（4）F1個體之間隨機授粉得到種子，得到的種子中，雄性不育個體的比例為：________________快速辨別雄性不育種子和轉基因雄性可育種子的方法是____________________。藍色

根據種子顏色辨別母本MADmm產生MADm和m的兩種卵細胞，父本MADmm只能產生m一種精子后代形成的受精卵即F1為MADmm（雄性可育）：mm（雄性不育）=1:1

藍色無色3/4

F1（MADmm、mm）產生的可育精子只有m，但是F1產生的卵細胞有1/4MADm1/4m0、1/2m，故隨機交配后代中雄性不育個體的比例為3/4；MADmm0mmm（精子）

雄性可育

雄性不育

雄性不育雄性不育

從圖中可以看出，F1自由交配，雄性不育占據3/4考點3：以遺傳工程雄性不育系為遺傳工具（5）若轉入的基因D由于突變而不能表達，將該轉基因植株和雄性不育植株間行種植，使其隨意授粉也能挑出雄性不育種子，挑選的方法是：______________________;但該方法只能將部分雄性不育種子選出，原因是______________________________________________________________________;_______________________________________________________.因此生產中需要利用基因D正常的轉基因植株大量獲得雄性不育種子；

挑選雄性不育植株所結的種子

轉基因植株上所結的種子既有雄性不育的，也有雄性可育的，且均為白色，無法區分。

MADmmMAdm

死亡

MAdmm雄性可育白色m

死亡

mm（雄性不育）白色

這是MADmm中D突變后自交的情況后代雄性可育：雄性不育=1:1均白色

ADmmMADm

死亡MADmm雄性可育藍色m

死亡mm（雄性不育）白色

這是MADmm沒突變時自交的情況后代雄性可育：雄性不育=1:1考點3：