2025届高考生物二轮专题复习与测试板块四遗传学与进化论命题最前沿十雄性不育及三系法杂交水稻

[命题最前沿十]雄性不育及三系法杂交水稻三系杂交水稻是我国研究应用最早的杂交水稻，由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。不育系的花粉不育，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(Rf)，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授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。三系法杂交水稻系统1．(2024·广东选择考)雄性不育对遗传育种有重要价值。为获得以茎的颜色或叶片形状为标记的雄性不育番茄材料，研究者用基因型为AaCcFf的番茄植株自交，所得子代的部分结果见图。其中，控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传，雄性可育(F)与雄性不育(f)为另一对相对性状，3对性状均为完全显隐性关系。下列分析正确的是(C)A．育种实践中缺刻叶可以作为雄性不育材料筛选的标记B．子代的雄性可育株中，缺刻叶与马铃薯叶的比例约为1∶1C．子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3∶1D．出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是基因突变的结果解析：根据绿茎株中绝大多数雄性不育，紫茎株中绝大多数雄性可育，可推测绿茎基因a和雄性不育基因f位于同一条染色体上，紫茎基因A和雄性可育基因F位于同一条染色体上，由子代雄性不育株中缺刻叶∶马铃薯叶≈3∶1可知，缺刻叶基因(C)与马铃薯叶基因(c)位于另一对同源染色体上。因此绿茎可以作为雄性不育材料筛选的标记，A错误；控制缺刻叶(C)、马铃薯叶(c)与控制雄性可育(F)、雄性不育(f)的两对基因位于两对同源染色体上，因此，子代雄性可育株中，缺刻叶与马铃薯叶的比例约为3∶1，B错误；由于基因A和基因F位于同一条染色体上，基因a和基因f位于同一条染色体上，子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3∶1，C正确；出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是减数分裂Ⅰ前期同源染色体非姐妹染色单体间互换的结果，D错误。2．水稻(2n＝24)是一种热带起源的禾本科作物，开两性花，为雌雄同株。三系杂交水稻是我国研究应用最早的杂交水稻，具有高产的优良性状。三系杂交水稻由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成：雄性不育系(花粉败育，但雌蕊正常)的基因型为S(rr)，其中S为细胞质基因，r为细胞核基因；保持系基因型为N(rr)，与雄性不育系杂交后代仍为S(rr)；恢复系基因型为N(RR)，与雄性不育系杂交可以使其后代恢复为雄性可育。回答下列问题：(1)水稻基因组计划需测定________条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期，细胞中的染色体组数为________，同源染色体对数为________。(2)不育系的产生是基因突变的结果，细胞核和细胞质都含有决定雄蕊是否可育的基因，其中细胞核的可育基因用R表示，不育基因用r表示，细胞质中的可育基因用N表示，不育基因用S表示，则水稻细胞中与育性相关的基因型有________种，R能够抑制S的表达，则S(Rr)的表型为________。(3)科研人员发现非温敏雄性不育系(不育性不会随日照的长短而发生变化)ee品系，科研人员将连锁的三个基因M、P和H(P基因是与花粉代谢有关的基因，H基因为红色荧光蛋白基因)与Ti质粒连接，构建____________________，转入雄性不育水稻植株细胞中，获得转基因植株，自交后代中红色荧光植株占一半，据此推测M、P、H基因在育种过程中的功能为___________________________________________。解析：(1)水稻体细胞中有24条染色体，没有性染色体之分，因此水稻基因组计划应测定12条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，染色体数目加倍，由24条变成48条，同源染色体数目也加倍，每种同源染色体变成4条，所以细胞中的染色体组数也由2个变成4个，同源染色体对数也由12对变成24对。(2)水稻细胞中与育性相关的基因型有3×2＝6(种)，即N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr)。其中R和N为可育基因，r和S为不育基因；R能够抑制S的表达，故只有S(rr)表现为雄性不育，其他均为可育，则S(Rr)的表型为雄性可育。(3)科研人员将连锁的三个基因M、P和H与Ti质粒连接，构建基因表达载体，转入雄性不育水稻植株细胞中，获得转基因植株，自交后代中红色荧光植株占一半，说明转基因植株是雄性可育，且后代含H基因的个体占一半，据此推测，转入的基因使ee品系恢复育性。所以结合题意可推测M、P、H基因在育种过程中的功能分别是M基因可使非温敏雄性