Question

【題目】水稻是我國主要的糧食作物之一，它是自花傳粉的植物。提高水稻產量的一個重要途徑是利用雜交種（F1）的雜種優勢，即F1的性狀優于雙親的現象。

（1）雜交種雖然具有雜種優勢，卻只能種植一代，其原因是_______，進而影響產量。為了獲得雜交種，需要對_______去雄，操作極為繁瑣。

（2）雄性不育水稻突變體S表現為花粉敗育。在制種過程中，利用不育水稻可以省略去雄操作，極大地簡化了制種程序。

①將突變體S與普通水稻雜交，獲得的F1表現為可育，F2中可育與不育的植株數量比約為3∶1，說明水稻的育性由_______等位基因控制，不育性狀為_______性狀。

②研究人員發現了控制水稻光敏感核不育的基因pms3，該基因并不編碼蛋白質。為研究突變體S的pms3基因表達量和花粉育性的關系，得到如下結果（用花粉可染率代表花粉的可育性）。

表 不同光溫條件下突變體S的花粉可染率（％）

短日低溫	短日高溫	長日低溫	長日高溫
41.9	30.2	5.1	0

該基因的表達量指的是_______的合成量。根據實驗結果可知，pms3基因的表達量和花粉育性關系是_______。突變體S的育性是可以轉換的，在_______條件下不育，在_______條件下育性最高，這說明_______。

（3）結合以上材料，請設計培育水稻雜交種并保存突變體S的簡要流程：_______。

Answer 1

【答案】 F1自交后代會發生性狀分離現象 母本 1對 隱性 RNA 花粉育性變化與pms3基因的表達量呈現正相關（pms3基因的表達量越高，花粉育性越高） 長日高溫 短日低溫 表現型是基因與環境共同作用的結果 在長日高溫條件下，以突變體S為母本，與普通水稻雜交，收獲S植株上所結的種子即為生產中所用的雜交種。在短日低溫條件下，使突變體S自交，收獲種子，以備來年使用

【解析】試題分析：由題意準確把握“雜種優勢和雄性不育”的內涵，梳理基因的分離定律、基因的表達等相關知識。據此，從題意、表格和柱形圖中提取有效信息，對各問題情境進行分析解答。

(1) 雜交種雖然具有雜種優勢，卻只能種植一代，其原因是F1是雜合子，自交后代會發生性狀分離現象，不能穩定遺傳，進而影響產量。為了獲得雜交種，需要對母本去雄。

(2) ①將突變體S與普通水稻雜交，獲得的F1表現為可育，說明不育性狀為隱性性狀；F2中可育與不育的植株數量比約為3∶1，說明水稻的育性由1對等位基因控制。

②花粉可染率代表花粉的可育性。基因的表達過程是指通過轉錄形成mRNA、再通過翻譯形成蛋白質的過程。控制水稻光敏感核不育的基因pms3并不編碼蛋白質，因此該基因的表達量指的是RNA的合成量。表中信息顯示：在日照長度相同的條件下，花粉可染率隨溫度的升高而降低，且短日照高于長日照；柱形圖顯示：在日照長度相同的條件下，pms3基因相對表達量隨溫度的升高而降低，且短日照高于長日照；綜上信息可知：花粉育性變化與pms3基因的表達量呈現正相關（pms3基因的表達量越高，花粉育性越高）。分析表中信息可知：突變體S在長日高溫條件下不育，在短日低溫條件下育性最高，這說明表現型是基因與環境共同作用的結果。

(3) 突變體S在長日高溫條件下雄性不育，據此，可在長日高溫條件下，以突變體S為母本，與普通水稻雜交，收獲S植株上所結的種子即為生產中所用的雜交種。突變體S在短日低溫條件下育性最高，因此可在短日低溫條件下，使突變體S自交，收獲種子，以備來年使用。