第3讲 素养提升课———破译新情境·系统实验知能 一、破译新情境———抽象、理性的学科情境要读懂 新情境问题 雄性不育与杂交水稻的培育 [科普科研材料] 材料一 雄性不育与“两系法”杂交水稻 植物的雄性不育(花粉败育,但雌性器官仍然发育正常)一般分为核不育和质核互作不育两大类。 类型一:核不育 核不育是由细胞核内基因决定的雄性不育类型。根据核不育的原因又可分为基因控制的核不育和环境诱导的核不育两种。 环境诱导的核不育是指花粉是否可育由细胞核基因在特定环境下的表达产物控制。同一植株,在一定条件下花粉可育,在另一特定条件下花粉不育。 “两系法”杂交水稻是最为典型的实例,其育种过程如图1所示。 类型二:质核互作的雄性不育 这种类型的雄性不育受到细胞质不育基因和对应的细胞核基因的共同控制,当细胞质不育基因SA存在时,核内必须有相对应的隐性不育基因aa,即个体基因型为SA(aa)时才表现为雄性不育。根据控制雄性不育质核基因的对数可以分为主基因不育和多基因不育两种。 主基因不育是指一对或两对核基因与对应的不育细胞质基因决定的不育性,在这种情况下,显性的核基因能使对应细胞质的不育基因恢复正常。假定某水稻品种为主基因不育型,其花粉是否可育受细胞质基因S、N和细胞核基因A、B共同控制,植株中出现SA(aa)或SB(bb)均表现为雄性不育,其余的都可育。如图2杂交实验。 材料二 雄性不育与“三系法”杂交水稻 ———三系法”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,如图3所示。 不育系A的花粉不育,这种雄性不育性状由细胞质基因cms控制,细胞核含有雄性不育基因rf(只有当细胞质和细胞核都只有不育基因时,才表现为雄性不育)。保持系B能保持不育系的细胞核雄性不育性,其细胞质基因Cms正常可育,能够自交结实。恢复系R含有恢复雄性可育的核基因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A×R→F1,因为F1的子代的育性、农艺性状等会发生分离,所以F1种植后不再使用,需每年利用不育系育种。 [内蕴知识融通] 1.根据材料一回答下列问题 (1)类型一中的基因控制的核不育,即花粉是否可育由细胞核基因的显隐性控制,与细胞质基因没有关系。假定某植物开单性花,其雄性不育由基因R控制,取一杂合雄性不育植株与另一可育植株杂交得到F1,将F1进行自由交配,预测F2雄性不育植株与雄性可育植株的比例为 。 (2)根据图1回答下列有关问题: ①假定有温敏雄性不育植株M、N,且M的雄性不育起始温度低于N的,在制备杂交种子时,考虑到温度的日间波动,最好选用植株 (填字母编号)来制种。 ②图1中,杂合子F1表现出优于双亲的生长状况,也叫杂种优势,但我们一般不继续将F1自交留种,原因是_____ _____。 (3)根据图2回答下列有关问题: ①预测F2中雄性可育与雄性不育的比例为 。若将亲本恢复系的基因型换成SASB(AABB),F2的表型 (填“会”或“不会”)发生改变,原因是_____。 ②预测正交SANB(AAbb)♀×NASB(AAbb)♂和反交NASB(AAbb)♀×SANB(AAbb)♂子代的育性:正交 ,反交 。 2.根据材料二回答下列问题 (1)在培育杂交水稻时,选育雄性不育植株的目的是 。 (2)繁殖不育系时,不育系A只能作 (填“父本”或“母本”)。 (3)由材料图可知,若三系杂交稻中不育系的基因型表示为cms(rfrf),则保持系的基因型为 ,恢复系的基因型为 。 (4)在三系法杂交育种中,选育恢复系非常关键。研究人员发现几株性状优良、纯度高但不含Rf基因的水稻植株(D),现利用基因工程技术将两个Rf基因导入不同的植株D中来培育恢复系,为确定Rf基因导入的结果,研究人员的思路是将植株D作为 ... ...
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