層級三素養(yǎng)整合?詮釋應(yīng)用2026素養(yǎng)社會責(zé)任——雄性不育與“三系法”和“兩系法”雜交水稻1.雄性不育與“兩系法”雜交水稻植物的雄性不育(花粉敗育,但雌性器官仍然發(fā)育正常)一般分為核不育和質(zhì)核互作不育兩大類。(1)核不育根據(jù)核不育的原因又可分為基因控制的核不育和環(huán)境誘導(dǎo)的核不育兩種。環(huán)境誘導(dǎo)的核不育是指花粉是否可育由細(xì)胞核基因在特定環(huán)境下的表達(dá)產(chǎn)物控制。同一植株,在一定條件下花粉可育,在另一特定條件下花粉不育。(2)“兩系法”雜交水稻是最為典型的實(shí)例,其育種過程如下圖所示。

2.雄性不育與“三系法”雜交水稻(1)質(zhì)核互作的雄性不育水稻雄性是否可育是由質(zhì)基因N(雄性可育)/S(雄性不育)和核基因R(可抑制細(xì)胞質(zhì)中的S基因)/r(無此功能)共同控制的。只有質(zhì)基因?yàn)镾且核基因?yàn)閞r的水稻是雄性不育的。項(xiàng)目雄性不育系保持系恢復(fù)系基因型

或表型雄性不育雄性可育雄性可育雌配子

或雄配子—

作用①作為母本,與恢復(fù)系雜交,制備雜交種;②作為母本,與保持系雜交,繁殖不育系①作為父本,與不育系雜交,繁殖不育系;②自交后代基因型不變,用來繁殖保持系①作為父本,與不育系雜交,制備雜交種;②自交后代基因型不變,用來繁殖恢復(fù)系(2)三系法雜交水稻的原理

【素養(yǎng)應(yīng)用】1.(2025·四川宜賓二模)袁隆平院士致力于雜交水稻技術(shù)的研究與推廣,利用野生雄性不育水稻,發(fā)明“三系法”秈型雜交水稻,成功研究出“兩系法”雜交水稻,創(chuàng)建了超級雜交稻技術(shù)體系,提出并實(shí)施“種三產(chǎn)四豐產(chǎn)工程”,體現(xiàn)了超級雜交稻的技術(shù)成果。下列敘述錯誤的是(

)A.對水稻長期馴化,可能會降低水稻的遺傳多樣性B.水稻雜交后出現(xiàn)新的基因型,可能是變異的來源之一C.雜交育種要獲得穩(wěn)定遺傳的性狀,必須連續(xù)自交D.選擇雄性不育系水稻培育雜交水稻,可以不去雄C解析

自然選擇選擇出的通常是適應(yīng)環(huán)境條件的類型,而人工選擇選擇出的通常是對人類有利的類型,故在水稻馴化過程中,人工選擇可能會降低水稻的遺傳多樣性,A項(xiàng)正確。雜交產(chǎn)生了新的基因型,原理是基因重組,是變異的來源之一,B項(xiàng)正確。雜交育種過程中,若所需優(yōu)良性狀為隱性性狀,則出現(xiàn)所需性狀后即可直接留種,不需要連續(xù)自交,C項(xiàng)錯誤。選擇雄性不育系水稻培育雜交水稻,省略了人工去雄的步驟,簡化了培育過程,D項(xiàng)正確。2.(2025·甘肅平?jīng)瞿M)水稻的育性由一對存在于細(xì)胞核中的等位基因R、r控制,其中RR、Rr可產(chǎn)生正常的雌雄配子,rr只產(chǎn)生雌配子;N(雄性可育)與S(雄性不育)是存在于細(xì)胞質(zhì)中的基因,只有細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均為雄性不育基因時,個體才表現(xiàn)為雄性不育。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.雄性不育植株不能通過自交將雄性不育的特性傳遞給它的子代B.♀N(rr)與♂S(rr)雜交產(chǎn)生的后代均為雄性不育C.不育系的發(fā)現(xiàn)免去了水稻雜交實(shí)驗(yàn)中去雄的實(shí)驗(yàn)步驟D.水稻種群中雄性可育植株共有5種基因型B解析

由于雄性不育植株不能產(chǎn)生雄配子,因此不能通過自交將雄性不育的特性傳遞給它的子代,A項(xiàng)正確。S(rr)為雄性不育個體,只能產(chǎn)生雌配子,不能作父本,B項(xiàng)錯誤。不育系水稻本身無法產(chǎn)生雄配子,因此免去了水稻雜交實(shí)驗(yàn)中去雄的實(shí)驗(yàn)步驟,C項(xiàng)正確。雄性的育性由細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同控制,基因型包括:N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr)。由“只有細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均為雄性不育基因時,個體才表現(xiàn)為雄性不育”可知,只有S(rr)表現(xiàn)為雄性不育,其他均為可育,故水稻種群中雄性可育植株共有5種基因型,D項(xiàng)正確。3.(2025·廣東潮州二模)黨的二十大提出,要加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國,全方位夯實(shí)糧食安全根基,確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。水稻作為我國的主要糧食作物之一,其育種工作極為重要。請回答下列相關(guān)問題。(1)水稻是自花傳粉植物,自然狀態(tài)下一般是純種。與自交相比,雜交育種具有

的優(yōu)勢,但因水稻的雄蕊多而小,使雜交水稻實(shí)驗(yàn)中的

步驟成為很難完成的任務(wù)。

集合親本優(yōu)良性狀去雄(2)我國科研工作者開創(chuàng)了三系雜交水稻、兩系雜交水稻等水稻育種方法,解決了世界性糧食問題。以下是不同雜交水稻的育種過程圖。注:雄性不育性狀受細(xì)胞核基因R/r(R控制可育,r控制不育)和細(xì)胞質(zhì)基因N/S(N控制可育,S控制不育)共同控制,只有基因型為S(rr)的個體表現(xiàn)為雄性不育,其余均為雄性可育。①在三系法育種過程中,雄性不育系A(chǔ)作為

(填“父本”或“母本”)。三系F1雜交種的基因型是

,F1自交,后代表型及比例是

。

②兩系雜交中光溫敏(對光照、溫度敏感)水稻在不同條件下育性不同的根本原因是

。

母本S(Rr)

雄性可育∶雄性不育=3∶1不同條件下,基因的選擇性表達(dá)情況不同(3)目前廣東省推廣的雜交水稻品種主要存在米質(zhì)差、抗性弱等問題。研究人員以R系和S系為親本雜交制種,R系(基因型為AAbb)為感溫型雄性不育系,具有米質(zhì)優(yōu)、抗性弱的特點(diǎn),S系(基因型為aaBB)具有米質(zhì)差、抗性強(qiáng)的特點(diǎn),控制米質(zhì)的基因A/a與控制抗性的基因B/b位于不同對的染色體上。請畫出該雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解。解析

(1)一般情況下,雜交需經(jīng)過去雄→套袋→授粉→套袋等步驟,與自交相比,雜交育種子代為雜合子,具有集合親本優(yōu)良性狀的優(yōu)勢,但因水稻的雄蕊多而小,使雜交水稻實(shí)驗(yàn)中的去雄步驟成為很難完成的任務(wù)。(2)①由題圖可知,雄性不育系A(chǔ)子代全為S(rr),說明其作為母本,子代細(xì)胞質(zhì)基因幾乎全部來自母本。三系F1雜交種由S(rr)作為母本,與恢復(fù)系N(RR)或S(RR)(作為父本)雜交獲得,F1的基因型為S(Rr),其自交,后代表型及比例為雄性可育S(R_)∶雄性不育S(rr)=3∶1。②兩系雜交中光溫敏(對光照、溫度敏感)水稻在不同條件下育性不同的根