高考生物一轮复习必修2热点拓展3雄性不育与三系法、两系法杂交育种课件(共16张PPT)

(共16张PPT)
热点拓展三　雄性不育与三系法、两系法杂交育种
必修2　遗传与进化
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1．三系法杂交水稻
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，如下图所示。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保持基因rf。保持系B能保持不育系的细胞质雄性不育性，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。
注：只有当细胞质和细胞核都只有不育基因(rfcms)时，才表现为雄性不育。
2．两系法杂交水稻
两系杂交水稻就是依据水稻的育性只受细胞核控制(同时还受光照、温度等环境条件的影响)的原理进行的杂交育种。
根据光照和温度对核雄性不育系育性影响的主次，可将核雄性不育系分为光敏型和温敏型。光温敏核雄性不育系在长日照、高温下表现为雄性不育，在短日照、低温下表现为可育。两系杂交稻的不育系在不育的光、温环境下作母本可与恢复系杂交制备杂交种，而在可育的光、温环境下可自交留种，不再需要借助保持系来繁殖不育系，在种子生产程序上减少了保持系这个环节，从而简化了繁殖、制种程序，降低了种子生产成本。
突|破|训|练
1．(2025·崂山区月考)水稻是我国主要的粮食作物之一，提高水稻产量的一个重要途径是杂交育种，但是水稻的花非常小，人工去雄困难。研究发现水稻花粉是否可育由质基因(S、N)和核基因R(R1、R2)共同控制。S、N分别表示不育基因和可育基因，R1、R2表示细胞核中可恢复育性的基因，其等位基因r1、r2无此功能。通常基因型可表示“细胞质基因型(细胞核基因型)”。只有当细胞质中含有S基因、细胞核中r1、r2基因都纯合时，植株才表现出雄性不育性状。下列说法错误的是(　　)
A．细胞质基因S/N随卵细胞遗传给下一代
B．杂交一中的雄性不育株不能生产杂交水稻种子
C．图中杂交一的实验，亲本中恢复系的基因型可能是N(R1R1R2R2)
D．图中杂交二的实验，亲本中保持系的基因型一定是N(r1r1r2r2)
答案：B
解析：因为受精卵的细胞质主要由雌性生殖细胞提供，因此子一代的细胞质中遗传物质与母本一致，即细胞质基因随雌性生殖细胞遗传给下一代，这种遗传方式为细胞质遗传，A正确；根据分析可知，杂交一的实验，亲本中雄性不育系的基因型可表示为S(r1r1r2r2)，恢复系的基因型有S(R1R1R2R2)或N(R1R1R2R2)，F1基因型为S(R1r1R2r2)，为杂交水稻，故杂交一中的雄性不育株可以生产杂交水稻种子，B错误；由实验分析可知，亲本恢复系的基因型有S(R1R1R2R2)或N(R1R1R2R2)，C正确；雄性不育系的基因型为S(r1r1r2r2)，保持系能作父本产生花粉，为雄性可育，且与雄性不育系杂交后代仍为雄性不育系，说明保持系的核基因为r1r1r2r2，因此保持系的细胞质基因为N，即保持系的基因型为N(r1r1r2r2)，D正确。
2．(北京经典高考题)油菜是我国重要的油料作物，培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲)，但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。
(1)油菜具有两性花，去雄是杂交的关键步骤，但人工去雄耗时费力，在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常，肉眼可辨)，利用该突变株进行的杂交实验如下：
①由杂交一结果推测，育性正常与雄性不育性状受________对等位基因控制。在杂交二中，雄性不育为________性性状。
②杂交一与杂交二的F1表型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果，判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是__________________________________ ___________________________________________________________。
(2)利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1)，供农业生产使用，主要过程如下：
①经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与_______性状整合在同一植株上，该植株所结种子的基因型及比例为__________。
②将上述种子种成母本行，将基因型为________的品系种成父本行，用于制备YF1。
③为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，其原因是___________________________________________________________。
(3)上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时(散粉前)完成，供操作的时间短，还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想：“利用某一直观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”，请用控制该性状的等位基因(E、e)及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。
答案：(1)①一　显　②A1对A2为显性，A2对A3为显性　(2)①雄性不育　A2A3∶A3A3＝1∶1　②A1A1　③所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子，这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育
(3)
解析：(1)①在杂交一中，具有一对相对性状的亲本杂交，后代全部表现为育性正常，且F2出现3∶1的性状分离比，可知育性正常与雄性不育性状受一对等位基因控制。在杂交二中，具有一对相对性状的亲本杂交，F1全部表现为雄性不育，且F1与品系3杂交，后代出现1∶1的性状分离比，可知雄性不育为显性性状。②杂交一中，雄性不育株(A2A2)与品系1(A1A1)杂交，F1全部表现为育性正常(即品系1的性状)，可知A1对A2为显性；杂交二中，雄性不育株(A2A2)与品系3(A3A3)杂交，F1全部表现为雄性不育，可知A2对A3为显性。
(2)①杂交二中亲本的基因型为A2A2×A3A3，可知F1的基因型为A2A3，F1中雄性不育连续与品系3(A3A3)杂交，可将品系3的优良性状和雄性不育性状整合到一起，后代中A2A3与A3A3的比例为1∶1。②将上述基因型为A2A3与A3A3的种子种成母本行，只要除去其中的育性正常植株(A3A3)后，与品系1(A1A1)杂交即可用于制备YF1。③由上面的叙述可知，母本行中含有1/2的育性正常植株(A3A3)，如果不除去，其自交后代可产生纯合子种子，A2A3与A3A3杂交也可产生A3A3的种子，这些种子都不具备杂种优势且部分雄性不育，将导致农户种植后油菜籽减产。
(3)利用基因工程，将E、e基因导入油菜细胞，并将E基因整合到A2基因所在的染色体上，e基因整合到A3所在的染色体上，使其连锁遗传，后代表现出E基因所控制的性状的个体即杂交所需的雄性不育株，可以避免因辨别失误而漏拔育性正常植株(A3A3)的情况发生。