雜交水稻生產(chǎn)技術(shù)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的一項(xiàng)重要成果,使我國的水稻產(chǎn)量得到大幅度提高,為我國和世界糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。
(1)具有相對性狀的水稻純合子雜交,研究者根據(jù)F1、F2的表現(xiàn)型及比例可作出的判斷包括
通過F1的性狀表現(xiàn)推斷可以判斷顯隱性,通過F2的性狀分離比,可以初步推測性狀受幾對等位基因控制
通過F1的性狀表現(xiàn)推斷可以判斷顯隱性,通過F2的性狀分離比,可以初步推測性狀受幾對等位基因控制
,以及通過比較正、反交結(jié)果可推斷控制該性狀的基因是否位于細(xì)胞核中。
(2)1970年袁隆平團(tuán)隊(duì)在水稻(野生型)中發(fā)現(xiàn)了一株雄性不育植株(雄蕊異常,不能產(chǎn)生有功能的花粉;雌蕊正常,接受外來的正?;ǚ勰苁芫Y(jié)實(shí))。通過分析如圖所示的雜交實(shí)驗(yàn),研究者發(fā)現(xiàn)該雄性不育性狀是由細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因共同控制的。
上述雜交中子代的細(xì)胞質(zhì)基因均由母本提供。用S表示細(xì)胞質(zhì)不育基因,N表示細(xì)胞質(zhì)可育基因。用R(R1、R2)表示細(xì)胞核中可恢復(fù)育性的基因,其等位基因r(r1、r2)無此功能。只有當(dāng)細(xì)胞質(zhì)中含有S基因,細(xì)胞核中r基因純合時(shí),植株才表現(xiàn)出雄性不育性狀。其他類型的基因組合均為雄性可育。
通過雜交一可生產(chǎn)雜交種子(利用雄性不育株生產(chǎn)可育的F1種子,供生產(chǎn)使用);通過雜交二可用來繁殖不育系(每年繁殖出基因型相同且雄性不育的植株)。請以遺傳圖解的形式寫出雜交一和雜交二的親本及F1的基因型(不要求寫配子基因型)。。
(3)研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)S基因(在線粒體DNA上) 編碼的蛋白質(zhì)阻礙水稻花粉發(fā)育而導(dǎo)致雄性不育,而R基因能夠消除S基因?qū)ǚ郯l(fā)育的不利影響。為研究其中的機(jī)制,分析了不同基因型水稻的線粒體不育基因表達(dá)情況,結(jié)果見下表:
|
N(r1r1r2r2) |
S(r1r1r2r2) |
S(R1R1r2r2) |
S(r1r1R2R2) |
S(R1R1R2R2) |
不育基因轉(zhuǎn)錄的mRNA |
- |
+++ |
+++ |
+ |
+ |
不育基因編碼的蛋白質(zhì) |
- |
+++ |
+ |
+ |
- |
水稻育性性狀 |
育性正常 |
雄性不育 |
部分花粉可育 |
部分花粉可育 |
育性正常 |
根據(jù)表中結(jié)果,從R基因影響線粒體不育基因S表達(dá)的角度,解釋R基因恢復(fù)育性可能的機(jī)制。
R1基因不影響線粒體不育基因的轉(zhuǎn)錄,但抑制不育蛋白的產(chǎn)生或積累;R2抑制不育基因的轉(zhuǎn)錄,或在轉(zhuǎn)錄后降解不育基因的mRNA;R1、R2基因的共同作用抑制了不育基因的表達(dá),使育性恢復(fù)正常
R1基因不影響線粒體不育基因的轉(zhuǎn)錄,但抑制不育蛋白的產(chǎn)生或積累;R2抑制不育基因的轉(zhuǎn)錄,或在轉(zhuǎn)錄后降解不育基因的mRNA;R1、R2基因的共同作用抑制了不育基因的表達(dá),使育性恢復(fù)正常
。
【答案】通過F
1的性狀表現(xiàn)推斷可以判斷顯隱性,通過F
2的性狀分離比,可以初步推測性狀受幾對等位基因控制;
;R
1基因不影響線粒體不育基因的轉(zhuǎn)錄,但抑制不育蛋白的產(chǎn)生或積累;R
2抑制不育基因的轉(zhuǎn)錄,或在轉(zhuǎn)錄后降解不育基因的mRNA;R
1、R
2基因的共同作用抑制了不育基因的表達(dá),使育性恢復(fù)正常