21.雜合體在一種或多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象稱為雜種優(yōu)勢(shì)。以下是有關(guān)雜交水稻的研究,請(qǐng)回答問題。
(1)水稻是雌雄同株兩性花的植物,雜交實(shí)驗(yàn)中,為了防止母本
須進(jìn)行人工去雄。水稻的花非常小,人工操作難以實(shí)現(xiàn)。后來,科學(xué)家在自然界發(fā)現(xiàn)了雄性不育(雄蕊不能產(chǎn)生可育花粉)的水稻植株,其在雜交時(shí)只能做
,這就免除了人工去雄的工作,因此作為重要工具用于水稻雜交育種。
(2)不育系的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果,在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都含有決定雄蕊是否可育的基因(如圖)。其中細(xì)胞核中的不育基因用r表示,可育基因用R表示,且R對(duì)r顯性;細(xì)胞質(zhì)中的不育基因用S表示,可育基因用N表示。上述細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核可組成
種基因型的細(xì)胞。四種基因的關(guān)系中,R能夠抑制S的表達(dá),即基因型為S(RR)的水稻表現(xiàn)為
;當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基因?yàn)镹時(shí),無論細(xì)胞核中含有可育基因還是不育基因,植株都表現(xiàn)為雄性可育,所以雄性不育系的基因型為
。
(3)現(xiàn)有與育性有關(guān)細(xì)胞核基因純合的四個(gè)品系水稻:N(RR)、s(RR)、N(rr)和S(rr)。
①上述四個(gè)品系的水稻,也攜帶著某些其他利于增產(chǎn)的優(yōu)良性狀基因,通過雜交可進(jìn)一步獲得具有雜種優(yōu)勢(shì)的種子。請(qǐng)你選出相應(yīng)的親本,以遺傳圖解的形式,提出獲得雜交種子用于大田生產(chǎn)的最佳方案。
②由于雄性不育系不能通過自交的方式得以保持(延續(xù)),用于之后的雜交育種,請(qǐng)你選出相應(yīng)的親本,以遺傳圖解的形式,提供保持不育系以用于育種的解決方案。
(4)由于上述育種方案還存在一些不足,比如,有些雖表現(xiàn)出很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì),但結(jié)實(shí)率低。研究者培育出光溫敏型雄性不育系,其育性受一對(duì)隱性核基因(ee)控制而與細(xì)胞質(zhì)無關(guān)。該品系水稻在長(zhǎng)日照、高于臨界溫度(23℃)時(shí)表現(xiàn)為雄性不育:而在短日照、低于臨界溫度時(shí)表現(xiàn)為雄性可育。依據(jù)以上資料,請(qǐng)?zhí)岢霁@得雜交種子用于大田生產(chǎn)和保持雄性不育的合理方案。
(5)水稻雜交種具有雜種優(yōu)勢(shì),但雜種后代會(huì)發(fā)生
,無法保持其雜種優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致每年需要重新制種。目前科學(xué)家通過無融合生殖解決了每年制種的繁瑣問題,該方案的原理是
。