雜合體在一種或多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象稱為雜種優(yōu)勢。以下是有關雜交水稻的研究,請回答問題。
(1)水稻是雌雄同株兩性花的植物,雜交實驗中,為了防止母本
自交
自交
須進行人工去雄。水稻的花非常小,人工操作難以實現(xiàn)。后來,科學家在自然界發(fā)現(xiàn)了雄性不育(雄蕊不能產生可育花粉)的水稻植株,其在雜交時只能做 母本
母本
,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)不育系的產生是基因突變的結果,在細胞核和細胞質中都含有決定雄蕊是否可育的基因(如圖)。其中細胞核中的不育基因用r表示,可育基因用R表示,且R對r顯性;細胞質中的不育基因用S表示,可育基因用N表示。上述細胞質與細胞核可組成 6
6
種基因型的細胞。四種基因的關系中,R能夠抑制S的表達,即基因型為S(RR)的水稻表現(xiàn)為 雄性可育
雄性可育
;當細胞質基因為N時,無論細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 S(rr)
S(rr)
。
(3)現(xiàn)有與育性有關細胞核基因純合的四個品系水稻:N(RR)、s(RR)、N(rr)和S(rr)。
①上述四個品系的水稻,也攜帶著某些其他利于增產的優(yōu)良性狀基因,通過雜交可進一步獲得具有雜種優(yōu)勢的種子。請你選出相應的親本,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,請你選出相應的親本,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)出很強的雜種優(yōu)勢,但結實率低。研究者培育出光溫敏型雄性不育系,其育性受一對隱性核基因(ee)控制而與細胞質無關。該品系水稻在長日照、高于臨界溫度(23℃)時表現(xiàn)為雄性不育:而在短日照、低于臨界溫度時表現(xiàn)為雄性可育。依據以上資料,請?zhí)岢霁@得雜交種子用于大田生產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,但雜種后代會發(fā)生
性狀分離
性狀分離
,無法保持其雜種優(yōu)勢,導致每年需要重新制種。目前科學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
使雜種通過無性繁殖得以保持雜種優(yōu)勢
使雜種通過無性繁殖得以保持雜種優(yōu)勢
。