Question

【題目】雜交水稻為解決我國糧食問題作出了巨大貢獻(xiàn)。水稻秈、粳亞種間雜交稻可能比現(xiàn)有的雜交稻單產(chǎn)提高，但目前面臨的問題是兩者雜交子代會(huì)出現(xiàn)花粉不育的現(xiàn)象。

（1）科研人員研究上述現(xiàn)象的遺傳機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，水稻7號染色體上名為qH7的片段與此密切相關(guān)。他們用粳稻品種D（qH7片段的遺傳組成為DD,花粉100%可育）與秈稻品種M（qH7片段的遺傳組成為MM,花粉100%可育）進(jìn)行雜交，得到水稻品系N（qH7片段的遺傳組成為DM）。品系N的表現(xiàn)型為花粉50%可育。品系N自交,子代結(jié)果如下表所示：

自交子代遺傳組成及數(shù)量	DM（236株）	DD（242株）
表現(xiàn)型（可育花粉占比）	50%	100%

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明品系N產(chǎn)生的含有__________的花粉是不育的。據(jù)此推測水稻品系N（♂）與水稻品種D（♀）雜交子代的遺傳組成為_________，表現(xiàn)型為____________。

（2）為進(jìn)一步研究上述花粉不育的機(jī)理，科研人員對水稻品系N（DM）的7號染色體qH7片段進(jìn)行測序和分析，結(jié)果如圖1所示。

科研人員利用基因工程向水稻品系N（DM）的體細(xì)胞中導(dǎo)入基因F，獲得轉(zhuǎn)基因雜合植株A。植株A的遺傳組成為DMF-（F-表示在qH7區(qū)域外含有一個(gè)基因工程導(dǎo)入的F基因）。植株A自交，子代結(jié)果如圖2所示。

①據(jù)圖2分析，利用基因工程導(dǎo)入的基因F插入到了______染色體上�；�因F的功能是__________。

②上述結(jié)果說明品系N 的花粉50%不育與基因ED有關(guān)，據(jù)圖2簡述理由______________。

③為確定②的結(jié)論是否正確，最佳方案是將ED基因?qū)��?/span>________的愈傷組織中，培育轉(zhuǎn)基因植株。

A. 品種D B.品種M C. 品系N D. 植株A

若轉(zhuǎn)基因植株的表現(xiàn)型為________________，則支持該結(jié)論。

（3）物種之間存在__________，從生物進(jìn)化的角度分析，上述導(dǎo)致雜交水稻部分花粉不育的基因是新物種形成的分子基礎(chǔ)。

Answer 1

【答案】M DD 花粉100%可育 非7號 恢復(fù)M型花粉的可育性 MMF-的花粉100%可育，而DMF-的花粉只有75%可育，說明花粉不育與D中基因有關(guān)，而基因F可以恢復(fù)M型花粉育性，因此基因ED導(dǎo)致M型花粉不育 B 花粉100%不育 生殖隔離

【解析】

生殖隔離指由于各方面的原因，不同物種之間在自然條件下不交配，或者即使能交配也不能產(chǎn)生后代或不能產(chǎn)生可育性后代的隔離機(jī)制，若隔離發(fā)生在受精以前，就稱為受精前的生殖隔離。

（1）水稻品系N（qH7片段的遺傳組成為DM）。品系N的表現(xiàn)型為花粉50%可育，品系N自交, 自交子代遺傳組成沒有MM，說明品系N產(chǎn)生的含有M的花粉是不育的。據(jù)此推測水稻品系N（♂），產(chǎn)生含有D的花粉和含有M的花粉（不育），水稻品種D（♀），只產(chǎn)生含有D的雌配子，二者雜交子代的遺傳組成為DD，表現(xiàn)型為花粉100%可育。

（2）①利用基因工程向水稻品系N（DM）的體細(xì)胞中導(dǎo)入基因F，可能有三種情況，第一種導(dǎo)入的基因F在7號染色體與基因D位于一條染色體上，植株A可產(chǎn)生的雌配子為DF和M，可產(chǎn)生的雄配子為DF和M（不育）；第二種導(dǎo)入的基因F在7號染色體與基因D位于一條染色體上，植株A可產(chǎn)生的雌配子為D和MF，可產(chǎn)生的雄配子為D和MF；第三種導(dǎo)入的基因F在非7號染色體上，植株A可產(chǎn)生的雌配子為DF、MF、D-、M-，可產(chǎn)生的雄配子為DF、MF、D-、M-（不育）。根據(jù)圖2植株A自交后代遺傳組成及比例可知應(yīng)為第三種情況，即利用基因工程導(dǎo)入的基因F插入到了非7號染色體上，基因F的功能是恢復(fù)M型花粉的可育性。

②據(jù)圖2可知，MMF-的花粉100%可育，而DMF-的花粉只有75%可育，說明花粉不育與D中基因有關(guān)，而基因F可以恢復(fù)M型花粉育性，因此基因ED導(dǎo)致M型花粉不育。③為確定②的結(jié)論是否正確，應(yīng)將ED基因?qū)�入品種M的愈傷組織中，培育轉(zhuǎn)基因植株。因?yàn)槠贩NM的qH7片段的遺傳組成為MM,花粉100%可育，若轉(zhuǎn)基因植株的表現(xiàn)型為花粉100%不育，則支持基因ED導(dǎo)致M型花粉不育的結(jié)論。

（3）不同物種之間存在生殖隔離，從生物進(jìn)化的角度分析，上述導(dǎo)致雜交水稻部分花粉不育的基因是新物種形成的分子基礎(chǔ)。