Question

玉米中有一种雄性不育的变异，育种专家在用该种雄性不育植株进行杂交实验时，发现少数父本具有恢复雄性可育的作用，而且证明这种恢复作用是由染色体上显性基因Rf控制的（rf无此效应）。控制雄性可育性的基因在细胞质中，若以（S）代表雄性不育的细胞质基因，（N）代表雄性正常的细胞质基因，且已知以（S）rfrf和（N）RfRf为亲本杂交时，F₁均为雄性可育，且（N）rfrf也能正常自交。请回答下列相关问题：

（1）由题意可知雄性不育株细胞质中含有________ 基因，且核基因的相关基因型为_________________________    

（2）以（S）rfrf和（N）RfRf为亲本杂交，F₁ 自交得到的表现型和比例为________请写出此过程的遗传图解（不要求写配子）______

（3）玉米群体中，与雄性不育株杂交，后代均为雄性正常的株系称为恢复系，而与雄性不育株杂交，具有保持其不育性并在世代中稳定传递的株系称为保持系，据此可知玉米种群中恢复系有____种，其相应基因型为____________；保持系有__________ 种，其相应基因型为___________。

Answer

S rfrf 雄性可育：雄性不育=3：1 2 （S）RfRf、(N)RfRf 1 )(N)rfrf

【解析】

由题干信息知“恢复作用是由染色体上显性基因Rf控制的”，则Rf、rf基因属于细胞核基因，“以（S）代表雄性不育的细胞质基因，（N）代表雄性正常的细胞质基因”知细（S）、（N）是细胞质基因，两种基因共同影响雄性植株的育性。

（1）由题意“以（S）rfrf和（N）RfRf为亲本杂交时，F1均为雄性可育，且（N）rfrf也能正常自交”可知，雄性不育植株需同时具有细胞质不育基因（s）和细胞和基因rf纯合；

（2）由题意可知：（S）rfrf为雄性不育植株，故杂交时只能做母本，则（N）RfRf为父本，亲本杂交组合可写成（S）rfrf×（N）RfRf，又细胞质基因来自母本，细胞核基因的遗传符合孟德尔遗传规律，后代细胞质基因为（S），细胞核基因为Rfrf，则F1全为（S）Rfrf，表现为雄性可育，F1自交，F2基因型和表现型及比例为雄性可育（S）RfRf：雄性可育（S）Rfrf：雄性不育（S）rfrf=1：2：1，遗传图解如下：

（3）由题意可知：恢复系是指与雄性不育系（S）rfrf杂交，后代均表现为雄性正常的株系，因为雄性不育株（S）rfrf杂交时只能作为母本，则杂交后代细胞质基因可确定为（S），欲使后代均为雄性可育，则父本细胞核基因Rf必须纯合，细胞质基因既可为（N），也可为（S），综上恢复系基因型为（S）RfRf、（N）RfRf，共2种；同理，保持系细胞核基因rf必须纯合，又因为雄性不育株（S）rfrf只能做母本，故保持系的细胞质基因不能为（S），只能是（N），综上，保持系的基因型只有（N）rfrf一种。