Question

水稻是我国主要的粮食作物之一，它是自花传粉的植物。提高水稻产量的一个重要途径是利用杂交种（F₁）的杂种优势，即F₁的性状优于双亲的现象。

（1）杂交种虽然具有杂种优势，却只能种植一代，其原因是_______，进而影响产量。为了获得杂交种，需要对_______去雄，操作极为繁琐。

（2）雄性不育水稻突变体S表现为花粉败育。在制种过程中，利用不育水稻可以省略去雄操作，极大地简化了制种程序。

①将突变体S与普通水稻杂交，获得的F₁表现为可育，F₂中可育与不育的植株数量比约为3∶1，说明水稻的育性由_______等位基因控制，不育性状为_______性状。

②研究人员发现了控制水稻光敏感核不育的基因pms3，该基因并不编码蛋白质。为研究突变体S的pms3基因表达量和花粉育性的关系，得到如下结果（用花粉可染率代表花粉的可育性）。

表  不同光温条件下突变体S的花粉可染率（％）

短日低温	短日高温	长日低温	长日高温
41.9	30.2	5.1	0

该基因的表达量指的是_______的合成量。根据实验结果可知，pms3基因的表达量和花粉育性关系是_______。突变体S的育性是可以转换的，在_______条件下不育，在_______条件下育性最高，这说明_______。

（3）结合以上材料，请设计培育水稻杂交种并保存突变体S的简要流程：_______。

Answer

F1自交后代会发生性状分离现象 母本 1对 隐性 RNA 花粉育性变化与pms3基因的表达量呈现正相关（pms3基因的表达量越高，花粉育性越高） 长日高温 短日低温 表现型是基因与环境共同作用的结果 在长日高温条件下，以突变体S为母本，与普通水稻杂交，收获S植株上所结的种子即为生产中所用的杂交种。在短日低温条件下，使突变体S自交，收获种子，以备来年使用

【解析】

由题意准确把握“杂种优势和雄性不育”的内涵，梳理基因的分离定律、基因的表达等相关知识。据此，从题意、表格和柱形图中提取有效信息，对各问题情境进行分析解答。

(1) 杂交种虽然具有杂种优势，却只能种植一代，其原因是F1是杂合子，自交后代会发生性状分离现象，不能稳定遗传，进而影响产量。为了获得杂交种，需要对母本去雄。

(2) ①将突变体S与普通水稻杂交，获得的F1表现为可育，说明不育性状为隐性性状；F2中可育与不育的植株数量比约为3∶1，说明水稻的育性由1对等位基因控制。

②花粉可染率代表花粉的可育性。基因的表达过程是指通过转录形成mRNA、再通过翻译形成蛋白质的过程。控制水稻光敏感核不育的基因pms3并不编码蛋白质，因此该基因的表达量指的是RNA的合成量。表中信息显示：在日照长度相同的条件下，花粉可染率随温度的升高而降低，且短日照高于长日照；柱形图显示：在日照长度相同的条件下，pms3基因相对表达量随温度的升高而降低，且短日照高于长日照；综上信息可知：花粉育性变化与pms3基因的表达量呈现正相关（pms3基因的表达量越高，花粉育性越高）。分析表中信息可知：突变体S在长日高温条件下不育，在短日低温条件下育性最高，这说明表现型是基因与环境共同作用的结果。

(3) 突变体S在长日高温条件下雄性不育，据此，可在长日高温条件下，以突变体S为母本，与普通水稻杂交，收获S植株上所结的种子即为生产中所用的杂交种。突变体S在短日低温条件下育性最高，因此可在短日低温条件下，使突变体S自交，收获种子，以备来年使用。