Question

某二倍体植物（2n=20）开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株，欲选育并用于杂交育种。请回答下列问题：

（1）在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的___________，其应用优势为___________。

（2）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如下图（基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为茶褐色，r控制灰色）。

 

①三体新品种的培育利用了___________原理。

②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成__个正常的四分体； _________________________________（时期）联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，产生含有11条染色体的雄配子占全部雄配子的比值为___________，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。

③此品种植株自交，所结的灰色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。结果说明三体植株产生的含有11条染色体和含有10条染色体的可育雌配子的比例是______________________，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关，试分析原因______________________。

④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择___________色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择______________________色的种子种植后进行自交。

Answer

母本 不必进行去雄操作 染色体变异（染色体数目变异和染色体结构变异） 10 减数第一次分裂后期 50% 3∶7 部分次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，含有易位片段的染色体着丝点未分裂，进入极体中（部分次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，含有易位片段的染色体着丝点分裂后，同时进入极体中） 灰 茶褐

【解析】

分析图中，该植株多了一条发生易位的染色体，所以发生了染色体结构和数目的变异。雄性不育与可育是一对相对性状，遵循基因的分离定律．植物在减数分裂过程中，同源染色体联会并分离，形成染色体数目减半的配子。

（1）雄性不育植株不能产生正常的精子，所以只能作为亲本的母本；在杂交过程中可以不必进行去雄操作。

（2）①三体植株染色体数目多了一条，并且存在易位的现象，所以利用了染色体数目和结构变异的原理。

②正常体细胞2n=20，且带有易位片段的染色体不能参与联会，所以形成正常四分体10个；减数第一次分裂后期同源染色体分离；由于带有易位片段的染色体随机移向一极，因此含有11条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为50%。

③根据②同源染色体联会的情况，该植株可以产生两种配子mr（含有10条染色体）和MmRr（含有11条染色体），MmRr的配子是异常的，不能和雌配子结合，则雄性个体产生的配子只有mr能与雌配子结合，因此受精卵的基因型有mmrr（灰色不育）占70%，MmmRrr（茶褐色雄性可育），所以可育雌配子的比例mr∶MmRr=7∶3，所以含有11条染色体和含有10条染色体的可育雌配子的比例是3∶7；

易位片段在减数分裂过程中丢失的原因是：部分次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，含有易位片段的染色体着丝点未分裂，进入极体中或部分次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，含有易位片段的染色体着丝点分裂后，同时进入极体中。

④自交后代有两种mmrr（灰色不育）和MmmRrr（茶褐色雄性可育），如果作为杂交育种的材料需要选择mmrr（灰色不育）留种，如果需要通过自交继续获得雄性不育植株，则选择MmmRrr（茶褐色雄性可育）进行留种。