Question

油菜属于二倍体植物，具有两性花，其育性正常和雄性不育这一对相对性状由等位基因A₁、A₂、A₃控制，其显隐性关系为A₁>A₂>A₃。油菜的育性杂合植株表现出明显的杂种优势，其油菜籽产量远高于育性正常品系，但这种优势无法在自交后代中保持。现有少量育性正常品系1、雄性不育系和育性正常品系3三个品系的种子，基因型分别为A₁A₁、A₂A₂、A₃A₃，回答下列问题。

（1）请以上述三个品系为材料设计实验，验证A₁、A₂、A₃基因之间的显隐性关系_________。

（2）去雄是杂交育种的关键步骤，但人工去雄耗时费力，在生产上不具有可操作性。利用上述雄性不育系（雄蕊异常，肉眼可辨）进行杂交育种制备可育杂交种子（YF₁）的大致过程如下。

①让上述雄性不育系与品系3杂交，获得F₁全为雄性不育株；再让F₁与品系3杂交，获得F₂；然后继续选择F₂中雄性不育株与品系3杂交，获得F₃；如此连续杂交n次，获得大量种子。

②将最后获得的上述种子种成母本行，将基因型为_______的品系种成父本行，用于制备YF₁。

③在油菜刚开花时，拔除母本行中具有育性正常的植株，然后父本行与母本行杂交，获得兼具两种品系优良性状的可育杂交种子YF₁，供农业生产使用。

结合育种过程分析回答：

a．步骤①中，连续杂交获得的Fn中雄性不育株所结种子的基因型及比例为________。

b．步骤②中，父本行品系的基因型为________。

c．步骤③中，若不拔除育性正常植株，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，原因是____________________________。制备的可育杂交种子（YF₁）的基因型为_____________。

（3）上述育种过程中拔除育性正常植株，只能在油菜刚开花时（传粉前）通过观察雄蕊发育情况加以辨别，且操作时间短，易出现错辨漏拔等问题。有人设想：“利用油菜植株开花前长期、稳定表现的某一直观性状，对雄性不育植株加以辨别”，请用控制该性状的基因（E）及其与A基因的位置关系，展示此设想_____________。

Answer

让品系1与雄性不育系杂交，子一代表现为育性正常说明A1对A2为显性；雄性不育系与品系3杂交，子一代表现为雄性不育，说明A2对A3为显性。综上分析可知，三个基因间的显隐性关系为A1>A2>A3 A2A3：A3A3=1：1 A1A1 母本行中会发生育性正常植株A3A3自交、A3A3与A2A3杂交，产生种子无杂种优势且都分雄性不育，种植后产量低于杂合种子，导致油菜籽减产 A1A2和A1A3 将E基因插入A2基因所在的染色体，通过判断植株是否表现出E基因决定的性状而对A2A3和A3A3加以辨别。 或用示意图展示设想：

雄性不育株

【解析】

该题的题干中表示，“育性正常和雄性不育这一对相对性状由等位基因A1、A2、A3控制，其显隐性关系为A1>A2>A3”但并不明确A1、A2、A3与性状的关系，后续给出各品系的基因型，可以推测A2决定雄性不育，A1和A3分别决定育性正常。且复等位基因之间遵循分离定律。

（1）该实验设计为验证性实验，实验结果已知，且给出的各种品系均为纯合子，一般验证显隐关系可以使用杂交的方法，因此实验设计为让品系1与雄性不育系杂交，子一代表现为育性正常说明A1对A2为显性；雄性不育系与品系3杂交，子一代表现为雄性不育，说明A2对A3为显性；

（2）品系2和品系3杂交，所得的后代全部为A2A3，为雄性不育个体，让其与品系3再次杂交，获得A2A3和A3A3的个体，比例为1:1；由于要获得兼具两种品系优良性状的可育杂交种子，此时应该选择父本为A1A1，使得控制不同品系的优良基因集合到一个个体中；母本行中育性正常的植株为A3A3，其可以发生A3A3自交、A3A3与A2A3杂交，产生种子无杂种优势且都分雄性不育，种植后产量低于杂合种子，导致油菜籽减产；拔出之后，母本行只剩A2A3个体，与A1A1杂交，后代的基因型为A1A2和A1A3；

（3）若需要用另一性状来帮助辨别雄性不育性状，则需要考虑基因的连锁关系，需要E基因与不育基因A2位于同一条染色体上，具体如答案所示。