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袁隆平關於雜交水稻的構想及實踐

袁隆平在《雜交水稻》雜誌上發表了《雜交水稻的育種戰略設想》一文,提出了雜交水稻的育種可以分為三系法、二系法和一系法三個戰略發展階段,朝著程式上由繁到簡而效率越來越高的方向發展。

(1)水稻是雌雄同株兩性花的植物,所以為了防止母本____須進行人工去雄,水稻的花非常小,且每朵花只結一粒種子,人工操作難以實現。直到科學家在自然界發現了雄性不育的水稻植株,即雄蕊不能產生可育花粉,在雜交時只能做____,有了雄性不育系用於雜交育種,就免除了人工去雄的工作。

(2)不育系的產生是基因突變的結果,在細胞核和細胞質中都含有決定雄蕊是否可育的基因(如圖2)。其中細胞核中的不育基因用r表示,可育基因用R表示,且R對r為顯性;細胞質中的不育基因用S表示,可育基因用N表示。上述四種基因的關係中,R能夠抑制S的表達,即基因型為S(RR)的水稻表現為雄性可育;當細胞質基因為N時,無論細胞核中含有可育基因還是不育基因,植株都表現為雄性可育。所以雄性不育系的基因型為___。

(3)三系法可獲得雜交水稻,所謂三系是指恢復系——N(RR)或S(RR)、保持系——N(rr)和不育系。恢復系和保持系可以透過自交得以保持,請用遺傳圖解的形式解釋如何獲得雜交種用於大田生產,如何保持(延續)不育系(雄性不育系不能透過自交的方式得以保持,用於之後的雜交育種)。

(二)二系法

資料2∶水稻是我國主要的糧食作物之一,它是自花傳粉的植物。提高水稻產量的一個重要途徑是利用雜交種(F1)的雜種優勢,即F1的性狀優於雙親的現象。

(1)略

(2)雄性不育水稻突變體S表現為花粉敗育。在制種過程中,利用不育水稻可以省略去雄操作,極大地簡化了制種程式。

①將突變體S與普通水稻雜交,獲得的F1表現為可育,F1中可育與不育的植株數量比約為3 :1,說明水稻的育性由_______對等位基因控制,不育性狀為____性狀。

②研究人員發現了控制水稻光敏感核不育的基因pms3,該基因並不編碼蛋白質。為研究突變體S的 pms3基因表達量和花粉育性的關係,得到如表4 和圖3結果(用花粉可染率代表花粉的可育性)。

表4 不同光溫條件下突變體S的花粉可染率(%)

該基因的表達量指的是_________的合成量。根據實驗結果可知,pms3基因的表達量和花粉育性關係是_________。突變體S的育性是可以轉換的,在__條件下不育,在__條件下育性最高,這說明_______。

(3)結合以上材料,請設計培育水稻雜交種並儲存突變體S的簡要流程∶__________。

分類: 農業
時間: 2021-10-10

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