Question

【題目】油菜屬于二倍體植物，具有兩性花，其育性正常和雄性不育這一對相對性狀由等位基因A1、A2、A3控制，其顯隱性關系為A1>A2>A3。油菜的育性雜合植株表現出明顯的雜種優勢，其油菜籽產量遠高于育性正常品系，但這種優勢無法在自交后代中保持。現有少量育性正常品系1、雄性不育系和育性正常品系3三個品系的種子，基因型分別為A1A1、A2A2、A3A3，回答下列問題。

（1）請以上述三個品系為材料設計實驗，驗證A1、A2、A3基因之間的顯隱性關系_________。

（2）去雄是雜交育種的關鍵步驟，但人工去雄耗時費力，在生產上不具有可操作性。利用上述雄性不育系（雄蕊異常，肉眼可辨）進行雜交育種制備可育雜交種子（YF1）的大致過程如下。

①讓上述雄性不育系與品系3雜交，獲得F1全為雄性不育株；再讓F1與品系3雜交，獲得F2；然后繼續選擇F2中雄性不育株與品系3雜交，獲得F3；如此連續雜交n次，獲得大量種子。

②將最后獲得的上述種子種成母本行，將基因型為_______的品系種成父本行，用于制備YF1。

③在油菜剛開花時，拔除母本行中具有育性正常的植株，然后父本行與母本行雜交，獲得兼具兩種品系優良性狀的可育雜交種子YF1，供農業生產使用。

結合育種過程分析回答：

a．步驟①中，連續雜交獲得的Fn中雄性不育株所結種子的基因型及比例為________。

b．步驟②中，父本行品系的基因型為________。

c．步驟③中，若不拔除育性正常植株，得到的種子給農戶種植后，會導致油菜籽減產，原因是____________________________。制備的可育雜交種子（YF1）的基因型為_____________。

（3）上述育種過程中拔除育性正常植株，只能在油菜剛開花時（傳粉前）通過觀察雄蕊發育情況加以辨別，且操作時間短，易出現錯辨漏拔等問題。有人設想：“利用油菜植株開花前長期、穩定表現的某一直觀性狀，對雄性不育植株加以辨別”，請用控制該性狀的基因（E）及其與A基因的位置關系，展示此設想_____________。

Answer 1

【答案】讓品系1與雄性不育系雜交，子一代表現為育性正常說明A1對A2為顯性；雄性不育系與品系3雜交，子一代表現為雄性不育，說明A2對A3為顯性。綜上分析可知，三個基因間的顯隱性關系為A1>A2>A3 A2A3：A3A3=1：1 A1A1 母本行中會發生育性正常植株A3A3自交、A3A3與A2A3雜交，產生種子無雜種優勢且都分雄性不育，種植后產量低于雜合種子，導致油菜籽減產 A1A2和A1A3 將E基因插入A2基因所在的染色體，通過判斷植株是否表現出E基因決定的性狀而對A2A3和A3A3加以辨別。 或用示意圖展示設想：

雄性不育株

【解析】

該題的題干中表示，“育性正常和雄性不育這一對相對性狀由等位基因A1、A2、A3控制，其顯隱性關系為A1>A2>A3”但并不明確A1、A2、A3與性狀的關系，后續給出各品系的基因型，可以推測A2決定雄性不育，A1和A3分別決定育性正常。且復等位基因之間遵循分離定律。

（1）該實驗設計為驗證性實驗，實驗結果已知，且給出的各種品系均為純合子，一般驗證顯隱關系可以使用雜交的方法，因此實驗設計為讓品系1與雄性不育系雜交，子一代表現為育性正常說明A1對A2為顯性；雄性不育系與品系3雜交，子一代表現為雄性不育，說明A2對A3為顯性；

（2）品系2和品系3雜交，所得的后代全部為A2A3，為雄性不育個體，讓其與品系3再次雜交，獲得A2A3和A3A3的個體，比例為1:1；由于要獲得兼具兩種品系優良性狀的可育雜交種子，此時應該選擇父本為A1A1，使得控制不同品系的優良基因集合到一個個體中；母本行中育性正常的植株為A3A3，其可以發生A3A3自交、A3A3與A2A3雜交，產生種子無雜種優勢且都分雄性不育，種植后產量低于雜合種子，導致油菜籽減產；拔出之后，母本行只剩A2A3個體，與A1A1雜交，后代的基因型為A1A2和A1A3；

（3）若需要用另一性狀來幫助辨別雄性不育性狀，則需要考慮基因的連鎖關系，需要E基因與不育基因A2位于同一條染色體上，具體如答案所示。