杂交水稻生产技术是我国现代农业研究的一项重要成果,使我国的水稻产量得到大幅度提高,为我国和世界粮食安全作出了重要贡献。 ( 1 ) 具有 相 对 性状 的 水 稻 纯合 子 杂 交 , 研 究者根 据 F 1 、 F 2 的 表现 型 及 比 例可 作 出的 判 断 包 括 , 以及 通 过 比 较 正 、 反 交 结果 可 推 断 控制 该 性 状 的基 因 是 否 位于 细 胞 核中。 ( 2 ) 1970 年袁隆平团队在水稻 (野生型 ) 中发现了一株雄性不育植株 ( 雄蕊异常,不能 产生有功能的花粉;雌蕊正常,接受外来的正常花粉能受精结实 ) 。通过分析下图 所示的杂交实验,研究者发现该雄性不育性状是由细胞质基因和细胞核基因共同控 制的。 上述杂交中子代的细胞质基因均由母本提供。用 S 表示细胞质不育基因, N 表示细 胞质可育基因。用 R ( R 1 、 R 2 ) 表示细胞核中可恢复育性的基因,其等位基因 r ( r 1 、 r 2 ) 无此功能。只有当细胞质中含有 S 基因,细胞核中 r 基因纯合时,植株才表现出雄性不育性状。其他类型的基因组合均为雄性可育。 通过杂交一可生产杂交种子( 利用雄性不育株生产可育的 F 1 种子,供生产使用 ) ;通过杂交二可用来繁殖不育系(每年繁殖出基因型相同且雄性不育的植株)。请以遗传图 解的形式写出杂交一和杂交二的亲本及 F 1 的基因型(不要求写配子基因型)。 ( 3 ) 研究发现细胞质 S 基因 ( 在线粒体 DNA 上 ) 编码的蛋白质阻碍水稻花粉发育而导致 雄性不育,而 R 基因能够消除 S 基因对花粉发育的不利影响。为研究其中的机制, 分析了不同基因型水稻的线粒体不育基因表达情况,结果见下表: 基因型 检测内容 N(r 1 r 1 r 2 r 2 ) S(r 1 r 1 r 2 r 2 ) S(R 1 R 1 r 2 r 2 ) S(r 1 r 1 R 2 R 2 ) S(R 1 R 1 R 2 R 2 ) 不育基因转录的 mRNA — +++ +++ + + 不育基因编码的 蛋白质 — +++ + + — 水稻育性性状 育性正常 雄性不育 部分花粉 可育 部分花粉 可育 育性正常 根据表中结果,从 R 基因影响线粒体不育基因 S 表达的角度,解释 R 基因恢复育性 可能的机制。