Question

12．秈稻和粳稻為亞洲栽培水稻的兩個亞種（品系），秈粳種間雜種具有較大優(yōu)勢．讓純種秈稻和粳稻雜交得到F₁，但F₁存在不育或半不育現(xiàn)象，為探究F₁雜種不育的原因，科研人員做了如下實驗探究．
（1）科研人員對F₁雜種不育現(xiàn)象提出三種假說．
假說一：秈稻和粳稻染色體的結(jié)構(gòu)存在差異，使F₁染色體配對不正常．
假設(shè)二：水稻細(xì)胞質(zhì)中存在某種蛋白或酶，影響秈粳雜合核基因組的功能，從而引起配子發(fā)育異常．
假設(shè)三：水稻細(xì)胞中存在不育基因．
①在顯微鏡下觀察F₁減數(shù)第一次時期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)或行為變化（能否正常配對）是正常的，否定假說一．
②比較正反交后代可育程度，發(fā)現(xiàn)其差異不顯著，否定假說二．
（2）我國科研人員的發(fā)現(xiàn)為假說三提供了證據(jù)支持．他們發(fā)現(xiàn)水稻6號染色體S5位點存在緊密連鎖的3個基因，分別為G3、G4和G5基因，G3、G4、G5基因分別編碼3+、4+、5+三類蛋白．其不育機制如圖所示：分泌到細(xì)胞外的5+催化某底物生成某產(chǎn)物，進(jìn)而產(chǎn)物與細(xì)胞膜上的4+結(jié)合，當(dāng)3-或者不存在3+情況下，不能解除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊負(fù)擔(dān)造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫．持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫可能會促進(jìn)（誘導(dǎo)、誘發(fā)、引導(dǎo)）一系列脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)，進(jìn)而造成程序性細(xì)胞死亡提前，最終導(dǎo)致胚囊提前敗育（配子致死）．
（3）在秈稻中G3和G5基因有功能，G4基因沒有功能（可表示為3+4-5+）；粳稻則相反，為3-4+5-．在雌配子（卵子）形成過程中，有功能的G5+和G4+基因一起，構(gòu)成殺手基因，而攜帶G3基因（3+）的配子則不會被殺死，則行使保護者的作用，此過程對雄配子形成無影響．現(xiàn)用純合NJ11（秈稻品種）和Ba（粳稻品種）為親本（不考慮交叉互換），預(yù)測其F₁小穗結(jié)實率為50%，解釋原因F₁在其減數(shù)分裂過程中，G4+和G5+基因表達(dá)產(chǎn)生4+和5+，但只有一半卵細(xì)胞含有G3+基因產(chǎn)生3+，能保護雌配子，因此有一半的雌配子可育．
（4）在水稻中存在一類特殊的種質(zhì)資源，可與秈粳品種雜交，得到的F₁能正常結(jié)實，此種質(zhì)資源稱為“廣親和品種”．研究發(fā)現(xiàn)其S5位點的G5基因為無功能的G5n，成為廣親和基因．研究該基因的存在，對于水稻作物的研究具有哪些實際應(yīng)用價值為秈粳稻間的基因交流提供了橋梁；可利用秈粳稻之間強大的雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量；在水稻品種改良中將有重大應(yīng)用前景；能夠克服水稻秈粳亞種間雜交稻的不育性（生殖隔離）（至少兩點）

Answer 1

分析 根據(jù)題干和圖示分析可知，分泌到細(xì)胞外的5+催化某底物生成某產(chǎn)物，進(jìn)而產(chǎn)物與細(xì)胞膜上的4+結(jié)合，當(dāng)3-或者不存在3+情況下，不能解除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊負(fù)擔(dān)造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫．持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫可能會促進(jìn)系列脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)，進(jìn)而造成程序性細(xì)胞死亡提前，最終導(dǎo)致胚囊提前敗育，即配子致死．

解答 解：（1）①在顯微鏡下觀察F₁減數(shù)第一次時期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)或行為變化是正常的，而假說一中“秈稻和粳稻染色體的結(jié)構(gòu)存在差異，使F₁染色體配對不正�！�，因此能否定假說一．
②比較正反交后代可育程度，發(fā)現(xiàn)其差異不顯著，而假說二中“水稻細(xì)胞質(zhì)中存在某種蛋白或酶，影響秈粳雜合核基因組的功能，從而引起配子發(fā)育異�！保�因此否定假說二．
（2）根據(jù)題干和圖示可知，分泌到細(xì)胞外的5+催化某底物生成某產(chǎn)物，進(jìn)而產(chǎn)物與細(xì)胞膜上的4+結(jié)合，當(dāng)3-或者不存在3+情況下，不能解除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊負(fù)擔(dān)造成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫．持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫可能會促進(jìn)系列脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)，進(jìn)而造成程序性細(xì)胞死亡提前，最終導(dǎo)致胚囊提前敗育，即配子致死．
（3）純合NJ11（秈稻品種）和Ba（粳稻品種）為親本，產(chǎn)生的F₁在減數(shù)分裂過程中，G4+和G5+基因表達(dá)產(chǎn)生4+和5+，但只有一半卵細(xì)胞含有G3+基因產(chǎn)生3+，能保護雌配子，則有一半的雌配子可育．因此預(yù)測其F₁小穗結(jié)實率為50%．
（4）研究發(fā)現(xiàn)其S5位點的G5基因為無功能的G5n，成為廣親和基因．研究該基因的存在，可以為秈粳稻間的基因交流提供了橋梁；可利用秈粳稻之間強大的雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量；在水稻品種改良中將有重大應(yīng)用前景；能夠克服水稻秈粳亞種間雜交稻的不育性等．
故答案為：
（1）①減數(shù)第一次       形態(tài)結(jié)構(gòu)或行為變化（能否正常配對）
②正反
（2）細(xì)胞膜上的4+3-或者不存在3+促進(jìn)（誘導(dǎo)、誘發(fā)、引導(dǎo)）
（3）50%        F₁在其減數(shù)分裂過程中，G4+和G5+基因表達(dá)產(chǎn)生4+和5+，但只有一半卵細(xì)胞含有G3+基因產(chǎn)生3+，能保護雌配子，因此有一半的雌配子可育
（4）為秈粳稻間的基因交流提供了橋梁；可利用秈粳稻之間強大的雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量；在水稻品種改良中將有重大應(yīng)用前景；能夠克服水稻秈粳亞種間雜交稻的不育性（生殖隔離）

點評 本題結(jié)合圖示，考查育種的相關(guān)知識，意在考查考生識圖能力和理解所學(xué)知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；能運用所學(xué)知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論．