Question

【題目】中國水稻研究所的科研人員對(duì)雜交稻的無融合生殖（不發(fā)生雌、雄配子的細(xì)胞核融合而產(chǎn)生種子的一種無性繁殖過程）進(jìn)行了研究，解決了雜交水稻一般需要每年制種的問題。

（1）上述水稻雜交種收獲的種子種植后失去原雜交種的優(yōu)良性狀，導(dǎo)致水稻雜交種需要每年制種的原因是______。

（2）有兩個(gè)基因控制水稻無融合生殖過程：含基因 A的植株形成雌配子時(shí)，減數(shù)第一次分裂異常，導(dǎo)致雌配子染色體數(shù)目加倍；含基因 P 的植株產(chǎn)生的雌配子都不經(jīng)過受精作用，直接發(fā)育成個(gè)體。雄配子的發(fā)育不受基因 A、P 的影響。用下圖1所示雜交方案，獲得了無融合生殖的個(gè)體。

①子代中Ⅱ、Ⅲ分別自交后獲得種子，則Ⅱ上所結(jié)種子胚的基因型是 _______ 、Ⅲ上所結(jié)種子胚的染色體組數(shù)是________ 個(gè)。

②理論上，子代Ⅳ作為母本能使子代保持母本基因型的原因是 _________。

（3）我國科研人員嘗試?yán)�用基因編輯技術(shù)敲除雜種水稻的4個(gè)相關(guān)基因，實(shí)現(xiàn)了雜種的無融合生殖（如圖2所示）。用基因編輯技術(shù)敲除的4個(gè)基因在實(shí)現(xiàn)無融合生殖過程中的作用是________ 。

（4）無融合技術(shù)應(yīng)用于作物育種，可能會(huì)導(dǎo)致 ________多樣性降低，存在生態(tài)隱患。

Answer 1

【答案】具備優(yōu)良性狀的雜交種自交，其后代會(huì)發(fā)生性狀分離 aP或ap 3 IV作為母本，A保證產(chǎn)生雌配子的基因型為AaPp，P保證雌配子AaPp不經(jīng)過受精作用，直接發(fā)育成個(gè)體，使子代保持母本基因型AaPp 配子的染色體數(shù)目加倍，受精卵中精子來源的染色體消失 遺傳

【解析】

雜交育種是指利用具有不同基因組成的同種（或不同種）生物個(gè)體進(jìn)行雜交，獲得所需要的表現(xiàn)型類型的育種方法，其缺點(diǎn)是后代個(gè)體可能發(fā)生性狀分離，不能保持雜種優(yōu)勢(shì)。根據(jù)題意分析可知，基因A、P影響雌配子的形成，從而可以使子代保持母本基因型。CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術(shù)是利用該基因表達(dá)系統(tǒng)中的引導(dǎo)RNA能識(shí)別并結(jié)合特定的DNA序列，從而引導(dǎo)Cas9蛋白結(jié)合到相應(yīng)位置并剪切DNA，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)靶基因序列的編輯。

（1）表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的雜交種如顯性雜合子，自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離，無法保持其雜種優(yōu)勢(shì)，因此需要每年制種用于生產(chǎn)；

（2）①子代中Ⅱ自交，其基因型為aaPp，由于含基因P的植株產(chǎn)生的雌配子不經(jīng)過受精作用，直接發(fā)育成個(gè)體， aaPp作母本產(chǎn)生的雌配子基因型為aP或ap ，直接發(fā)育成個(gè)體所結(jié)種子的胚的基因型為aP或ap。若子代Ⅲ自交， 其基因型為Aapp，若作父本，產(chǎn)生雄配子的基因型為Ap、ap， Aapp作母本，由題意知，含基因A的植株形成雌配子時(shí)，減數(shù)第一次分裂異常，導(dǎo)致雌配子染色體數(shù)目加倍，產(chǎn)生雌配子的基因型為Aapp。受精作用后所結(jié)種子的胚的染色體組數(shù)為3組。②基因型為AaPp的IV作為母本， 含基因A可以保證產(chǎn)生雌配子的基因型為AaPp，含基因P保證雌配子AaPp不經(jīng)過受精作用，直接發(fā)育成個(gè)體，所以可以使子代保持母本基因型AaPp；

（3）據(jù)圖分析，科研人員利用基因編輯技術(shù)敲除的4個(gè)基因在實(shí)現(xiàn)無融合生殖過程中的作用是使減數(shù)分裂變成有絲分裂（或“不出現(xiàn)基因重組、配子染色體數(shù)目加倍”）；受精后，父本來源的染色體消失；

（4）無融合技術(shù)應(yīng)用于作物育種，可以使雜種通過無性繁殖得以保持雜種優(yōu)勢(shì)，但也會(huì)導(dǎo)致遺傳多樣性降低，藏有生態(tài)隱患。