Question

【題目】水稻是我國最重要的糧食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌（Mp）侵染水稻引起的病害，嚴重危害我國糧食生產安全。與使用農藥相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經(jīng)濟的措施。

（1）水稻對Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對相對性狀，可通過觀察其自交后代性狀分離比來判斷__________。

（2）現(xiàn)有甲（R1R1r2r2r3r3）、乙（r1r1R2R2r3r3）、丙（r1r1r2r2R3R3）三個水稻抗病品種，抗�。�R）對感�。�r）為顯性，三對抗病基因位于不同染色體上。根據(jù)基因的DNA序列設計特異性引物，用PCR方法可將樣本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3區(qū)分開。這種方法可用于抗病品種選育中基因型的鑒定。

①甲品種與感病品種雜交后，對F2不同植株的R1、r1進行PCR擴增。已知R1比r1片段短。從擴增結果（下圖）推測可抗病的植株有____________。

②為了在較短時間內將甲、乙、丙三個品種中的抗病基因整合，選育新的純合抗病植株，請結合①的方法寫出育種步驟：____________。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，水稻的抗病表現(xiàn)不僅需要自身抗病基因（R1、R2、R3等）編碼的蛋白，也需要Mp基因（A1、A2、A3等）編碼的蛋白。只有R蛋白與相應的A蛋白結合，抗病反應才能被激活。若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推測這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為___________。

（4）研究人員每年用Mp（A1A1a2a2a3a3）人工接種水稻品種甲（R1R1r2r2r3r3），幾年后甲品種喪失了抗病性，檢測水稻的基因未發(fā)現(xiàn)變異。推測甲品種抗病性喪失的原因是______________。

（5）根據(jù)本題所述水稻與Mp的關系，為避免水稻品種抗病性喪失過快，請從種植和育種兩個方面給出建議__________________________。

Answer 1

【答案】抗病和感病的顯隱性關系，及此抗病個體是否為雜合子 1和3 a．甲×乙，得到F1；b．F1植株×丙，得到不同基因型的子代；c．用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代；d．用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株 感病、抗病 Mp的A1基因發(fā)生了突變 將含有不同抗病基因的品種輪換/間隔種植；將多個不同抗病基因通過雜交整合到一個品種中

【解析】

雜交可以判斷顯隱性，若兩個性狀不同的純合子雜交，可以根據(jù)子一代的表現(xiàn)型確定這一對性狀中的顯性性狀和隱性性狀；自交，具有相同性狀的親本雜交，可根據(jù)后代的性狀表現(xiàn)推知親本的基因型和顯隱關系，也常用于得到能穩(wěn)定遺傳的純合子，即通過雜交然后自交選育出符合條件的表現(xiàn)型后，進一步自交使其純化，最終獲得純合子；測交可以用于顯性個體基因型的判斷，即確定其是純合子還是雜合子，也可以推知顯性個體的基因型和產生的配子類型及比例。

（1）水稻對Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對相對性狀，可通過觀察其自交后代性狀分離比來判斷抗病和感病的顯隱性關系，即此抗病個體是否為雜合子，若自交出現(xiàn)性狀分離，則可知親本性狀為顯性性狀，且為雜合子。

（2）①題意顯示，抗病基因是R，結合“已知R1比r1片段短”以及電泳圖能分析出植株1和3是抗病的。

②根據(jù)題干的要求：“在較短時間內將甲、乙、丙三個品種中的抗病基因整合，選育新的純合抗病植株，即R1R1R2R2R3R3的植株，根據(jù)①的方法——即雜交育種或PCR。因此，設計實驗步驟如下：①甲×乙，得到F1基因型為R1r1R2r2r3r3；②F1植株×丙，得到不同基因型的子代（R1r1R2r2R3r3、r1r1R2r2R3r3、R1r1r2r2R3r3、r1r1r2r2R3r3）； ③用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代；④用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株。

（3）由題干信息“只有R蛋白與相應的A蛋白結合，抗病反應才能被激活”可知，若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推測這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為：感（不抗）病和抗病，因為基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染基因型為r1r1R2R2R3R3的水稻才能實現(xiàn)R蛋白與相應的A蛋白結合，而基因型為R1R1r2r2R3R3的水稻不能實現(xiàn)相應的蛋白結合，故表現(xiàn)為感病。

（4）由題干信息“甲品種喪失了抗病性，檢測水稻的基因未發(fā)現(xiàn)變異”可知，甲品種抗病性喪失的原因只能從MP中找原因�？赏茰y變異的原因是是：MP的（A1）基因發(fā)生了突變/變異，（導致A1消失/A基因失活），A無法合成A蛋白，進而表現(xiàn)為感病。

（5）根據(jù)本題所述水稻與Mp的關系，可以將含有不同抗病基因的品種輪換或間隔種植，或將多個不同抗病基因通過雜交整合到一個品種中，這樣能有效避免水稻品種抗病性喪失過快的現(xiàn)象發(fā)生，