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尖子生突破2—雄性不育系及自交不亲和性
应用一：雄性不育系
是指通过人工选育，在雌器官发育正常的两性花或雌雄同株植物中获得遗传性稳定的雄性不
育系统。有关不育性的基因如下。在细胞质中遗传的是S/N，N 正常可育，S 不可育；在细胞核也
有一对等位基因R/r，R 可以使S 带来的不育植株恢复育性。
雄性不育按基因型可分为三类：
1.细胞核雄性不育：雄性不育受细胞核基因控制。可分为显性核不
育、隐性核不育及基因互作核不育。基因型为S(rr)。
2.细胞质雄性不育：雄性不育的性状完全受细胞质控制，遵循母性
遗传规律，任何品种都是保持系，找不到恢复系。
3.核质互作雄性不育：雄性不育的性状受细胞核基因和细胞质基因
共同控制，该型不育系可实现“三系配套”—是指配制一个优良杂交种所需要的特定的三个系，
包括不育系、保持系和恢复系必须配套才能使用，缺一不可。
应用二：自交不亲和
指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。具
有自交不亲和性的作物有甘蓝、黑麦、甜菜、白菜等。
自交不亲和性在遗传上都是由特定的复等位基因控制的。如对烟草属植物的研究，发现有一
组复等位基因S 控制着自交不亲和性的遗传。即花粉粒所携带的S 等位基因与雌蕊的基因相同时，
花粉管就不能在花柱组织中延伸，或生长很缓慢而终于不能与卵细胞结合；反之，花粉就发芽正
常，能参与受精作用。
一、单选题
1．水稻为雌雄同花植物，花很小，人工授粉困难。正常水稻种子呈白色，科研团队在某水稻
品种的一条2 号染色体上插入一个籽粒蓝色素生成基因D 构建水稻品种Р，然后将雄性不育基因
M 导入水稻品种Р，培育出通过种子颜色即可判断是否为雄性不育种子的品种Q（基因的位置关
系如图）。由于图中D 和M 两个非等位基因在同一条染色体上距离较近，因此会紧密连锁在一起
不发生基因重组。下列说法正确的是（ ）
1
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A．品种Q 自花传粉，得到的子代中蓝粒雄性不育的个体占3/4
B．品种Q 可防止基因D 通过花粉扩散到近缘作物
C．若基因M 插入到基因D 所在染色体的同源染色体上，则其与正常水稻杂交无法得到蓝粒
和雄性不育两性状不分离的种子
D．若基因M 插入到3 号染色体上，则其与正常水稻杂交得到的子代出现蓝粒雄性不育种子的
概率为1/2
2．大白菜是雌雄同株植物。研究发现大白菜的雄性不育由Ms/ms 和I/i 两对独立遗传的等位
基因控制，其中Ms 为显性不育基因，可诱导产生雄性不育因素，使雄蕊退化，I 基因能抑制Ms
基因的表达。现有甲（基因型为Msmsii）和乙（基因型为MsmsIi）的植株混合种植，下列说法正
确的是（ ）
A．自然界中能稳定遗传的雄性可育大白菜植株有2 种基因型
B．可通过自交的方式判断某雄性不育大白菜植株的基因型
C．甲植株上所结的种子发育的植株中雄性不育占3/4
D．乙植株上所结的种子发育的植株中雄性不育占3/16
3．果蝇的性别决定方式为XY 型。已知XXY 为雌性可育；XYY 为雄性可育；XO 为雄性不育；
XXX、YO、YY 均在胚胎期死亡。现有两组杂交实验结果如下，不考虑XY 的同源区段及基因突变，
下列叙述错误的是（ ）
组合及亲本表型
F1 表型及比例
组合一：残翅红眼♀×长翅白
眼♂
长翅红眼♀920、长翅红眼♂927
组合二：残翅红眼♂×长翅白
眼♀
长翅红眼♀920、长翅白眼♂927、长翅白
眼♀1
A．仅根据组合一即可判断长翅为显性性状，控制翅型的基因位于常染色体
B．组合一中F1 雌雄果蝇相互交配，F2 中红眼长翅雌果蝇的比例为3/4
C．组合二F1 长翅白眼雌蝇的产生可能与母本减数第一次分裂异常有关
D．组合二中F1 长翅白眼雌蝇与正常雄果蝇交配，子代雌果蝇：雄果蝇=1：1
4．某农作物为严格自花受粉的二倍体植物，杂种优势显著。为方便杂交制种，研究人员利用
2
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基因工程构建了该植物的雄性不育保持系（如下图）。在雄性不育保持系中，A 为雄性可育基因，
被敲除后的A 基因不再具有A 基因功能，记为A-KO，无A 基因时雄蕊不能发育；R/r 基因分别控
制种皮的褐色和黄色，D/d 基因控制花粉的育性，含D 基因的花粉败育。上述基因在染色体上紧
密连锁，减数分裂时不发生交叉互换。下列说法不正确的是（ ）
A．该雄性不育保持系自交时，可育花粉的基因型有1 种
B．该雄性不育保持系自交后，子代出现雄性不育保持系的概率为1/2
C．该雄性不育保持系所结的种子中，褐色种子与黄色种子的比约为1 1∶
D．杂交制种时，应将黄色种子与其它品系种子间行种植并完成杂交
5．某水稻品种雄性不育与TMS5 和Ub 基因有关，TMS5 基因编码正常的核酸酶RNaseZS1，
tms5 基因编码的RNaseZS1 无活性。Ub 基因编码Ub 蛋白（其等位基因无此功能），25℃以上高
温能诱导Ub 基因过度表达出Ub 蛋白导致花粉败育，机理如下图。说法正确的是（ ）
A．Ub 基因过度转录是导致雄性不育的直接原因
B．由图可知，雄性不育受环境影响
C．利用雄性不育水稻作父本进行杂交育种，具有不需要去雄的优势
D．若水稻为tms5 基因纯合且温度在25℃以上，则表现为雄性不育
6．某二倍体（2n＝14）自花传粉植物的雄蕊小，导致人工育种时去雄困难，培育获得的6 号
染色体三体品系及其6 号染色体上的基因如图所示，雄性可育（M）对雄性不育（m）为显性，
种子椭圆粒（R）对种子长粒（r）为显性。该三体植株在减数分裂Ⅰ后期染色体Ⅰ和Ⅱ分离，染
色体Ⅲ随机移向一极，含染色体Ⅲ的花粉无受粉能力。下列相关说法正确的是（ ）
3
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A．可用隐性植株与该植株杂交验证这两对基因的遗传遵循自由组合定律
B．该三体植株会产生4 种基因型的雌配子，其中染色体正常的比例为1/4
C．该三体植株产生的雄配子中，具有正常受粉能力的比例约为1/3
D．该三体植株自交产生的F1 中长粒种子种植后可用来作杂交育种的母本
7．水稻（2n=24）开两性花，水稻的花粉是否可育受到细胞质基因（S、N）和细胞核基因
（R、r）共同控制，其中细胞质基因只能通过母本遗传给后代。当细胞质基因为S 且细胞核基因
型为rr[记为S（rr）]时，水稻才表现为雄性不育。下列说法错误的是（ ）
A．基因S、N 的遗传不遵循分离定律
B．选用雄性不育植株进行杂交实验的优点是无需去雄
C．S（rr）与某品种水稻杂交后代全为雄性不育，该品种基因型为N（rr）或S（rr）
D．发生在水稻花粉中的基因突变比发生在根尖的更容易遗传给后代
8．我国科学家用二倍体育种替代四倍体育种，用杂交种子繁殖替代薯块繁殖，这一成果突破
了百年来马铃薯育种的难题。自交不亲和是指植物自花授粉后不会产生种子的现象。科学家敲除
了马铃薯决定自交不亲和的S-RNase 基因，通过基因分析和杂交育种（如图所示），成功的改良
出“优 薯1 号”品种。下列分析错误的是（ ）
A．选择基因组杂合度低和有害突变数少的材料决定了实验最终的成败
B．品系1 或2 的强致病基因与有利基因的连锁在子代中消除的原因是同源染色体的互换
C．敲除S-RNase 基因后的植株自交后观察是否产生种子来检测其作用效果
D．S-RNase 基因是强致病基因，块茎繁殖，可能使有害病毒在植物体内积累
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9．自交不亲和是指两性花植物在雌、雄配子正常时，不能通过自交产生后代的特性。在烟草
中至少有15 个自交不亲和基因S1，S2…S15 构成一个复等位基因系列（位于一对常染色体上相同
位置）。当花粉的Sx（x=1，2……15）基因与母本有相同的Sx 基因时，该花粉的活性受到抑制而
不能完成受精作用。下列有关说法错误的是（ ）
A．具有自交不亲和特性的植物进行杂交实验时，母本无需去雄
B．基因型为S1S2 和S1S4 的亲本，正交和反交的子代共有3 种基因型
C．若某小岛烟草的S 基因只有S1、S2、S3、S4、S5，则该群体最多有15 种基因型
D．基因S1，S2，S3，S4…S15 互为等位基因，这些基因的出现体现了基因突变的不定向性
10．植物的自交不亲和性是指花粉落在柱头上时，不能正常萌发或不能穿过柱头，无法完成
受精作用而不能结实的现象。下图为培育自交不亲和油菜的过程，其中A、C 代表不同的染色体组。
下列叙述正确的是（ ）
A．甘蓝型油菜是由两个不同物种进行杂交后直接选育获得的
B．白菜是二倍体，A 代表的染色体组中有10 条染色体
C．F1 不含来自白菜的自交不亲和有关的基因
D．该育种方法为杂交育种，可大幅度改良生物，使之出现前所未有的新性状
二、多选题
11．自交不亲和性是植物在长期进化过程中形成的，有利于进化和适应环境。研究发现油菜
自交不亲和性与S 位点的基因型有关，机理如图甲所示。育种专家利用自交不亲和系作母本，与
其他自交不亲和系、自交系或正常品系进行杂交，既避免了去雄操作，省时省工，又可以通过杂
交获得杂种优势，图乙表示相关杂交实验。相关说法错误的是（ ）
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A．具有自交不亲和特性的品系进行杂交育种时不用对母本进行去雄处理
B．由图甲可知，自交不亲和的原因是双亲基因型相同时花粉管不能萌发
C．自交不亲和的品系，不利于该物种保持遗传的多样性
D．F1 是由AAC 组成的三倍体，其中C 染色体组中含有9 条染色体
12．太谷核不育小麦是我国在小麦中首次发现的显性基因控制的雄性不育突变体，其不育性
状受显性雄性不育基因Ms2（简称M）控制，该基因位于小麦的4 号染色体上。其发育早期败育
的机理如图所示。与野生型小麦相比，太谷核不育小麦中Ms2 基因的调控区插入了一段DNA 序列
（TRIM），Ms2 蛋白引起TaRomol 蛋白的多聚化，使其活性受到抑制。最终导致太谷核不育小麦
花药在发育早期败育。下列说法正确的是（ ）
A．TRIM 的插入能够激活原本不表达的Ms2 基因，使其表达出Ms2 蛋白
B．太谷核不育小麦与野生型小麦杂交时，杂交后代中雄性可育：雄性不育＝1：1
C．杂交获得的太谷核不育小麦基因型为MM 或Mm，且其在杂交过程中只能做母本
D．与野生型相比，太谷核不育小变花药在早期发育中活性氧（ROS）信号水平较高
三、综合题
13．水稻是严格的自花传粉植物。雄性不育株是指雄蕊发育不正常，但雌蕊发育正常，可以
接受外来花粉而繁殖后代的植株，以上相关性状是由基因控制的。水稻野生型为雄性可育，突变
6
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体甲和突变体乙均为雄性不育（均只有一对基因与野生型不同）。下表为3 个不同水稻杂交组合
及其子代的表型及比例。请回答下列问题：
组合
序号
后代的表型及比例
一
野生型×突变
体甲
全为雄性可育（杂种
1）
二
野生型×突变
体乙
全为雄性可育（杂种
2）
三
杂种1×杂种
2
全为雄性可育
(1)根据杂交组合一和二可知，雄性可育性状是由_____性基因控制。根据杂交组合三，推测控
制两个突变体的相关基因为______（填“等位基因”或“非等位基因”）。
(2)以上两突变体的产生体现了基因突变具有_____的特点。
(3)水稻雄性不育系在遗传学研究中有非常重要的作用，已知两突变品系的雄性不育性状各由
一对等位基因控制，甲经低温处理可以恢复育性，请利用两突变品系甲、乙设计杂交实验推断两
对基因在染色体上的位置关系（简要写出实验思路、预期结果及结论）。
实验思路：在低温条件下，以______作为父本，以______作为母本杂交，收获突变体乙植株
上所结的种子获得F1，正常温度条件下种植F1，并使其自交获得F2，常温条件下种植F2，并统
计______________。
预期结果与结论：
①若F2 中雄性可育与雄性不育植株数量比约为______，则两对基因位于非同源染色体上；
②若F2 中雄性可育与雄性不育植株数量比约为______，则两对基因位于同一对同源染色体上。
(4)水稻的紫粒和白粒受1 对等位基因控制，利用SSR 技术可以进行基因在染色体上的定位。
SSR 是DNA 中的简单重复序列，非同源染色体上的SSR 重复单位不同（如CA 重复或GT 重复），
不同品种的同源染色体上的SSR 重复次数不同（如CACACA 或CACACACA），因此常用于染色体
特异性标记。研究人员将纯种紫粒和白粒水稻杂交，F1 全为紫粒，F1 自交后提取F2 中结白色籽
粒的50 株单株的叶肉细胞DNA，利用4 号染色体上特异的SSR 进行PCR 扩增后并电泳结果如下图
所示：
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①如果控制籽粒颜色的基因位于4 号染色体上，则在下图中画出F2 白粒植株SSR 扩增、电泳
后结果______。
②若控制籽粒颜色的基因不位于4 号染色体上，SSR 扩增结果的类型______种，可能的比例是：
________。
14．有一类玉米能够正常进行自交，它们也可以给其它类型玉米授粉结实，而其它类型玉米
给它们授粉则不结实，这种现象称之为玉米单向杂交不亲和性（简称不亲系）。某不亲系受基因
A 控制，其遗传机制为：含有A 的卵细胞与a 花粉受精产生后代死亡，其余配子间结合方式均能
正常结实。玉米甜与非甜性状受一对等位基因Bb 控制。研究人员选择纯种不亲系甜玉米与普通的
非甜玉米杂交，F1 均为不亲系非甜玉米，F1 与纯种普通甜玉米杂交，F2 中不亲系甜玉米：普通非
甜玉米=1：1。不考虑突变和染色体互换。回答下列问题：
(1)玉米甜与非甜相对性状中，隐性性状为___________。F1 与纯种普通甜玉米杂交时，F1 应
作为____________（填“父本”或“母本”），F2 性状之比为1：1 的原因是____________。若
F2 自交，子代的表型及比例为____________。
(2)SSR 是DNA 中的简单重复序列，非同源染色体上的SSR、不同品种的同源染色体上的SSR 不
同。利用SSR 技术可以进行基因在染色体上的定位。研究人员为了确定A 基因是否位于5 号染色
体上，将F1 自交后提取F2 中不亲系的10 株玉米的叶肉细胞DNA，利用SSR 进行PCR 扩增，对扩
增结果进行电泳，如图所示。该结果表明A 基因____________（填“在”或“不在”）5 号染色
体上，理由是____________。
(3)已知控制玉米胚乳的紫色（R）与无色（r）的基因位于9 号染色体上，现有基因型为AARR
与aarr 玉米可供选择，请设计杂交实验验证两对基因的遗传符合自由组合定律_____（写出实验
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方案及预期结果）。
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