雜交水稻具有重要的經(jīng)濟價值。我國科研人員對雜交稻的無融合生殖(不發(fā)生雌、雄配子的細胞核融合而產(chǎn)生種子的一種無性繁殖過程)進行了研究。
(1)水稻的雜交種在生活力、抗逆性、適應性和產(chǎn)量等方面優(yōu)于雙親,但由于雜種后代會發(fā)生
性狀分離
性狀分離
,無法保持其雜種優(yōu)勢,因此需要每年制種用于生產(chǎn)。
(2)有兩個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,減數(shù)第一次分裂異常,導致雌配子染色體數(shù)目加倍;含基因P的植株產(chǎn)生的雌配子不經(jīng)過受精作用,直接發(fā)育成個體。雄配子的發(fā)育不受基因A、P的影響。人們曾用圖1所示雜交方案,獲得無融合生殖的個體。
①若Ⅱ自交,所結種子的胚的基因型為aP或ap
aP或ap
。若Ⅲ自交,所結種子的胚的染色體組數(shù)為3
3
。
②理論上,Ⅳ作為母本能使子代保持母本基因型
保持母本基因型
。
(3)由于上述無融合生殖技術還存在不足,我國科研人員嘗試利用CRISPR/Cas基因編輯技術敲除雜種水稻的4個相關基因,實現(xiàn)了雜種的無融合生殖(如圖2所示)。
①CRISPR/Cas基因編輯技術中使用的Cas核酸酶可以實現(xiàn)對DNA分子的定點切割,該酶切斷的化學鍵是c
c
。
a.氫鍵b。肽鍵c。磷酸二酯鍵d。高能磷酸鍵
②請在上邊的框內繪制未敲除基因的雜種水稻自交繁殖所產(chǎn)生子代的染色體組成。
③據(jù)圖分析,科研人員利用基因編輯技術敲除的4個基因在實現(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
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)無融合技術應用于作物育種,可以使雜種通過無性繁殖得以保持雜種優(yōu)勢,但也會導致基因
基因
多樣性降低,應對雜草入侵或病毒侵害的能力降低,因而也藏有生態(tài)隱患。
(5)有人說“科學技術是一把雙刃劍,應當審慎地使用基因編輯技術?!闭埬阏務劵蚓庉嫾夹g可能帶來的影響。有利方面:疾病治療、作物改良、酶的結構改造提高工業(yè)生產(chǎn)效率
潛在風險:技術上存在隱患,例如脫靶(誤切割)帶來的新的未知基因突變;使原有基因組改變,導致基因間相互作用關系的改變
有利方面:疾病治療、作物改良、酶的結構改造提高工業(yè)生產(chǎn)效率
潛在風險:技術上存在隱患,例如脫靶(誤切割)帶來的新的未知基因突變;使原有基因組改變,導致基因間相互作用關系的改變
【答案】性狀分離;aP或ap;3;保持母本基因型;c;
;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;基因;有利方面:疾病治療、作物改良、酶的結構改造提高工業(yè)生產(chǎn)效率
潛在風險:技術上存在隱患,例如脫靶(誤切割)帶來的新的未知基因突變;使原有基因組改變,導致基因間相互作用關系的改變