水稻是我國主要的糧食作物之一，它是自花傳粉的植物。提高水稻產(chǎn)量的一個重要途徑是利用雜交種（F₁）的雜種優(yōu)勢，即F₁的性狀優(yōu)于雙親的現(xiàn)象。
（1）雜交種雖具有雜種優(yōu)勢卻只能種植一代，原因是

F₁自交后代會發(fā)生性狀分離現(xiàn)象

F₁自交后代會發(fā)生性狀分離現(xiàn)象

，進而影響產(chǎn)量。水稻的花非常小，人工雜交難以實現(xiàn)。因此雄性不育（雄蕊不能產(chǎn)生可育花粉）的水稻植株常用于水稻雜交育種。
（2）不育系的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果，在細胞核和細胞質(zhì)中都含有決定雄蕊是否可育的基因（如圖）。其中細胞核中的不育基因用r表示，可育基因用R表示，且R對r顯性；細胞質(zhì)中的不育基因用S表示，可育基因用N表示。上述細胞質(zhì)與細胞核可組成

6

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種基因型的細胞。四種基因的關系中，R能夠抑制S的表達，即基因型為S（RR）的水稻表現(xiàn)為

雄性可育

雄性可育

；當細胞質(zhì)基因為N時，無論紙胞核中含有可育基因還是不育基因，植株都表現(xiàn)為雄性可育，所以雄性不育系的基因型為

S（rr）

S（rr）

。

（3）現(xiàn)有與育性有關的四個品系水稻：N（RR）、S（RR）、N（rr）和S（rr）。由于雄性不育系不能通過自交來延續(xù)，無法用于之后的雜交育種。請選出相應的親本即父本

N（rr）

N（rr）

，母本

S（rr）

S（rr）

，制備雄性不育系。
（4）研究人員還發(fā)現(xiàn)了光溫敏感型雄性不育系，相關控制基因為核基因pms3，該基因并不編碼蛋白質(zhì)。為研究pms3基因表達量和花粉育性的關系，得到如下結(jié)果（用花粉可染率代表花粉的可育性）。
不同光溫條件下花粉可染率（%）

短日低溫	短日高溫	長日低溫	長日高溫
41.9	30.2	5.1	0

該基因的表達量指的是

RNA

RNA

的合成量。根據(jù)實驗結(jié)果可知，pms3基因的表達量和花粉育性的關系是

花粉育性變化與pms3基因的表達量呈正相關

花粉育性變化與pms3基因的表達量呈正相關

。由此可見雄性的育性可隨光溫條件而發(fā)生轉(zhuǎn)換，

長日高溫

長日高溫

條件下的水稻常作為母本用于生產(chǎn)雜交種。