Question

【题目】水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌（Mp）侵染水稻引起的病害，严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。

（1）水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对性状，可通过观察其自交后代性状分离比来判断__________。

（2）现有甲（R1R1r2r2r3r3）、乙（r1r1R2R2r3r3）、丙（r1r1r2r2R3R3）三个水稻抗病品种，抗病（R）对感病（r）为显性，三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的DNA序列设计特异性引物，用PCR方法可将样本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。

①甲品种与感病品种杂交后，对F2不同植株的R1、r1进行PCR扩增。已知R1比r1片段短。从扩增结果（下图）推测可抗病的植株有____________。

②为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合，选育新的纯合抗病植株，请结合①的方法写出育种步骤：____________。

（3）研究发现，水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因（R1、R2、R3等）编码的蛋白，也需要Mp基因（A1、A2、A3等）编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推测这两种水稻的抗病性表现依次为___________。

（4）研究人员每年用Mp（A1A1a2a2a3a3）人工接种水稻品种甲（R1R1r2r2r3r3），几年后甲品种丧失了抗病性，检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是______________。

（5）根据本题所述水稻与Mp的关系，为避免水稻品种抗病性丧失过快，请从种植和育种两个方面给出建议__________________________。

Answer 1

【答案】抗病和感病的显隐性关系，及此抗病个体是否为杂合子 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方法选出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代；d．用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株 感病、抗病 Mp的A1基因发生了突变 将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植；将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中

【解析】

杂交可以判断显隐性，若两个性状不同的纯合子杂交，可以根据子一代的表现型确定这一对性状中的显性性状和隐性性状；自交，具有相同性状的亲本杂交，可根据后代的性状表现推知亲本的基因型和显隐关系，也常用于得到能稳定遗传的纯合子，即通过杂交然后自交选育出符合条件的表现型后，进一步自交使其纯化，最终获得纯合子；测交可以用于显性个体基因型的判断，即确定其是纯合子还是杂合子，也可以推知显性个体的基因型和产生的配子类型及比例。

（1）水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对性状，可通过观察其自交后代性状分离比来判断抗病和感病的显隐性关系，即此抗病个体是否为杂合子，若自交出现性状分离，则可知亲本性状为显性性状，且为杂合子。

（2）①题意显示，抗病基因是R，结合“已知R1比r1片段短”以及电泳图能分析出植株1和3是抗病的。

②根据题干的要求：“在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合，选育新的纯合抗病植株，即R1R1R2R2R3R3的植株，根据①的方法——即杂交育种或PCR。因此，设计实验步骤如下：①甲×乙，得到F1基因型为R1r1R2r2r3r3；②F1植株×丙，得到不同基因型的子代（R1r1R2r2R3r3、r1r1R2r2R3r3、R1r1r2r2R3r3、r1r1r2r2R3r3）； ③用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代；④用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株。

（3）由题干信息“只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活”可知，若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推测这两种水稻的抗病性表现依次为：感（不抗）病和抗病，因为基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染基因型为r1r1R2R2R3R3的水稻才能实现R蛋白与相应的A蛋白结合，而基因型为R1R1r2r2R3R3的水稻不能实现相应的蛋白结合，故表现为感病。

（4）由题干信息“甲品种丧失了抗病性，检测水稻的基因未发现变异”可知，甲品种抗病性丧失的原因只能从MP中找原因。可推测变异的原因是是：MP的（A1）基因发生了突变/变异，（导致A1消失/A基因失活），A无法合成A蛋白，进而表现为感病。

（5）根据本题所述水稻与Mp的关系，可以将含有不同抗病基因的品种轮换或间隔种植，或将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中，这样能有效避免水稻品种抗病性丧失过快的现象发生，