Question

10．自交不亲和性指某一植物的雌雄两性机能正常，但不能进行自花传粉或同一品系内异花传粉的现象，如某品种烟草为二倍体雌雄同株植物，却无法自交产生后代．请回答：
（1）烟草的自交不亲和性是由位于一对同源染色体上的复等位基因（S₁、S₂…S₁₅）控制，以上复等位基因的出现是的基因突变结果，同时也体现了该变异具有多方向性特点．
（2）烟草的花粉只有通过花粉管（花粉管由花粉萌发产生）输送到卵细胞所在处，才能完成受精．图1为不亲和基因的作用规律：

①将基因型为S₁S₂的花粉授于基因型为S₂S₄的烟草，则子代的基因型为S₁S₂和S₁S₄；若将上述亲本进行反交，子代的基因型为S₁S₄和S₂S₄．
②自然条件下，烟草不存在S系列基因的纯合个体，结合示意图说出理由：如果花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精．
③科学家将某抗病基因M成功导入基因型为S₂S₄的烟草体细胞，经植物组织培养后获得成熟的抗病植株．如图2，已知M基因成功导入到Ⅱ号染色体上，但不清楚具体位置．现以该植株为父本，与基因型为S₁S₂的母本杂交，根据子代中的抗病个体的比例确定M基因的具体位置．
a、若后代中抗病个体占$\frac{1}{2}$，则说明M基因插入到S₂基因中使该基因失活．
b、若后代中无抗病个体；则M基因插入到S2基因以外的其他位置
（3）研究发现，S基因控制合成S核酸酶和S蛋白因子的两个部分，前者在雌蕊中表达，后者在花粉管中表达，传粉后，雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中，与对应的S因子特异性结合，进而将花粉管中的rRNA降解，据此分析花粉管不能伸长的直接原因是缺少核糖体，无法合成蛋白质．

Answer 1

分析 据题意和图示分析可知：卵细胞是S₁和S₂时，S₁和S₂的花粉不能受精而S₃和S₄的花粉能受精．所以雄配子不能给相同基因组成的雌配子受粉．

解答 解：（1）等位基因的出现是基因突变的结果，能突变成多个等位基因说明突变是不定向的．
（2）①若基因型为S₁S₂的花粉授予基因型为S₂S₄的烟草，S₂S₄的烟草产生的卵细胞是S₂和S₄，所以只能接受S₁的花粉，子代基因型为S₁S₂和S₁S₄．如进行反交，则卵细胞为S₁和S₂，所以只能接受S₄的花粉，子代基因型为S₁S₄和S₂S₄．
②由分析可知，当花粉所含S基因与卵细胞的S基因种类相同时，花粉管就不能伸长完成受精，所以自然条件下，烟草不存在S系列基因的纯合个体．
③科学家将某抗病基因M成功导入基因型为S₂S₄的烟草体细胞，经植物组织培养后获得成熟的抗病植株．如图2，已知M基因成功导入到II号染色体上，但不清楚具体位置．现以该植株为父本，与基因型为S₁S₂的母本杂交，根据子代中的抗病个体的比例确定M基因的具体位置．若后代中抗病个体占$\frac{1}{2}$，则说明M基因插入到S₂基因中使该基因失活；若后代中无抗病个体，则M基因插入到S₂基因以外的其他位置．
（3）核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质，由于传粉后，雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中，与对应的S因子特异性结合，进而将花粉管中的rRNA降解，所以花粉管不能伸长的直接原因是缺少核糖体，无法合成蛋白质．
故答案为：
（1）基因突变   多方向性   
（2）①S₁S₂和S₁S₄  S₁S₄和S₂S₄
②如果花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精
③植物组织培养     $\frac{1}{2}$     若后代中无抗病个体；则M基因插入到S2基因以外的其他位置
（3）缺少核糖体，无法合成蛋白质

点评 本题考查育种相关知识，意在考查考生能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题．