备课素材：自交不亲和现象 高一下学期生物人教版必修2.docxVIP

自交不亲和现象

先看一道试题：

二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和现象（即自花授粉后不产生种子）,主要通过薯块进行无性繁殖,育种十分困难。我国科研人员培育出二倍体自交亲和植株RH,利用它进行育种。

（1）自交亲和与自交不亲和由一对等位基因控制。研究人员推测，自交亲和是______（选填“显性”或“隐性”）性状，判断依据是______。②F1中自交亲和的植株自交，子代未出现3：1的性状分离比，请尝试作出合理解释：自交时，______，无法产生种子。

（2）除自交不亲和外，马铃薯还存在自交衰退现象。研究者测定了4个候选的自交不亲和马铃薯植株（E、G、H和C）和153个二倍体马铃薯植株的基因杂合度和有害基因数量，结果如图2所示。

①据图分析，马铃薯的有害基因可能以?______状态存在。因此，马铃薯长期无性繁殖，易出现自交衰退的现象，其原因可能是?______，表现出不利性状。②据图2结果分析，研究者选择E、G作为候选植株开展后续研究，依据是?______。③请写出利用RH将E改造为自交亲和植株的育种方案，以遗传图解形式绘制在答题卡相应方框内。?

答案：（1）显性（2分）。F1自交亲和植株的自交后代既有纯合子也有杂合子

含有隐性基因的雌配子或雄配子不能完成受精

（2）①杂合（2分）隐性有害基因自交后会形成纯合子

②基因杂合度低和有害基因数量少（2分）

③（3分）???

此题情境“自交不亲和”现象教材没有提到。

那么，什么是自交不亲和？

自交不亲和（Self-Incompatibility,SI）是植物中的一种遗传机制，旨在防止自交（即同一植株的花粉与柱头之间的受精）的发生。这种机制在许多植物物种中普遍存在，有助于维持遗传多样性，避免近亲繁殖带来的不良影响。

定义：自交不亲和是指在植物中，同一植株的花粉无法成功受精其自身的柱头，从而防止自交发生的现象。这种机制通过一系列复杂的分子和细胞机制实现，确保植物能够进行异交（即不同植株之间的花粉与柱头之间的受精），从而增加遗传多样性。

类型：

1.?孢子体自交不亲和（Spore-SpecificSelf-Incompatibility,SSI）：

在这种类型中，自交不亲和的决定因素存在于孢子体世代（即成熟植物）。花粉和柱头的识别机制是由孢子体产生的蛋白质介导的。例如，在一些十字花科植物（如拟南芥）中，花粉粒表面的S蛋白与柱头表面的SRK蛋白相互作用，如果两者匹配，则花粉不能萌发或受精。

2.?配子体自交不亲和（Gametophyte-Specificelf-Incompatibility,GSI）：

在这种类型中，自交不亲和的决定因素存在于配子体世代（即花粉和胚珠）。花粉管的生长和受精过程受到配子体产生的信号分子的调控。例如，在一些蔷薇科植物（如苹果和梨）中，花粉管在柱头内的生长受到S-RNase蛋白的抑制，如果花粉和柱头的S基因相同，则花粉管不能正常生长。

分子机制：

1.识别机制：植物的自交不亲和系统通常涉及一组特定的基因，称为S基因（Self-IncompatibilityGenes）。这些基因编码的蛋白质在花粉和柱头之间进行识别。???

例如，S蛋白和SRK蛋白在孢子体自交不亲和中起关键作用，而S-RNase蛋白在配子体自交不亲和中起关键作用。

2.?信号传导：一旦花粉和柱头之间的识别发生，信号传导途径会被激活，导致花粉管的生长受阻或柱头的排斥反应。例如，S-RNase蛋白可以进入花粉管内，降解花粉管内的RNA，从而阻止花粉管的生长。

3.?细胞反应：自交不亲和反应的最终结果是花粉管的生长受阻或死亡，从而防止自交受精的发生。例如，花粉管可能在柱头内停止生长，或者在进入胚珠前死亡。

生物学意义

1.?维持遗传多样性：自交不亲和机制通过促进异交，增加了植物群体中的遗传多样性，有助于植物适应多变的环境条件。

2.避免近亲繁殖：近亲繁殖可能导致有害隐性基因的积累，降低植物的适应能力和生存能力。自交不亲和机制可以有效避免这种情况的发生。

3.?生态适应：自交不亲和机制在许多植物物种中普遍存在，表明这种机制在植物的进化和生态适应中具有重要意义。

实例：

1.?拟南芥（Arabidopsisthaliana）：

拟南芥是一种典型的孢子体自交不亲和植物。其S基因编码的S蛋白和SRK蛋白在花粉和柱头之间进行识别，如果两者匹配，则花粉不能萌发或受精。

2.?苹果（Malusdomestica）：苹果是一种典型的配子体自交不亲和植物。其S基因编码的S-RNase蛋白在柱头内起作用，如果花粉和柱头的S基因相同，则花粉管不能正常生长。???

自交不亲和是植物中一种重要的遗传机制，通过防止自交的发生，维持了遗传多样性和生态适应性。这种机制在许多植物物种中普遍存在，对植物的进化和生态适应具有