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五、高粱經常利用核質互作雄不稔性（Cytoplasmic-genetic male sterility）材料進行一代雜種之育種，請說明核質互作雄不稔三系的定義及三者相互關係。（20 分）
詳解 (共 2 筆)
Tsai
詳解 #7460637
高粱在進行一代雜交種（F1）生產時，廣泛利用核質互作雄不稔性（Cytoplasmic-genetic male sterility, CGMS）體系來克服人工去雄困難的瓶頸。該體系主要由雄不稔系（A系）、保持系（B系）與恢復系（R系）等三個關鍵親本系所組成，稱為「三系配套」。以下詳細說明三系的遺傳定義及其相互間的演繹關係：
雄不稔系（A系）是指細胞質中含有雄不稔基因（S），且細胞核中含有隱性不稔基因（rr）的高粱品系，其遺傳型表示為 S(rr)。由於細胞質不稔基因與核內隱性基因之共同作用，該品系的花粉敗育或無法產生具有功能的正常花粉，但其雌蕊發育完全正常，具備正常的受精與結實能力。在雜交種子生產中，A系專門擔任母本，用於接受其他父本品系的花粉以生產雜交種子。
保持系（B系）則是專為繁殖與維持 A系種子而存在的品系。其細胞質為正常可稔型（N），而細胞核基因型則與 A系完全相同，同為隱性不稔基因（rr），遺傳型表示為 N(rr)。由於 B系具備正常的細胞質，其自身雄性發育完全正常，可進行自交繁殖；當以 B系作為父本與 A系（S(rr)）進行雜交授粉時，由於後代完全繼承母本 A系的 S 型不稔細胞質，且核基因組仍維持純合隱性（rr），因此產生的後代仍會 100% 表現為雄性不稔的 A系。B系的存在解除了 A系無法透過自交傳代繁殖的困境。
恢復系（R系）是指能夠使 A系不稔性恢復為正常可稔狀態的品系。其細胞質通常為正常可稔型（N），細胞核中則帶有顯性核恢復基因（RR），遺傳型表示為 N(RR) 或 S(RR)。當以 R系作為父本與 A系（S(rr)）進行雜交時，所產生的 F1 代個體雖然繼承了母本 A系的 S 型不稔細胞質，但因同時獲得了來自父本 R系的顯性核恢復基因（R），使其核質組合變為 S(Rr)。在此情況下，顯性基因 R 能有效克服 S 型細胞質的不稔效應，使 F1 雜交種的花粉發育恢復正常，順利開花結實。
綜上所述，高粱核質互作雄不稔三系間具備密不可分的相互關係：「A系與 B系雜交用於產生與維持 A系種子」，確保母本材料能源源不絕地大量繁殖；而「A系與 R系雜交則用於生產商用 F1 雜交種子」。透過此三系相互配合的遺傳機制，育種者既能在田間省去繁重的人工去雄程序，又能確保農民種植的 F1 高粱在田間具備完全的可稔性與高產雜交優勢。
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詳解 #6480627