育种考试题.doc

思考题 1、数量性状QTL定位及应用存在的主要瓶颈有哪些？如何有效地克服？举实例说明。瓶颈：（1）QTL定位不精准，QTL效应和数目夸大估计，存在QTL环境互作。 （2） QTL作图群体与育种群体的脱节： 由于QTL表达存在很强的遗传背景效应，作图群体定位结果难以直接应用于育种群体； （3）无法获得优异等位基因：绝大多数的QTL定位都是以来自两个亲本组合的分离群体为基础的。对某一QTL位点上的两个等位基因间的比较，只知较好，不知最好，因而不能鉴别出用于MAS的最佳有利等位基因.克服方法：（1）AB-QTL定位策略（2）回交和分子标记技术相结合（吉粳88抗旱目标性状选择导入系定位）利用高代回交群体的目标性状选择导入系进行基因QTL定位，可以有效消除QTL 之间以及QTL 与背景遗传效应间的互作，定位的成果能够直接用于遗传育种实践，从而将基因研究紧密结合起来. 2、设计一套绿色性状（高产、抗旱、氮高效利用和抗病，从中任选3种性状）基因/QTL发掘和聚合的育种技术路线，并简要阐述其研究方案。（参考以下方案）1 举例说明如何应用比较基因组学方法发掘和验证基因特异性标记。 比较基因组学：在基因组图谱和序列分析的基础上，对已知基因和基因的结构进行比较，了解基因的功能，表达调控机制和物种进化过程的学科。如利用模式之物拟南芥在其功能研究深入方面与玉米等作物进行比较，从而发掘基因特异性标记。2 分子育种存在的主要问题有哪些？（1）与育种目标密切相关性状的标记数量少 （2）分子标记与目标基因距离远, 选择准确性差, 标记在其它材料中无法应用 （3）重标记发掘, 轻标记优化与应用 （4）缺乏标记服务平台, 成本高 （5）分子标记研究与主流育种项目结合不紧密1、 棉花育种主要方法有哪些？是举例说明选择育种的特点，过程以及局限性。（1） 主要育种方法：选择育种，杂交育种，远缘杂交育种，杂种优势利用，诱变育种，生物技术育种。（2） 选择育种是从现有品种（系）中，选择优良变异个体（单株或单铃），经后裔鉴定、比较而育成新品种的方法。又称系统育种。特点：（1）优中选优，简单易行。（2）连续选优，性状不断改进提高。以徐州1818为例：徐州209（70万株） 2600单株 决选808单株 决选12株系 经品系预备实验决选4株系 经品系比较实验决选3株系 徐州1818（徐州209多次单株选择徐州1818）局限性：选择效率不高。遗传基础较窄。2 请以转基因抗虫棉的研制为例，阐述基因工程育种的特点，关键过程及重要意义。 特点：（1）目的性强，准确，迅速，高效。（2）使用单一目标基因，没有遗传累赘 （3）克服种间障碍，实现基因跨物种表达 过程：（1）合成目的基因： 直接使用野生型目的基因，第一批转Bt杀虫晶体蛋白基因植物抗虫性差，要对目的基因进行改造或全部人工合成.(2)构建载体：构建利于筛选，高效表达的载体.(3)目的基因导入棉花:花粉管通道法，农杆菌介导法.(4)选育抗虫品种: 生物杀虫试验，DNA水平，蛋白检测等方法，进行抗虫鉴定选择。应用生产 重要意义:(1)减少农药的使用量，保护环境(2)提高产量，改善品质（3）节约人力物力成本，带来实在的经济效益，社会效益，环境效益。（4）减少病虫害。1.试论大豆杂交育种过程中，如何根据性状的遗传方式确定合适的后代选择策略（1）选用优点多、缺点少、优缺点能够相互弥补的优良品种或品系为性状重组育种的亲本。（2）转移个别性状到优良品种上的重组育种时，具有所转移目标性状的亲本，该目标性状应表现突出，且最好没有突出的不良性状。（3）育种目标主要是是产量或其他数量性状时，着重在性状内基因间的重组，所选亲本均为优良品种或品系，各项农艺性状均好，通过重组积累更多的增效基因并产生更多的上位效应 。不同亲缘来源的亲本具有不同的遗传基处，因而可以得到更多重组后的增效位点及上位效应，这种情况下亲本表现良好的配合力。2. 与禾谷类作物相比，大豆遗传改良的特点和难点有哪些？ （1）大豆的光敏反应敏感，品种适应范围较窄。 （2）大豆固氮耗能大，种子含能高，产量较低。 （3）大豆营养生长和生殖生长并进期长，株型独特，源库矛盾突出。 （4）严格自花授粉，异交困难，遗传背景狭窄，杂种优势利用难度大。 （5)细胞遗传研究滞后，基础理论相对薄弱。 3.分析中国发展转基因大豆的利弊。（1）中国发展转基因大豆前景大好： 发展转基因大豆可以缩短育种年限；提高大豆质量；降低生产成本 ；减少生产风险；提高农产品安全性；减轻农民体力劳动；改革耕作制度（2） 我国发展转基因大豆的弊端 转基因作物在我国的发展历史很很短，人们仍旧对其长远的影响有很多争议。例如转基因大豆的安全问题：转基因作物对目标生物的的危害，破坏生物的多样性以及其他一些不可预计的风险；发展转基因大豆相关的技术水平高，但是消费者对转基因大豆的认可程度目前还比较低。4.比较中国各大豆产区的育种目标的异同（1）东北春大豆区：早熟，高产，高油，大粒，抗SCN，SMV，灰斑病，抗食心虫，适合机械收获（2）黄淮海夏大豆区：早熟，高产，高蛋白和高油，抗SCN，SMV，抗旱，耐盐（3）南方夏大豆区：合适的生育期，高产，高蛋白，抗SMV、锈病，抗叶食性害虫，耐酸铝1、空间环境诱发植物突变的主要因素有哪些？ （1）高能重粒子(HZE)辐射 种子被HZE击中后，染色体畸变增大，植株异常发育率增加；畸变率随HZE击中部位之不同而不同。 （2）微重力作用预防辐射损伤的药物难以降低空间条件引起的种子畸变率；空间飞行时间愈长，畸变率愈 （3）综合因素作用 空间辐射、微重力与弱地磁等协同诱变。2、简述航天育种的概念和特点 概念：利用返回式卫星等所能到达的空间环境（宇宙辐射、微重力、弱地磁等）对农业生物的诱变作用获取有利益的遗传变异，返回地面后进一步选育，创制农业生物新材料、培育新品种。 特点:（1）空间宇宙辐射和微重力等综合因素对农作物种子具有强烈的诱变作用。 （2）空间诱变有利于加速育种进程 ，提高产量，改进品质，增强作物的抗适逆境能力。 （3）空间技术育种有可能获得在地面诱变育种中难以得到的、可能对产量有突破性影响的罕见突变。1、 简述分子标记辅助育种的主要内容与特点分子标记辅助育种：借助目标基因或其紧密连锁标记选择理想基因型或基因型组合，结合常规技术，培育新品种。内容：（1）质量性状的标记辅助选，基本方法有前景选择和背景选择 （2）数量性状的标记辅助选择，基本方法有标记值选择、指数选择、基因型选择1.系谱法育种中的分子标记辅助选择，又可分为质量性状分子标记辅助选择和数量性状分子标记辅助选择；2.回交育种中的分子标记辅助选择；3.全基因组选择特点：（1）在物种内实现对基因型的直接选择，提升传统育种水平（2） 根据表型难以选择的性状，如抗虫、耐旱性等（3）克服表型鉴定的困难（4）能够提高回交育种的效率（5）选择范围广，强度大（6）能够早期选择2、 简述分子标记的种类及形成机理 种类：RFLP、SSR 、 RAPD 、 AFLP 、SNP 机理：DNA 分子标记是以DNA多态性基础的遗传标记； 以品种DNA 片段作为检测对象； 用电泳方法检测基因组 DNA 结构与组成的差异。（1）RFLP:由于DNA上变异致限制性酶切位点的增加或减少 ，从而导致DNA 酶切片段长度的变化，这种变化的检测通常是应用同位素或酶联免疫标记探针进行检测（2）AFLP:通过基因组DNA酶切片段选择性扩增来检测 DNADNA 酶切片段长度多态性，AFLP揭示的DNA多态性是酶切位点和其后的选择性碱基的变异。 （3）SSR.简单重复序列，不同遗传材料重复次数的可变性，导致SSR长度高度变异性，这一变异正是SSR产生的基础。（4） RAPD:过同种随机引物扩增条带的多态性来反映模板的多态性。（5） SNP:单核苷酸多态性。因为单个核苷酸变异而导致的核苷酸序列多态性3简述玉米杂种优势群划分方法 （1）系谱法。采用查找育种手册和计算共亲系数，对己知血缘关系的材料进行聚类分析，它是根据种质种的系谱来源确定亲缘关系的远近，进而达到划分杂种优势群的目的。 （2）数量遗传学方法。通过合理的实验设计，然后进行相应的统计分析，通常是根据杂种优势和配合力的测定结果来分析被测自交系之间的遗传差异，将其归入相应的杂种优势群体，如双列杂交方法已被证明非常有效。 （3）分子标记法。在玉米杂种优势群划分常用以PCR为基础的分子标记如SSR、AFLP等。通过对分子标记确定的遗传距离进行主成分分析或聚类分析，可以有效地将供试种质划分为不同的杂种优势群体，且结果与系谱分析基本一致。 3、 简述利用分子标记技术定位数量性状基因的方法（1） 构建作图群体。该群体在所研究的数量性状上要有丰富的变异并符合作图要求，DH、RIL、BC等（2） 确定和筛选分子标记。分子标记要求：数量丰富且遍布全基因组 ，多态性好，稳定性高，共显性（或显性）不受环境影响等。（3） 检测和分析标记，构建标记的遗传图谱。从作图群体及相关材料中抽样，提取DNA进行标记的检测与分析，若标记的遗传图谱未知，还需要构建标记的遗传图谱（4） 测量数量性状。从正常生长使性状得以充分表达的作图群体及相关材料中取样，在检测和分析标记的同时，测量相应样本的性状值。（5） 性状标记连锁分析和QTL定位及其效应分析。作图常用的统计方法有单标记分析法、区间作图法、符合区间作图法和基于混合线性模型的复合区间作图法等。（6） 从QTL初步定为定位到数量性状基因定位。人们所定位的 QTL在绝大多数情况下，并不是实际的基因，从数量性状位点（QTL 到数量性状基因 (QTG) 还有很多复杂的困难和因素。随着表及技术和统计方法的发展，可以QTL剖析的更细，直到基因和核苷酸水平。 1. 规模化分子育种一般需要哪些支撑平台？每个平台的基本要素是什么？基因分析平台（核心材料基因分析）：基于芯片的阵列、测序基因分析、转录组和蛋白组分析表型分析平台（大量表型分析）：产量与质量、生物和非生物胁迫、投入利用率育种信息平台（信息收集、管理与数据分析）：基因多样性分析、基因功能分析、分子标记辅助选择 2. 简要描述性状-标记关联分析的基本思路（） 利用双亲本或多亲本群体来进行连锁分析（） 采用自群体进行关联分析（） 应用突变群体和近等基因系进行比较分析（） 采用选择性排除法对亚群体进行选择分析 3. 简述分子标记辅助选择育种的基本方法及其应用分子标记辅助选择是直接在DNA水平上根据与目标基因紧密连锁的标记基因型来间接选择目标性状的基因型标记辅助选择：作图群体构建因型分析和表型鉴定，定位目标基因，鉴定紧密连锁标记在不同群体和遗传背景中验证，进一步精细定位检测育种群体连锁标记的多态在育种群体中实施辅助选择。应用：（）分子标记回交（）分子标记聚合（）分子标记轮回基因组选择1. 什么是遗传进度？育种中提高遗传进度的途径有哪些？遗传进度亦称遗传获得量，群体受人工选择时，亲本群体和后代群体在所研究的数量性状的平均数之差途径：（1）使用较小的选择比例，即提高选择强度 （2）提高加性方差在遗传方差中所占的比例 （3）提高加性方差本身（4）降低非遗传方差 2. 数量遗传学可从哪些方面帮助育种家的育种工作？为什么？（1）杂种品种及家系品种选育。杂种品种选育，主要看杂种一代的表现，家系品种选育上则须看杂种后代家系的表现，即亲本在不同世代配合力表现。（2）根据育种群体遗传变异特点进行选择潜力的估计并指导育种方案的选用。数量遗传学提供了估计各种群体遗传变异包括加性、显性、上位性变异等遗传方差组成的方法，从而使育种工作者明确不同群体各自的遗传特点及利用方式。（3）利用轮回选择改良群体与创新种质。轮回选择是在数量性状由多基因控制的理论基础上发展起来的（4）指导后代的选择和育种策略制定，控制试验误差提高试验精确度。根据遗传率的定义，不同选择单位如个体、株行、小区、重复小区等具有不同大小的误差（5）合理安排试验布局，对品种进行稳定性分析，确定适应范围。基因型与环境的互作。（6）通过对数量性状位点的分析和定位，利用分子标记辅助选择技术提高对数量性状的选择效率3. 一个育种目标性状（如产量或品质）的遗传信息包含哪些具体内容？ 育种目标就是对所要育成品种的要求，是指在一定的生态、生产条件下，对所要育成品种应具备一系列优良性状的要求指标。育种目标一般可分为产量性状目标、品质性状目标、成熟期目标、对抗病虫害的耐受性目标、对环境胁迫的耐受性目标、对保护地栽培环境的适应性目标等几大方面.4. 如何全面描述一个育种方法（如系谱、混合或轮回选择）的流程？5、 简单回交（与轮回亲本回交1-2次）与高代回交（与轮回亲本回交3次以上）两种回交育种方法有何优缺点？ 简单回交 （1）优点：回交的时间短，易于操作；工作量较小（2）缺点：纯合率低 高代回交 （1）优点： 纯合率高，较为稳定；充足率高，有利于打破基因连锁 （2）缺点：时间较长；工作量很大，费事费力论述题：1. 根据您对育种的了解，给出可以通过育种模拟进行研究的若干育种问题；结合你给出的一个问题，说明开展一项育种模拟试验的基本过程。 可以通过模拟方法进行研究的育种问题有：（1）比较育种的效率，选择最适的育种方发，寻找提高育种效率的途径。（2）回答育种过程中遇到的复杂问题。（3）平衡杂交的规模及分离时代的大小，用于指导可用育种材料增减时育种家的工作。（4）评估分子标记辅助选择的效果，决定应用分子标记辅助选择的时间和方法（5）比较单交、顶交、回交和双交在育种中的不同价值。2. 设计育种的基本过程是什么？计算机育种模拟在育种设计中能发挥什么作用？过程：（1）育种元件的创制，所谓育种元件是指含有特殊 Gene/QTL 的育种材料 （2）GP 模型设计，在充分认识含有关键 Gene/QTL 育种元件的基础上，利用计算机软件进行从 基因型到表现型； （3）分层次聚合杂交，根据对育种元件的了解和理想品种的计算机设计方案，通过常规育种方法逐步实施不同层次的分子聚合育种作用：（1）通过探索不同的选择途径提高传统的表型选择的效率 （2）避免了在经典的数量遗传理论中简化的假设 （3）更好地利用可获得的大量遗传信息 （4）在生物数据和育种者要求之间建立了桥梁（5）将所有的数据转化为育种者在育种过程中可以利用的知识。3. 目前植物转基因研究主要利用农杆菌介导法和基因枪介导法，试述利用这二种方法进行外源基因导入时影响转化效率的因素，并比较他们的优缺点。（1）影响农杆菌转化效率的因素 受体基因型；农杆菌菌株染色体背景；适宜的表达载体；共培养技术及方式；侵染的浓度和时间；受体类型和生理状态；接种方式与感受态细胞保存条件；适宜的筛选和再生体系。 缺点： 宿主范围的限制；基因型特异性；再生细胞感受态和转化细胞感受态的不