林木遗传育种题目与答案

1、1. 试述林木育种的主要方法及其特点？常规育种和生物技术育种常规包括杂交育种和无性系育种生物技术包括组胞工程、基因工程和分子标记。2. 许多树种，（如杉木、泡桐、杨树等）既能进行有性繁殖，又能进行无性繁殖，以你熟悉的某个树种为例，编写其育种育种程序，并且对主要的内容加以说明？ 广泛收集树木资源 研究树种的遗传变异规律 选择优良种间变异 选用种源间变异 选择个体间变异 选用无性系间变异3. 论述林木遗传测定的种类及其作用种类：1）全同胞子代测定：指用于子代测定的种子是控制授粉获得的。特点是：父母本都已知，能对优树作出正确定评价，效果好。但方法复杂，必须进行人工授粉。2）.半同胞子代测定：指用于子

2、代测定的种子是来自于自由授粉或混合人工授粉特点是：方法复杂简单；但只知道母本，能对优树评价效果较差。 作用：1.估算待测树木（优树）的育种值，正确评价优树，并据此对测定树木（优树）确定取舍。2.对各种性状进行方差分析；估算各种性状遗传力和配合力，并据此可采用最有效的育种方法。3.为多世代育种提供没有亲缘关系的繁殖材料。4.通过田间对比试验，评定遗传增益。4. 论述林木育种中常用的各种交配设计及其优缺点交配设计名称功能与作用优点缺点适用范围自由授粉交配提供GCA信息，为种子园去劣疏伐提供依据技术简单易行，成本低不能提供SCA信息，不适用于下一代选择选择育种的开始阶段多系混合交配提供GCA信息，为

3、种子园去劣疏伐提供依据技术简单易行，成本低不能提供SCA信息，不适用于下一代选择选择育种的开始阶段单对交配生产大量没有亲缘关系的全同胞家系，维持大的有效群体规模工作量较小，成本较低，在GCA测定基础上能为高时代育种服务不能估算GCA，不能用于种子园去劣疏伐用于保存无亲缘关系谱系巢式交配能估算GCA遗传参数技术简单，成本较低难用于高世代选择用于遗传参数估算侧交系交配能很好地估算遗传参数遗传参数估算较全面，能估算出亲本的育种值工作量较大，提供无亲缘家系有限用于遗传参数估算全双列杂交最全面地估算出各种遗传信息，提供最大量无亲缘关系子代提供信息量最大，为高世代选择提供最大量无亲缘关系子代工作量极大，若

4、亲本数目多难于实现用于遗传参数估算和创造继代选择基本群体半双列杂交较全面地估算出遗传信息，生产大量无亲缘关系子代提供信息量大，能为高世代选择服务工作量很大，难度大，成本高用于遗传参数估算和创造继代选择基本群体部分双列杂交较全面地估算出遗传信息，生产大量无亲缘关系子代提供信息量大，能为高世代选择服务工作量很大，难度大，成本高用于遗传参数估算和创造继代选择基本群体不连续交配设计能生产大量无亲缘关系子代群体，为继代选择提供条件能维持一定选择差，共祖度得到控制工作量大，成本高用于高世代育种亚系化交配设计能生产大量无亲缘关系子代群体，为继代选择提供条件能维持一定选择差，共祖度得到控制工作量大，成本高用于

5、高世代育种5. 论述林木遗传力的性质及其常用估算方法遗传力的性质1）不易受环境影响性状的遗传力较易受环境影响的性状遗传力要高；2）变异系数小的性状的遗传力较变异系数大的性状高；3）质量性状（经数量化处理）的遗传力较数量性状的高。 在理论上遗传力值应介于01之间。 由于估算方法不精确，取样不恰当，遗传力可能超出理论估算范围。 估算方法：由无性系（不分离群体）估算广义遗传力由亲一子关系估算狭义遗传力由自由授粉子代材料（方差分析）估算遗传力简易求算遗传力6. 论述估算林木配合力的意义与应用一、配合力的概念1、一般配合力（general combining ability) :是一个交配群体中某个亲本

6、的子代平均值与子代总平均值的离差。(简称gca）2、特殊配合力（specific combining ability) :是指在一个交配群体中某个特定交配组合子代平均值与子代总平均值及双亲一般配合力的离差。（简称sca）意义一般配合力是由基因的加性效应引起的。基因的作用可以累计起来，能够固定遗传。而特殊配合力是基因非加性效应，没有累加作用，只有当特定的基因组合在一起时才能表现出优势来。应用：一般配合力高的亲本，产生的子代一般表现较好。由于特殊配合力仅反映特定交配组合中父本与母本的互作效应，所以，特殊配合力大小本身不能说明亲本的好坏。在林木良种繁育中，通常选用一般配合力高的无性系建立由许多无性系

7、组成的种子园；用特殊配合力高的无性系，营建由两个无性系组成的杂交种子园。7. 论述林木种质资源保存的意义与方法概念:林木种质资源（forest tree germplasm resources ）指森林树种的“种性 ”，将遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质的总体，包括森林物种的全部基因资源和育种材料资源 。 意义： 保护森林物种的多样性 保护物种的遗传多样性 充分发挥潜在的遗传变异的价值方法：原地保存；异地保存：建成母树林、种子园、采穗圃等8. 简述农杆菌介导的植物转基因技术。转基因植株的鉴定方法有哪些？植物基因工程在林木育种中有何意义？ 根癌农杆菌(Agrobacterium tumefac

8、iens)含有Ti质粒，Ti质粒有一段T-DNA，农杆菌侵染植物细胞后，可将T-DNA插入植物基因组中。将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移和整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。主要方法有整株感染法、叶圆片法、原生质体法、替代性转化法。一般过程： 将目的基因导入共整合载体或双元载体； 将带有目的基因的载体导入农杆菌； 使农杆菌感染寄主（受体）植物细胞； 筛选转化细胞并诱导其再生植株；鉴定方法：（1） PCR检测；（2） Southern印迹杂交；（3）DNA芯片技术。意义：可快速将外源基因导入植物体内，缩短育种年限；可以导入各种抗

9、性基因，使植物能够更好的适应环境，如抗虫，抗病；可以通过导入基因，可以调控植物的生长物候及其性状；9. 遗传标记有哪四类？常用的分子遗传标记技术有哪些？分子遗传标记技术在林木中有哪些方面的应用？简述分子遗传标记分析技术。遗传标记（genetic marker）：可以稳定遗传的、易于识别的、特殊的遗传多态性形式。主要有以下四类：形态标记（morphological marker）；细胞学标记（cytological marker）；生化标记（biochemical marker）；DNA分子标记（molecular marker）常用的分子遗传标记技术：基于分子杂交技术的分子标记（有RFLP）基

10、于PCR技术的分子标记（如RAPD、AFLP、SSR、ISSR、SCAR、CAPs、STS、）基于DNA芯片技术的分子标记（SNP）应用：植物遗传育种；遗传作图；基因定位；亲缘关系（含品种、类型）鉴定；基因文库构建；基因克隆等方面；分子遗传标记分析技术：（以RAPD为例）(1) 基因组DNA提取:采用改良CTAB法 (2) PCR扩增：94预变性2min；然后进行36个循环（94变性30s，36退火30s，72延伸90s）；循环结束后72延伸10min；(3) 数据统计分析：电泳图谱中的每一条带（DNA片段）均为一个分子标记（Marker），并代表一个引物结合位点。10. 一个标准的植物组织培

11、养实验室必须具备哪些必需的设施？应包括哪三个室？一般需配备哪些实验设备。必需设施：清洗和储存玻璃器皿、塑料器皿和其他实验器皿；培养基的配制、灭菌和储存；植物材料的无菌操作；可控温度、光照、湿度的条件，以便对材料进行体外培养；培养物生长发育过程的显微观察。 应包括以下三个室:a) 培养基室：用于玻璃器皿的清洗和储存，以及培养基的制备;工作台，其高度应适合于站着操作，要求表面平整、耐高温，水平放置；低温冰箱，用以储存长期保存的药品；普通冰箱，用以储存各种化学药品、植物材料和短期储存储备液等；大塑料瓶，用以储存蒸馏水；天平；电热磁搅拌器，用以溶解化学药品；电炉，用于加热溶化琼脂和手提式高压灭菌锅的加

12、热；酸度计或pH试纸；吸气机或真空泵，用以辅助过滤灭菌；恒温水浴，用于融化琼脂；高温高压灭菌锅，用以进行培养基灭菌；烘箱及其他用具。 b) 接种室：用于无菌操作；紫外线灯进行空气消毒; 超净工作台c) 培养室：用于放置培养物。空调或热风机; 日光灯源; 木橱(暗培养)；培养架11. 如何对培养基及培养器皿进行灭菌？放入高压灭菌锅内，在121、0.105MPa压力下灭菌20分钟。对于不能高压灭茵的药品（如IAA）：先过滤灭菌，等到高压灭菌的培养基冷却到大约60时，在超净工作台加入到培养基中，摇匀。12. 植物组织培养的培养基包括哪些成分？(1)无机营养成分:大量元素（氮、磷、钾、钙、镁、硫）和微

13、量元素（铁、铜、锰、锌、硼、钼、碘、钴、钠）。(2) 有机营养成分：碳源（蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖）、氮源（氨基酸）、维生素和肌醇等。(3) 植物生长调节物质 ：生长素类，分裂素类；赤酶素类和其它生长调节物质；(4) 其它附加成分 ：活性炭（吸附有害物质），天然提取物（氨基酸、激素和酶、椰乳等）， 抗生素类（青霉素、链霉素、卡那霉素等防污染）(5) 琼脂(6) 水13. 简述培养基的配制方法。1）按配方分别称量出各种成分，分别溶解于水，然后混合在一起。2）广泛采用的方法: 先配制一系列的浓缩储备液（母液），再取一定量的各种浓缩液配制培养基。（1）母液的制备 （2）培养基的配制称出规定数量的琼

14、脂和蔗糖，加水直到培养基最终容积的3/4，在恒温水浴中加热使之溶解。配制液体培养基时无需加热。按配方逐个加入各种母液，包括生长调节物质和其他特殊补加物。加蒸馏水定容。充分混合，用0.lmol/L NaOH和0.1mol/L HCl调节培养基的pH。一般来说，植物组织培养适合的pH值为5.8；pH6培养基会变硬，pH5琼脂不能很好地凝固。把培养基分装到培养容器中，每个25mm150mm的试管约装培养基15ml；每个150ml三角瓶约装50ml。用封口材料封口。放入高压灭菌锅内，在121、0.105MPa压力下灭菌20分钟。不能高压灭茵的药品（如IAA）：先过滤灭菌，等到高压灭菌的培养基冷却到大约

15、60时，在超净工作台加入到培养基中，摇匀。室温下冷却培养基，置冰箱（或冷库）中4保存。14. 植物组织培养一般要经历哪几个阶段？1） 诱导去分化阶段 ：组织培养的第一步就是让外植体去分化，使各细胞重新处于旺盛有丝分裂的分生状态，因此培养基中一般应添加较高浓度的生长素类激素2） 继代增殖阶段 ：愈伤组织长出后，经过一段时间的迅速细胞分裂，原有培养基中的水分及营养成分多已消耗，有害代谢物已在培养基中积累，因此必须进行移植，即继代增殖。3） 出芽生根阶段 ：愈伤组织经过分化形成胚状体，继而长成小植株。诱导胚状体，通常将愈伤组织移置于含适量细胞分裂素、没有或仅有少量生长素的分化培养基中。有时，也可不经

16、愈伤组织阶段，而直接诱导外植体长出一定数量的丛生芽，然后诱导丛生芽生根。4） 移栽成活阶段 ：生根的小苗，要适时移栽到室外以利生长。15. 简述植物组培再生的途径。在植物组织培养过程中，所采用的外植体经过诱导能够重新进行器官分化，长出芽、根、花等器官，最后形成完整植株，这种经离体培养的外植体重新形成的完整植株叫做再生植株。植株的再生途径大致分为两种：一种是经过体细胞，通过形成胚状体获得再生植株,称为胚状体途径；另一种是先形成器官（如芽）的过程称为器官再生途径。胚状体途径：胚状体途径是指外植体按胚胎发生方式形成再生植株的过程。在植物的有性生殖过程中，精子与卵子结合形成合子，而后发育成胚，胚再进一

17、步发育成完整的植株。（原胚期、球形胚期、心形胚期、鱼雷形胚期和子叶期而形成类似胚的结构）器官再生途径：器官发生途径是指在组织培养的过程中，再生植株不是通过胚胎，而是通过分生中心直接分化器官，最终形成完整植株的过程。通常其可以分为器官间接发生途径与器官直接发生途径两种类型。直接发生： 直接从外植体上分化形成芽，然后诱导根，最后形成完整植株的过程。 间接发生：植物外植体经过脱分化后，形成愈伤组织，然后再分化形成完整植株的过程。16. 花药培养植株再生途径、程序与技术。第1步：将花药接种在脱分化培养基上，使小孢子启动发育，以诱导花粉愈伤组织或胚状体；第2步：使胚状体或愈伤组织进一步分化，形成各种器官

18、的原始体；第3步：芽点生长、发叶和生根，形成完整小植株。 17. 花粉培养的方法。（1）液体浅层培养。（2）平板培养法。（3）看护培养法。（4）微室悬滴培养法。（5）条件培养法。在合成培养基中加入失活花药的提出物，然后加入花粉进行培养。花药中含有至今成分不明的水溶性“花药因子”，对于花粉培养有好处。 18. 植物种质超低温离体保存程序。概念：一般是指贮藏于很低的温度条件下，如干冰(-79)，气态氮(-150)，液氮(-196)。通常是将植物材料冷冻后贮藏在液氮中(-196)。在这一温度下，植物细胞处于完全非活动状态。步骤：无菌组织培养物的建立，加入冷冻防护剂（二甲亚砜-DMSO, dimeth

19、yl sulfoxide，浓度5%10%，)和预处理，冰冻，贮藏（-196 ），解冻（投入3545温水中），存活率或生活力测定，重新培养与植株再生。19. 基因克隆的工具酶有哪些？1) 限制性内切核酸酶 restriction endonuclease2) DNA连接酶 DNA ligase3) DNA聚合酶 DNA polymerase4) 反转录酶5) 碱性磷酸酶6) S1核酸酶7) 末端脱氧核苷酸转移酶20. 什么是基因克隆的载体？基因克隆载体应具备哪些基本条件？载体(vector)：在基因工程中，用于携带外源基因进入受体细胞的运载工具。载体本身是DNA。基本条件：含有1个或多个克隆位点

20、，供外源DNA片段的插入到载体上。能进行自我复制，或外源DNA片段能够整合到染色体上，随染色体而进行复制。具有选择标记。安全，对受体细胞无害。分子量小，多拷贝，易于操作。21. 简述植物在逆境下的主要生理变化1.水分亏缺 许多逆境条件都能导致植物体的水分亏缺，如干旱、盐碱、（渍）高温直接导致亏缺，低温（冷、冻）可间接的导致水分亏缺。渗透调节（Osmotic adjustment）是指通过主动增加溶质，降低渗透势，提高吸水和保水能力，以维（保）持正常膨压稳定以维持正常作用的现象。有无渗透调节能力最主要的标志就是细胞有无主动增加溶质的能力。细胞渗透调节物质主要有两大类：(1) 细胞从外界吸收的无机

21、离子，如: K+，Cl-，Na+等。(2) 脯氨酸 脯氨酸（proline）是最重要和有效的有机渗透调节物质。几乎所有的逆境，如干旱、低温、高温、冰冻、盐渍、低pH、营养不良、病害、大气污染等都会造成植物体内脯氨酸的累积，尤其干旱胁迫时脯氨酸累积最多，可比处理开始时含量高几十倍甚至几百倍。脯氨酸在抗逆中有两个作用：一是作为渗透调节物质。二是保持膜结构的完整性。(3) 甜菜碱 植物在干旱、盐渍条件下会发生甜菜碱的累积，主要分布于细胞质中。在正常植株中甜菜碱含量比脯氨酸高10 倍左右；在水分亏缺时，甜菜碱积累比脯氨酸慢，解除水分胁迫时，甜菜碱的降解也比脯氨酸慢。(4)可溶性糖 可溶性糖是另一类渗透

22、调节物质，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等。比如低温逆境下植物体内常常积累大量的可溶性糖。（需不要要？多余吗？）2.光合作用变化 各种逆境条件都可导致光合作用降低。3. 呼吸作用变化在逆境条件下呼吸速率有时会出现升高的现象（冷、旱），但很快下降。在逆境条件下，呼吸代谢途径也发生改变，EMPTCA途径减弱，PPP途径相对加强;不利于ATP的合成，有时逆境直接导致氧化磷酸化解偶联。4. 物质代谢紊乱 在逆境条件下，合成作用减弱，分解作用加强。5. 活性氧代谢变化 在逆境条件下，如在高温、低温、干旱、大气污染等条件下，植物体通过各种途径大量产生活性氧，而且在逆境条件下活性氧清除能力下降，造成活性氧积

23、累，引起严重的危害。6.逆境蛋白合成 逆境蛋白是在特定的环境条件下产生的，通常使植物增强对相应逆境的适应性。逆境蛋白的产生是基因表达的结果，逆境条件使一些正常表达的基因被关闭，而一些与适应性有关的基因被启动。从这个意义上讲，也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。7.细胞膜结构功能变化 在逆境条件下，细胞膜结构受损。22. 简述植物激素与植物抗逆性的关系植物对逆境的适应是受遗传特性和植物激素两种因素制约的。逆境能够促使植物体内激素的含量和活性发生变化，并通过这些变化来影响生理过程。(一)脱落酸ABA 是一种胁迫激素，它在植物激素调节植物对逆境的适应中显得最为重要。ABA 主要通过关闭气孔，

24、保持组织内的水分平衡，增强根的透性，提高水的通导性等来增加植物的抗性。在低温、高温、干旱和盐害等多种胁迫下，体内ABA 含量大幅度升高，这种现象的产生是由于逆境胁迫增加了叶绿体膜对ABA 的通透性，并加快根系合成的ABA 向叶片的运输及积累所致。(二)乙烯与其它激素植物在干旱、大气污染、机械剌激、化学胁迫、病害等逆境下，体内逆境乙烯成几倍或几十倍的增加，当胁迫解除时则恢复正常水平，组织一旦死亡乙烯就停止产生。逆境乙烯的产生可使植物克服或减轻因环境胁迫所带来的伤害，促进器官衰老，引起枝叶脱落，减少蒸腾面积，有利于保持水分平衡；乙烯可提高与酚类代谢有关的酶类(间接地参与植物对伤害的修复或对逆境的抵

25、抗过程。当叶片缺水时，内源赤霉素活性迅速下降，赤霉素含量的降低先于ABA 含量的上升，这是由于赤霉素和ABA 的合成前体相同的缘故。抗冷性强的植物体内赤霉素的含量一般低于抗冷性弱的植物，外施赤霉素(1 000mgL-1)能显著降低某些植物的抗冷性。叶片缺水时叶内ABA 含量的增加和细胞分裂素含量的减少，降低了气孔导性和蒸腾速率。23. 简述植物激素的分类及其共同特点植物激素有五大类:即生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。植物激素特点：第一，内生性第二，可运性第三，调节性24. 论述提高植物抗逆性的途径与方法（一）提高植物抗冷性的措施1.低温锻炼 2.化学诱导 细胞分裂素、脱落酸和一

26、些植物生长调节剂及其它化学试剂可提高植物的抗冷。3.合理施肥 调节氮磷钾肥的比例，增加磷、钾肥比重能明显提高植物抗冷性。（二）提高植物抗冻性的措施1.抗冻锻炼（逐步适应，增加保护物质）2. 化学药剂处理 现在公认用ABA、CaCl2处理可提高抗冷性。3. 合理施肥 在低温来临前增加P、K肥，少施N肥。（三）提高抗热性的途径：由于不同生态环境生长的植物抗热性有差别。蛋白质(酶)对热的稳定性，如二硫键，Mg，Zn；用生长调节剂、有机酸、盐类有保护作用。25. 论述活性氧与植物衰老的关系 植物体在正常代谢过程中可通过多种途径产生O2- 、OH、H2O2、ROO 和O2，统称为活性氧。这些物质是一些高

27、活性基团，很容易得失电子。它们的化学性质活泼，氧化能力很强，在植物体内可通过多种代谢途径产生。衰老是氧伤害的积累结果，即使在正常环境中，植物的生命过程也潜伏着氧伤害的累积，尽管氧伤害是复杂而缓慢的，当它积累到一定程度，植物就出现衰老甚至死亡。活性氧对细胞的伤害主要包括4方面的内容：1）与酶的巯基或色氨酸残基反应，导致酶的失活；2）破坏核酸结构，攻击核酸碱基，使嘌呤碱和嘧啶碱结构变化，导致变异的出现或变异的积累；3）对DNA复制造成损伤，从而妨碍蛋白质的合成；4）启动膜脂过氧化连锁反应，使维持细胞区域化的膜系统受损或瓦解。26. 试述植物衰老与PCD的区别与联系植物的衰老(senescence)

28、是指一个器官或整个植株的生命功能衰退，最终导致自然死亡的一系列恶化过程。 程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)是指胚胎发育、细胞分化及许多病理过程中，细胞遵循其自身的“程序”，主动结束其生命的生理性死亡过程。是由内在因素引起的非坏死性变化基因的表达和调控叶片衰老, 基因控制下，细胞结构高度有序的解体和降解，营养物质向非衰老细胞转移和循环利用。区别与联系：衰老与PCD联系与区别：植物衰老是涉及PCD的生理过程，二者在发生机制和信号传导上存在较多的共性：1) 植物衰老和PCD 一样，都是由基因控制的主动的过程，它们的发生都要靠新基因的转录和蛋白质的合成. 2) PC

29、D是一程序性事件，同样，植物衰老发生的时间、部位和方式也是按照特定的程序专一而有序的发生的。3)植物衰老虽然随着年龄的增加而推进，但并非只是简单的被动的衰退过程，它可以受许多内部发育信号和外部环境信号的影响，从而调节进程的快慢，且大部分信号对于PCD 有同样的促进或抑制作用.4)植物衰老和PCD 过程中都存在物质的运转，这在衰老器官中表现为维管束周围组织最后衰老植物衰老是生命的自然衰退和死亡，而PCD 则是细胞的一种主动的程序化的死亡方式，PCD只是植物在衰老后期为使衰老顺利进行而采取的一种必要手段。植物衰老和PCD二者发生的不同步性是它们的主要区别所在：1)细胞质的泡状化或出芽是PCD 的主要特征之一，而在衰老器官中胞质并不泡状化或出芽。在整个衰老过程中，膜系统的完整性和细胞分室一直保持到衰老后期，胞质很少或几乎不外渗；2)植物衰老中细胞核的变化较晚，而PCD 中核的变化较早；3)植物衰老时衰老细胞常经历一系列亚细胞水平上的修饰或改变，如叶绿体向老化叶绿体转变，过氧化物体向乙醛酸体转变，然而迄今为止，在动物PCD 和植物PCD 中未发现类似的细胞器转变。 4)植物衰老的前期是可逆的，衰老早期的黄化叶可通过CTK的作用重新返绿。而PCD一般是不可逆的。植物衰老开始时，核小体间DNA 降解前，染色质发生固缩，