2025年大学《生物统计学》专业题库- 生物统计学在植物遗传多样性评估中的应用

2025年大学《生物统计学》专业题库——生物统计学在植物遗传多样性评估中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在植物遗传多样性评估中，度量种群内基因变异程度的常用指数是？A.遗传距离B.遗传相似度C.标准化指数D.杂合度2.下列哪种分子标记技术通常具有多态性高、信息量大、中性进化等特点，广泛应用于植物遗传多样性研究？A.RAPDB.AFLPC.ISSRD.同工酶3.Nei's遗传距离（D）的计算基于哪些数据？A.染色体数量B.等位基因频率C.个体间亲缘关系D.DNA序列长度4.当需要将多个样本或种群进行分类，以揭示其亲缘关系和结构时，常采用的统计方法是？A.主成分分析（PCA）B.聚类分析C.因子分析D.回归分析5.在植物种质资源评价中，衡量一个群体遗传多样性的重要指标是？A.种群大小B.生殖隔离程度C.平均杂合度（He）D.花色多样性6.如果要比较两个植物种群之间的遗传差异程度，除了遗传距离外，还需要考虑？A.样本数量B.种群大小C.样本间的地理距离D.遗传多样性指数7.对于基于分子标记的遗传结构分析，常用的软件包在R语言中可能是？A.statsB.ggplot2C.adegenetD.dplyr8.在进行植物种群遗传结构分析时，如果聚类结果显示同一地理种群内的个体分散在不同组中，这可能暗示？A.种群间遗传差异很大B.种群内存在显著的遗传分化C.标记多态性不足D.数据质量较差9.对于濒危植物种群的遗传多样性评估，研究的重点通常是什么？A.种群数量恢复B.遗传多样性水平及丢失风险C.花期预测D.疾病抗性10.估算植物种群的等位基因丰富度（Ar）时，以下哪种情况会使Ar值增大？A.种群个体数量减少B.种群内只有少数几个等位基因C.某个等位基因频率非常高D.种群迁移率增加二、填空题（每空1分，共15分）1.遗传多样性通常包含两个层次：__________多样性和__________多样性。2.基于等位基因频率差异计算的遗传距离，如Nei'sD，其值范围通常在__________之间。3.在植物遗传多样性研究中，__________分析可以帮助我们了解不同种群在遗传上的相似性和差异性。4.利用限制性片段长度多态性（RFLP）数据进行种群遗传结构分析时，__________方法是一种常用的聚类方法。5.衡量一个等位基因相对其等位基因总数丰度的指标称为__________。6.对于具有显性标记的遗传数据分析，需要采用__________方法来估算等位基因频率。7.植物遗传多样性评估结果可以应用于__________、__________和遗传资源保护等多个方面。8.在比较不同植物种的遗传多样性时，需要考虑__________和__________两个层面的遗传距离。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述植物遗传多样性研究的意义。2.简述PCR-SSR标记在植物遗传多样性评估中的基本原理及其优点。3.解释什么是遗传距离，并简述其计算中考虑的主要因素。4.简述在进行植物种群遗传结构分析时，选择聚类方法时应考虑的因素。四、计算题（每题10分，共20分）1.假设在一个植物种群中，某个基因座有A和a两个等位基因。随机观测到100个个体，其中50个个体的基因型为AA，30个个体的基因型为Aa，20个个体的基因型为aa。请计算该基因座的等位基因频率（p和q）、杂合度（He）和等位基因丰富度（Ar）。（假设该基因座符合Hardy-Weinberg平衡）。2.已知两个植物种群A和B的基因型频率如下表所示（只考虑一个基因座，AA,Aa,aa）：|基因型|种群A频率|种群B频率||:-----|:--------|:--------||AA|0.36|0.25||Aa|0.48|0.50||aa|0.16|0.25|请计算种群A和种群B之间的Nei's遗传距离D。五、分析题（15分）假设你正在研究一个分布在某山区内的植物物种，收集了该物种在山脚、山腰和山顶三个不同海拔区域的样本。你利用微卫星标记（SSR）技术获得了这些样本的遗传数据。请描述你将如何利用这些数据，选择合适的统计方法，分析该物种在不同海拔区域的遗传结构、遗传分化程度，并简述你的分析结果可能揭示的生物学意义。---试卷答案一、选择题1.D2.B3.B4.B5.C6.B7.C8.B9.B10.D二、填空题1.种群内；种群间2.0到1（或0至1）3.聚类4.UPGMA（或系统发育）5.等位基因频率6.加权平均数（或混合模型）7.亲缘关系分析；种质资源评价8.物种间；物种内三、简答题1.植物遗传多样性研究的意义在于：揭示物种的进化历史和适应性潜力；为植物育种提供优异种质资源；评估濒危物种的遗传风险，指导保护策略制定；理解物种对环境变化的响应机制；维持生态系统功能的稳定性和生产力。2.PCR-SSR标记的基本原理是：利用引物扩增基因组DNA中重复序列（卫星DNA）所在的区域，这些区域在不同个体间因插入、删除等变异而呈现长度多态性。通过检测PCR产物的大小（通常用电泳），可以区分不同等位基因。优点包括：多态性高、遗传稳定性好、重复性好、技术成熟、通量高等。3.遗传距离是衡量两个种群或个体之间遗传差异程度的统计量。它基于种群间等位基因频率的差异进行计算。计算时主要考虑因素包括：种群内等位基因频率（如p,q）、种群间等位基因频率的差异程度、以及等位基因的相对重要性或进化速率等（具体公式中体现）。4.选择聚类方法时应考虑的因素包括：数据的类型（如距离矩阵）、样本量大小、分析目的（如探索性分析或验证性分析）、计算效率、结果的解释性和稳定性等。常见的如UPGMA、NJ、K-means等方法各有适用场景和假设前提。四、计算题1.计算过程：*等位基因频率：p=(2*AA+Aa)/(2*N)=(2*50+30)/(2*100)=0.65；q=1-p=0.35。*杂合度He=2pq=2*0.65*0.35=0.455。*等位基因丰富度Ar=(2*(p+q))-(p^2+q^2)=2*(0.65+0.35)-(0.65^2+0.35^2)=2*1-(0.4225+0.1225)=2-0.545=1.455。（注意：Ar计算公式有不同表达，此处按基于频率的简化形式计算。标准Ar定义为所有基因座等位基因数的总和，此处计算的是单个基因座的Ar值或基于频率的丰富度度量）。2.计算过程：*种群A：p_A=0.36+0.48/2=0.36+0.24=0.60；q_A=1-p_A=0.40。*种群B：p_B=0.25+0.50/2=0.25+0.25=0.50；q_B=1-p_B=0.50。*Nei'sD=0.5*(p_A^2-p_A*p_B+p_B^2-p_A*q_B+q_A^2-q_A*q_B)*Nei'sD=0.5*((0.60)^2-0.60*0.50+(0.50)^2-0.60*0.50+(0.40)^2-0.40*0.50)*Nei'sD=0.5*(0.36-0.30+0.25-0.30+0.16-0.20)*Nei'sD=0.5*(0.07)*Nei'sD=0.035。五、分析题分析步骤：1.数据整理与标准化：对收集到的SSR数据进行分析，剔除缺失数据或不符合要求的样本。可能需要进行等位基因大小标准化处理。2.计算遗传距离/相似性：利用微卫星数据计算每个样本间的遗传距离或相似性。常用的距离度量包括Nei'sD,Weir&Cockerham'sFst等。Fst尤其适合用于种群结构分析。3.遗传结构分析：将计算得到的遗传距离/相似性矩阵输入到聚类分析软件（如Structure,ADMIXTURE）或主成分分析（PCA）软件中。*聚类分析（如Structure）：运行Structure软件，通过模拟群体混合参数（K值）来探索样本的遗传结构。观察不同K值下样本的聚类结果，寻找与地理分层（海拔）相符的结构模式。分析山脚、山腰、山顶三个群体是否分别聚成不同的簇，以及个体在簇间的混合程度。*主成分分析（PCA）：运行PCA，将样本在第一、二主成分轴上的得分进行可视化。观察三个地理群体的样本在PC1、PC2上的分布格局。如果不同海拔区域的群体在主成分图上聚集成不同的簇或具有不同的分布范围，则表明存在遗传分化。4.结果解释与讨论：*