2025年大学《生物技术》专业题库- 基因编辑技术在农业育种中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——基因编辑技术在农业育种中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题（每空2分，共20分）1.基因编辑技术能够对生物体的________进行精确的修改。2.CRISPR/Cas9系统中，负责识别目标DNA序列的是________。3.通过诱导基因提前终止密码子，可以实现________。4.基因编辑技术相较于传统转基因技术，其主要优势之一是不易引入外源________。5.利用基因编辑技术提高作物的抗病性，通常是通过修饰或敲除与________相关的基因。6.________是一种通过编辑基因提高作物营养成分（如维生素A）含量的典型应用实例。7.基因编辑可能引发的“脱靶效应”是指核酸酶在________位置进行切割。8.基因编辑技术应用于动物育种，可能用于改良动物的________、抗病力等性状。9.关于基因编辑改造的作物是否需要标注，存在不同的________观点。10.基因编辑技术在农业应用中面临的主要伦理担忧之一是潜在的________风险。二、选择题（每题2分，共30分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪一项不是CRISPR/Cas9系统的组成成分？()A.Cas9核酸酶B.向导RNA(gRNA)C.DNA连接酶D.噬菌体蛋白2.以下哪种修复途径是基因编辑中产生随机插入或缺失（Indels）的主要原因？()A.同源重组(HDR)B.非同源末端连接(NHEJ)C.重组修复D.核酸外切酶修复3.在农业育种中，通过编辑抑制某个基因的表达，最可能达到的效果是？()A.基因剂量效应增强B.产生新的蛋白质变异C.敲除有害基因或降低其功能D.提高基因转录水平4.下列哪种作物是利用基因编辑技术进行抗除草剂改良的典型案例？()A.水稻B.玉米C.小麦D.棉花5.基因编辑技术用于改良作物抗旱性，可能着眼于修饰哪些类型的基因？()A.控制根系发育的基因B.与水分运输和利用效率相关的基因C.叶绿素合成相关基因D.以上都是6.“基因编辑婴儿”事件主要引发了哪些方面的伦理争议？()A.基因编辑技术的安全性B.对人类遗传多样性的影响C.是否应将技术用于非治疗目的D.以上都是7.下列哪项描述更符合基因编辑技术？()A.总是导致染色体数目变异B.一定引入外源DNA序列C.可以实现对特定基因的精确修改D.只能用于治疗人类遗传病8.与传统诱变育种相比，基因编辑技术的优势之一是？()A.变异频率高B.可以精确控制变异的位点C.操作简单、成本低D.不需要筛选过程9.以下哪个实例体现了基因编辑技术在畜牧业中的应用？()A.编辑水稻基因提高铁含量B.编辑猪基因使其产生无乳糖乳品C.编辑牛基因使其肌肉纤维更细D.编辑番茄基因使其更耐储存10.基因编辑技术对复杂性状（如产量、品质）的改良面临的主要挑战是？()A.技术成本过高B.难以精确预测多基因互作效应C.脱靶效应风险大D.监管政策不明确11.“基因驱动”技术如果应用于农业（如控制害虫），其潜在风险可能包括？()A.可能失控扩散到非目标区域B.可能导致生态系统失衡C.可能引发新的害虫抗性D.以上都是12.下列哪项不属于基因编辑技术在农业育种中的潜在社会影响？()A.生物安全风险B.可能加剧农业从业者的技术鸿沟C.对传统农耕文化的冲击D.知识产权归属问题13.评估基因编辑作物是否安全，通常需要进行哪些方面的研究？()A.营养成分分析B.毒理学评价C.生态风险评估D.以上都是14.基因编辑技术之所以受到广泛关注，部分原因是其？()A.操作相对简单，成功率较高B.可以对几乎任何基因进行编辑C.研发成本相对较低D.以上都是15.在讨论基因编辑技术的应用时，“负责任的研究与创新”原则强调什么？()A.优先发展治疗性应用B.在应用前充分评估潜在风险和收益C.加强国际合作与信息共享D.减少对非转基因技术的投入三、名词解释（每题3分，共15分）1.基因敲除(GeneKnockout)2.基因敲入(GeneKnock-in)3.基因脱靶效应(Off-targetEffect)4.抗逆性(DiseaseResistance/Tolerance)5.基因编辑的伦理审查(EthicalReviewofGeneEditing)四、简答题（每题5分，共20分）1.简述利用基因编辑技术提高作物产量的两种不同策略及其原理。2.简述NHEJ和HDR两种DNA修复途径在基因编辑中的主要区别及其意义。3.基因编辑技术在改良作物品质方面有哪些具体应用实例？4.简述基因编辑技术在农业应用中可能存在的生物安全风险及其内涵。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述基因编辑技术在农业育种中的优势，并分析其在实际应用中面临的主要挑战。2.结合具体实例，论述在基因编辑农业技术发展中，如何平衡科技创新与伦理、社会、法律等多方面考量。---试卷答案一、填空题（每空2分，共20分）1.基因2.向导RNA(gRNA)3.基因敲除(或等位基因替换)4.外源DNA5.抗病(或免疫)6.GoldenRice(或转色番茄)7.非目标(或错误)8.生长速度(或生产性能)9.科学(或技术/观点)10.基因(或遗传)二、选择题（每题2分，共30分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.(C)2.(B)3.(C)4.(D)5.(D)6.(D)7.(C)8.(B)9.(C)10.(B)11.(D)12.(A)13.(D)14.(D)15.(B)三、名词解释（每题3分，共15分）1.基因敲除(GeneKnockout):指通过基因编辑技术使特定基因失去功能（失活），通常是通过引入突变或删除该基因的部分或全部，导致其无法正常表达或产生无功能的蛋白质。2.基因敲入(GeneKnock-in):指通过基因编辑技术将特定的基因序列或外源基因精确插入到基因组中特定的靶位点，从而改变基因组的遗传信息或引入新的遗传特征。3.基因脱靶效应(Off-targetEffect):指基因编辑工具（如CRISPR/Cas9系统）错误地识别并切割了基因组中与目标序列相似但非靶标的位点，可能导致非预期的基因突变。4.抗逆性(DiseaseResistance/Tolerance):指生物体对病原体（如病毒、细菌、真菌）或不利环境条件（如干旱、盐碱、高温、除草剂）的抵抗或耐受能力。基因编辑可用于增强作物的抗逆性。5.基因编辑的伦理审查(EthicalReviewofGeneEditing):指在基因编辑研究（尤其是涉及人类或可能影响后代的农业生物）开展前，由伦理委员会或相关机构进行的评估过程，旨在识别、评估和减轻潜在的社会、伦理、环境和健康风险。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述利用基因编辑技术提高作物产量的两种不同策略及其原理。*策略一：编辑控制开花时间的基因。通过编辑抑制早花或促进晚花的基因，延长作物的营养生长期或生殖生长期，从而增加生物量积累或籽实产量。原理是调控植物生命周期关键节点的基因。*策略二：编辑提高光合效率相关基因。通过增强关键光合作用酶（如Rubisco）的活性、优化叶绿素结构或提高光能利用效率的基因，提升作物的碳固定能力，从而增加干物质积累和产量。原理是提高能量转换和物质合成效率。2.简述NHEJ和HDR两种DNA修复途径在基因编辑中的主要区别及其意义。*区别：*NHEJ（非同源末端连接）：利用细胞内现有的DNA末端作为模板进行修复，过程快速但容易出错，常导致插入或删除（Indels）突变，从而可能引发基因框移突变或敲除基因。*HDR（同源重组）：需要提供一个精确的外源DNA模板，修复过程相对精确，可以用于精确替换基因、插入新基因或修复基因突变。*意义：*NHEJ因其高效性成为基因敲除和产生随机突变的主要途径，但限制了精确修饰的能力。*HDR虽然效率较低，但为实现精确的基因编辑（如定点替换、敲入）提供了可能，对复杂性状的改良至关重要。3.基因编辑技术在改良作物品质方面有哪些具体应用实例？*营养品质改良：如利用基因编辑技术提高水稻、番茄等作物中维生素A原（β-胡萝卜素）的含量（GoldenRice）；编辑减少籽实中饱和脂肪酸含量的油菜；提高谷物中蛋白质或特定氨基酸含量的大豆。*风味与色泽改良：如编辑影响番茄中糖苷类物质的基因，改变其风味；编辑影响类胡萝卜素合成途径的基因，改变花或果实颜色。*加工与储存特性改良：如编辑香蕉中淀粉合成相关基因，改变其熟成后口感；编辑影响果胶代谢的基因，延长水果货架期。4.简述基因编辑技术在农业应用中可能存在的生物安全风险及其内涵。*基因逃逸风险：指编辑后的作物或其花粉通过杂交等方式，将编辑引入的遗传性状传播到野生近缘种中，可能对遗传多样性或生态系统平衡造成未知影响。*非预期生态影响：基因编辑可能导致作物与其他生物（如传粉昆虫）的相互作用发生改变，或影响食物链中其他生物，引发连锁反应。*产生新型杂草或病虫害：基因编辑赋予作物的抗性（如抗除草剂、抗虫）可能选择出更具竞争力的杂草种群或产生抗性的害虫/病原体。*内涵：这些风险涉及基因编辑性状可能对生物多样性、生态系统功能以及农业生产本身带来的潜在负面影响，需要通过风险评估和监测来管理。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述基因编辑技术在农业育种中的优势，并分析其在实际应用中面临的主要挑战。*优势：*精确性高：可以在基因组特定位置进行精确修饰，实现对目标性状的精细调控，避免传统育种中可能出现的性状连锁累赘。*效率高、成本低：相较于传统育种方法或早期转基因技术，基因编辑的效率更高，所需时间更短，研发成本相对较低，易于操作。*可遗传性：大多数基因编辑方法产生的突变是点突变或小片段缺失/插入，符合传统遗传规律，编辑后的性状通常可以稳定遗传给后代（孟德尔遗传），简化了育种程序。*“基因编辑”身份界定模糊：在很多国家和地区，由基因编辑产生的生物体可能不被归类为“转基因生物”（GMO），面临更宽松的监管和更少的公众抵触，有利于技术快速转化应用。*适用范围广：几乎可以应用于所有生物种类，包括过去难以进行遗传操作的模式生物和农作物。*挑战：*脱靶效应：基因编辑工具可能在基因组非预期位点进行切割，导致意外的基因突变，可能带来不可预见的负面影响，需要开发高效的脱靶效应检测和评估方法。*脱靶效应检测与验证：全面检测基因组中所有潜在的脱靶位点非常困难，如何确保编辑的安全性和特异性是一个持续挑战。*复杂性状改良困难：许多重要的农业性状（如产量、品质、抗逆性）是由多基因共同控制且受环境因素影响的复杂性状，目前基因编辑技术对这些性状的改良效果有限，难以完全满足预期。*技术可及性与公平性问题：基因编辑技术虽然成本在下降，但相对于传统育种，仍需昂贵的设备和试剂，可能加剧发达国家与发展中国家、大型企业与小型农户之间的技术鸿沟。*监管政策的不确定性：全球范围内对基因编辑农业产品的监管政策仍在发展和完善中，存在差异和不确定性，影响了技术的商业化进程。*公众接受度与伦理争议：尽管可能不属于传统GMO，但公众对基因编辑技术仍可能存在疑虑甚至恐惧；涉及人类生殖细胞系的基因编辑更是充满伦理争议，需要审慎对待。2.结合具体实例，论述在基因编辑农业技术发展中，如何平衡科技创新与伦理、社会、法律等多方面考量。*科技创新与伦理考量：*风险评估与透明沟通：在研发和应用基因编辑技术时，必须进行全面、独立的生物安全、健康安全风险评估，并将评估结果和潜在风险以透明、易懂的方式向公众和利益相关方沟通。例如，在开发抗除草剂作物时，需评估对非目标生物的影响以及对土壤微生物生态的影响。*设立严格的伦理界限：对于可能对人类遗传物质产生不可逆影响的应用（如生殖系基因编辑），应设立严格的伦理禁区，禁止或严格限制研究。同时，对治疗性应用和非治疗性应用（如改善外观）应有不同的伦理审查标准和公众参与程度。*负责任的研究与创新（RRI）：鼓励科研人员秉持RRI原则，在追求技术突破的同