2025年农学作物遗传育种试卷（含答案）

2025年农学作物遗传育种试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.遗传多样性2.杂种优势3.基因定位4.分子标记辅助选择5.种质创新二、填空题（每空1分，共10分）1.孟德尔遗传定律包括________定律和________定律。2.控制一对相对性状的基因称为________，位于同源染色体上相同位置上控制相对性状的基因称为________。3.作物育种的主要目标包括________、________、________和________等方面。4.诱变育种利用物理因素（如________、________）或化学因素（如________）诱导生物体产生遗传变异。5.生物技术育种主要包括________、________、________和基因工程等。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述杂种优势的遗传学基础。2.简述作物育种中亲本选择的常用方法。3.简述分子标记辅助选择（MAS）的优点。4.简述种质资源保存的主要方法及其优缺点。四、论述题（每题10分，共30分）1.论述数量性状基因座（QTL）定位在作物育种中的应用及其局限性。2.论述生物技术育种在modern作物改良中的作用和意义。3.结合具体实例，论述如何进行作物抗病育种。五、计算题（共25分）1.（10分）在一个随机开花的玉米群体中，籽粒颜色的遗传遵循单基因隐性遗传。假设纯合红色籽粒（RR）与纯合白色籽粒（rr）杂交，F1代全部表现为红色。让F1代自交产生F2代，统计F2代中红色籽粒和白色籽粒的比例。如果让F2代的红色籽粒个体之间自由交配，下一代（F3）中红色籽粒和白色籽粒的理论比例是多少？2.（15分）在一个小麦品系中，抗病基因（A）对感病基因（a）为显性。研究者利用分子标记MA1和MA2（与抗病基因紧密连锁）对两个抗病亲本（P1：AABB/mama；P2：AaBb/Ma1Ma1Ma2Ma2）进行测交，发现F1代中抗病植株的表现型及其对应的分子标记基因型如下：*抗病（A_B_）：MA1MA1/Ma1Ma1或MA1Ma1/Ma1Ma1或MA1Ma1/Ma1ma*抗病（A_B_）：MA1ma/Ma1Ma1或MA1ma/Ma1ma*感病（aaB_）：MA1Ma1/mama*感病（aaB_）：MA1ma/mama*感病（aabb）：MA1Ma1/mama*感病（aabb）：MA1ma/mama*（注：只列出部分代表性的基因型组合）请根据以上信息，推断P1和P2的基因型，并说明MA1和MA2标记与抗病基因的连锁关系。试卷答案一、名词解释1.遗传多样性：指一个种群内或不同种群之间基因组成的变异性。2.杂种优势：指杂交后代的性状（如生长势、产量、抗性等）优于其双亲的现象。3.基因定位：指将基因确定位于染色体上的特定位置。4.分子标记辅助选择：利用与目标基因紧密连锁的DNA分子标记，对携带目标基因的个体进行间接选择的育种方法。5.种质创新：通过各种途径（如杂交、诱变、多倍体育种、转基因等）创造新的、具有优良性状的种质资源。二、填空题1.分离自由组合2.等位基因等位基因3.产量品质抗性适应性4.射线化学诱变剂5.花药培养胚胎拯救基因工程三、简答题1.杂种优势的遗传学基础主要在于杂合性。双亲间遗传组成差异越大，F1代中基因杂合子的比例越高，杂种优势越强。显性假说认为，杂种优势来源于显性有利基因的加性效应；超显性假说认为，杂种优势来源于杂合基因的显性效应或超显性效应；互补作用假说认为，来自不同亲本的基因在杂合状态下产生额外的有益效应。这些假说并非互相排斥，可能共同作用导致杂种优势。2.作物育种中亲本选择的常用方法包括：①根据育种目标选择具有优良性状（目标性状）的个体；②根据配合力选择，评估亲本在杂交后代中的增产能力（一般配合力GCA和特殊配合力SCA）；③根据遗传距离选择，选择遗传差异较大的亲本以期产生突破性后代；④利用表型鉴定技术（如分子标记）选择携带目标基因的个体；⑤利用群体改良方法，在群体内选择优良个体进行循环选择。3.分子标记辅助选择（MAS）的优点在于：①不受环境因素影响，可稳定选择目标性状；②可选择位于紧密连锁基因座上的有利基因，即使基因定位精度不高也能有效选择；③可对低丰度基因（如抗病基因）进行选择，克服上位性效应和连锁drag的限制；④可对隐性性状进行选择；⑤可加速育种进程，减少世代轮回时间；⑥可实现早期选择，甚至在苗期或花前即可选择。4.种质资源保存的主要方法包括：①田间保存：将种质资源种植在专门的保存田，定期更新，适用于需要维持生活力的物种；②贮藏库保存：将种子在低温（-18°C）、低湿（相对湿度3-5%）条件下贮藏，适用于种子寿命较长的物种；③超低温保存（液氮保存）：将种子、胚、组织或孢子保存在液氮（-196°C）中，适用于种子寿命短或难以产生种子的材料；④离体保存：通过组织培养、花粉培养、茎尖培养等方式在人工控制条件下保存种质。田间保存可维持种质生活力及遗传完整性，但占用空间大、易受环境影响；贮藏库保存方法成熟、成本低，但可能导致遗传物质退化或丢失；超低温保存长期稳定性好，但技术要求高、成本高；离体保存可快速繁殖、减少病害，但易发生变异。四、论述题1.QTL定位在作物育种中具有重要作用。通过QTL定位，可以将复杂的数量性状分解为微小的遗传贡献，有助于理解性状的遗传基础；可以找到与目标性状紧密连锁的分子标记，为分子标记辅助选择（MAS）提供依据，从而在早期世代筛选出携带优良QTL的个体，显著加速育种进程，尤其是在遗传背景复杂、育种周期长的作物中效果显著。例如，可以在F2或BC1代进行QTL定位，然后在F3或BC2代利用标记辅助选择，大大缩短达到育种目标的时间。然而，QTL定位也存在局限性：①QTL定位得到的只是“区间作图”，无法确定具体是哪个基因起作用；②QTL之间存在上位性效应，即一个QTL的表现受其他QTL的影响，这使得QTL的独立效应难以评估和应用；③QTL与标记之间的连锁遗传导致标记辅助选择的准确性受遗传距离限制，远距离选择易产生错误选择（linkagedrag）；④QTL定位分析结果受群体大小、遗传距离、环境因素等影响，可能存在假阳性或假阴性；⑤对于多基因控制的复杂性状，QTL的贡献可能较小或互作复杂，定位和选择难度加大。2.生物技术育种在现代作物改良中发挥着越来越重要的作用和意义。其意义主要体现在：①克服远缘杂交障碍，通过花药培养、胚抢救等技术克服生殖隔离，实现远缘物种或近缘种间的基因交流，创造新的种质资源，拓宽育种遗传基础；②实现精确基因操作，通过基因工程（转基因技术）将外源有益基因（如抗虫、抗病、抗逆基因）精确导入目标作物，赋予其新的优良性状，快速改良作物品种；通过基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）对作物基因组进行定点修饰、敲除或替换，实现对目标基因的精准改良，实现“定点改造”；③提高育种效率和准确性，分子标记辅助选择（MAS）的应用使得育种家可以在早期世代（苗期）就选择携带目标基因（包括QTL）的个体，大大缩短育种周期，提高选择效率；基因图谱的构建和QTL定位为分子设计育种提供了理论基础，使育种目标更加明确和可控；④创造新型作物品种，生物技术育种不仅用于改良现有作物，也用于创造具有全新功能（如生产药物、工业原料）的转基因作物或基因编辑作物；⑤加速种质创新进程，生物技术手段可以与传统的杂交育种方法相结合，形成新的育种策略，如利用转基因技术引入抗性基因后再进行轮回选择，或利用基因编辑技术改良种质资源的关键性状。3.结合具体实例，作物抗病育种通常包括以下步骤并运用多种策略：①明确育种目标和抗性资源：确定需要重点对抗的病害种类和病原菌，收集和鉴定携带不同抗性基因（或QTL）的种质资源。例如，针对小麦白粉病，需要收集含有不同白粉病抗性基因（如Pm,Lr,Sr系列等）的小麦种质。②抗性鉴定：在可控环境下（如网室、温室）或自然发病区，对种质资源、育种材料进行严格的抗病性鉴定，筛选出高抗或免疫的材料。鉴定方法包括苗期室内鉴定、成株田间鉴定等。③亲本选择与杂交：根据育种目标选择具有优异综合农艺性状和较强抗性的亲本进行杂交，组建育种群体。例如，选用抗病且产量高、品质好的品种作为亲本杂交。④抗性筛选与后代改良：利用传统的杂交育种方法（如轮回选择、回交育种）或分子标记辅助选择（MAS），在后代群体中连续多代筛选和纯化抗性基因，同时兼顾其他农艺性状。例如，利用与抗白粉病基因紧密连锁的分子标记，在早期世代（F2,F3）就筛选出携带抗性基因的个体，并进行后续的育种工作。⑤抗性品种审定与推广：将选育出的抗病品种经过多年多点试验，证明其抗性稳定、产量和品质优良，符合品种审定标准后，进行品种审定并推广种植。例如，育成的抗小麦锈病品种“Yumai22”就是通过多年系谱选择和抗性鉴定育成的。在整个过程中，有时也会采用诱变育种或基因工程育种方法来创造新的抗性资源。育种策略的选择取决于抗性基因的性质（显隐性、主效/微效、连锁情况）、育种目标、育种资源以及技术条件等。五、计算题1.F2代自交产生F3，F2代红色籽粒的基因型为RR、Rr，比例为1:2。其中RR自交后代全部为红色（RR），Rr自交后代红色（RR或Rr）:白色（rr）=3:1。因此，F3代红色籽粒（RR+Rr）和白色籽粒（rr）的理论比例是(1+2*3/4):(2*1/4)=(1+3/2):1/2=(5/2):1/2=5:1。如果F2代的红色籽粒个体之间自由交配，相当于让所有F2代红色籽粒（RR和Rr）的雌雄配子随机结合。F2红色籽粒产生的配子及其比例为：R占3/4，r占1/4。自由交配后，F3代的基因型及其比例为：RR=(3/4)*(3/4)=9/16；Rr=2*(3/4)*(1/4)=6/16；rr=(1/4)*(1/4)=1/16。因此，F3代红色籽粒（RR+Rr）和白色籽粒（rr）的理论比例是(9/16+6/16):1/16=15/16:1/16=15:1。2.根据测交结果分析：*抗病（A_B_）：MA1MA1/Ma1Ma1或MA1Ma1/Ma1ma或MA1ma/Ma1Ma1或MA1ma/Ma1ma。这表明MA1标记与抗病基因A紧密连锁，且在P1中为纯合（MA1MA1），在P2中为杂合（MA1Ma1）。*抗病（A_B_）：MA1Ma1/Ma1Ma1或MA1Ma1/Ma1ma。这表明MA1标记与抗病基因A紧密连锁，且在P1中为杂合（MA1Ma1），在P2中为杂合（MA1Ma1）。*感病（aaB_）：MA1Ma1/mama。这表明B基因与抗病性无关（因为aaB_都带有相同的MA1Ma1组合），且在P1中为杂合（Ma1Ma1），在P2中为纯合隐性（mama）。*感病（aaB_）：MA1ma/mama。同上，B基因与抗病性无关，且在P1中为杂合（Ma1Ma1），在P2中为纯合隐性（mama）。*感病（aabb）：MA1Ma1/mama。同上，B基因与抗病性无关，且在P1中为杂合（Ma1Ma1），在P2中为纯合隐性（mama）。*感病（aabb）：MA1ma/mama。同上，B基因与抗病性无关，且在P1中为杂合（Ma1Ma1），在P2中为纯合隐性（mama）。综合分析测交结果，P1的基因型为AaBb/Ma1Ma1Ma2Ma2。P2的基因型为aaBb/Ma