(2025年)《园艺植物育种学》试题库参考答案

(2025年)《园艺植物育种学》试题库参考答案一、名词解释1.超亲遗传：指两个遗传基础不同的亲本杂交后，杂种后代在某一性状上表现超过双亲的现象。其本质是控制该性状的微效多基因在杂交过程中发生重组，使显性或累加效应在子代中重新组合，形成超出双亲基因型值的表型。例如，两个株高分别为80cm和100cm的菜豆品种杂交，子代可能出现株高超过100cm或低于80cm的个体，这一现象为超亲遗传提供了选择优异个体的机会，是杂交育种中重要的遗传基础。2.配合力：指一个亲本（自交系、品种等）与其他亲本杂交后，杂种一代在目标性状（如产量、品质、抗性等）上表现的能力。分为一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA），前者反映亲本与其他亲本杂交时的平均表现，由加性效应决定；后者反映特定亲本组合的杂种优势，由非加性效应（显性、上位性）决定。配合力测定是杂种优势利用中筛选优良亲本的核心环节，通常通过顶交法、双列杂交法等方法进行。3.分子标记辅助选择（MAS）：利用与目标性状紧密连锁的分子标记（如SSR、SNP等）对育种材料进行间接选择的技术。与传统表型选择相比，MAS可在早期（如苗期）、非目标性状表达期（如未结果时）或受环境影响大的性状（如抗病性）筛选目标个体，提高选择效率和准确性。例如，番茄抗叶霉病基因Cf-9与特定SSR标记连锁，可通过检测该标记快速筛选抗病单株，避免田间接种鉴定的繁琐过程。4.远缘杂交：指不同种、属或亲缘关系更远的园艺植物间的杂交。其特点包括杂交不亲和（花粉无法萌发或胚囊败育）、杂种不育（染色体不配对导致配子败育）、杂种后代分离复杂（出现野生性状返祖或新性状）等。远缘杂交是引入异源优良性状（如抗逆性、特殊花色）的重要途径，常用于观赏植物（如月季属间杂交）和果树（如柑橘属间杂交）育种，需通过染色体加倍、胚挽救、桥梁亲本等技术克服障碍。5.芽变选种：利用体细胞突变（芽变）选择优良变异个体，进而培育新品种的方法。芽变是体细胞在分裂过程中发生基因突变、染色体变异或表观遗传改变的结果，表现为枝、叶、花、果等器官的性状变异（如苹果的短枝型、柑橘的无核变异）。其程序包括变异发现、分离纯化（通过嫁接或扦插保留变异）、比较鉴定（与原品种对比农艺性状）、区域试验和品种审定。芽变选种具有变异频率低但稳定快的特点，是无性繁殖园艺植物（如果树、观赏植物）育种的重要补充。二、简答题1.简述杂种优势利用的基本条件。杂种优势利用需满足以下条件：①强优势的杂交组合：亲本间遗传差异适中（过近无优势，过远可能不亲和），且在主要经济性状（产量、品质、抗性）上具有互补性，杂种一代（F₁）需显著优于双亲或对照品种。例如，黄瓜强优势组合要求父本耐寒性强、母本早熟，F₁兼具早熟与耐寒特性。②高纯度的亲本：亲本（如自交系、不育系）需遗传稳定，基因型纯合，避免因杂株导致F₁性状分离。例如，番茄雄性不育系需通过多代自交和测交，确保不育株率达100%。③高效的制种技术：根据植物繁殖特性选择制种方式，如异花授粉植物（白菜）可利用自交不亲和系制种，需隔离区防止串粉；常异花授粉植物（辣椒）可人工去雄授粉；雌雄异株植物（猕猴桃）可利用性别标记辅助选雌株。此外，需考虑制种成本（如人工去雄的劳动力投入）与种子产量（如玉米杂交种需父本花粉量大）。2.说明多倍体育种的主要途径及园艺植物多倍体的特点。多倍体育种的主要途径包括：①自然诱导：利用植物自然发生的染色体加倍（如减数分裂异常产生未减数配子），通过实生苗筛选多倍体（如某些柑橘品种的珠心胚变异）。②人工诱导：化学诱导（常用秋水仙素处理种子、芽、愈伤组织，抑制纺锤体形成，使染色体加倍）；物理诱导（高温、低温、辐射处理，频率较低）；生物诱导（通过体细胞杂交融合不同倍性原生质体）。园艺植物多倍体的特点：①器官巨大性：细胞体积增大导致根、茎、叶、花、果等器官增大（如四倍体葡萄果粒比二倍体大30%-50%），观赏植物（如四倍体矮牵牛）花朵直径增加，观赏性提高。②营养成分增加：多倍体叶片厚、叶绿素含量高，果实中糖、维生素、矿物质等含量常高于二倍体（如四倍体番茄维生素C含量提高20%）。③育性降低：同源多倍体因染色体联会紊乱，配子败育率高（如三倍体香蕉无籽）；异源多倍体（如普通小麦）因染色体组互补，育性可能正常。④抗逆性增强：多倍体细胞液浓度高，对干旱、低温、病害的抗性优于二倍体（如四倍体草莓抗灰霉病能力提升）。⑤遗传稳定性差：多倍体在繁殖过程中可能发生染色体数目回复（如四倍体产生二倍体配子），需通过无性繁殖（如扦插、嫁接）保持性状稳定。3.比较常规杂交育种与优势杂交育种的异同。相同点：均以杂交为基础，通过基因重组创造变异；目标均为选育综合性状优良的新品种；需经过杂交、选择、鉴定等环节。不同点：①育种理论基础：常规杂交育种（组合育种）以基因重组和加性效应为基础，目标是选育纯合稳定的品种（F₂及以后世代）；优势杂交育种（优势育种）以非加性效应（显性、上位性）为基础，利用F₁的杂种优势，需保持亲本纯合以生产F₁种子。②育种程序：常规杂交育种需多代自交选择，直至性状稳定（一般6-8代）；优势杂交育种需先选育纯合亲本（如自交系、不育系），再通过配合力测定筛选强优势组合，制种时需保持亲本纯度。③品种类型：常规杂交育种育成的是纯系品种（基因型纯合，表型一致）；优势杂交育种育成的是杂交种（基因型杂合，表型一致，但F₂性状分离，不能留种）。④应用范围：常规杂交育种适用于自花授粉（如菜豆）、常异花授粉（如辣椒）植物；优势杂交育种适用于异花授粉（如白菜）、利用F₁优势显著（如西瓜、玉米）的植物。4.列举三种分子标记类型并说明其在育种中的应用。①SSR（简单序列重复）：基于微卫星DNA的多态性标记，具有共显性、多态性高、重复性好的特点。应用：构建遗传图谱（如番茄SSR标记图谱包含1000余个标记）；品种鉴定（通过SSR指纹图谱区分相似品种，如苹果品种‘红富士’与‘嘎啦’的SSR差异）；分子标记辅助选择（如与黄瓜霜霉病抗性基因连锁的SSR标记，用于苗期筛选抗病单株）。②SNP（单核苷酸多态性）：基于单个核苷酸变异的标记，分布广（基因组中每100-300bp出现1个SNP）、检测自动化程度高（可通过芯片或测序平台高通量分析）。应用：全基因组关联分析（GWAS）定位数量性状基因（如月季花色相关SNP位点）；杂种纯度检测（通过父母本SNP差异鉴定F₁真实性，如检测辣椒杂交种中母本自交株）；基因编辑辅助选择（如CRISPR/Cas9编辑番茄抗虫基因后，用SNP标记验证编辑位点是否成功）。③AFLP（扩增片段长度多态性）：结合限制性酶切和PCR扩增的标记，无需已知序列信息，可检测大量多态性位点。应用：遗传多样性分析（如评估野生兰花资源的遗传变异，为保护提供依据）；亲缘关系鉴定（如区分柑橘属不同种间的亲缘关系，辅助远缘杂交亲本选择）；构建高密度遗传图谱（如葡萄AFLP图谱包含800个标记，用于定位抗白粉病基因）。5.简述芽变选种的主要程序。芽变选种的程序包括：①变异发现：在园艺植物生长季节（如果实成熟期、花期）进行田间普查，重点关注树体局部（如某一枝条、花序）的异常表现（如果色突变、果形变异、抗性增强），记录变异部位、性状特征及环境条件（如是否受机械损伤、药剂处理）。②变异分离：通过嫁接（将变异枝条嫁接到砧木上）或扦插（取变异枝段繁殖）获得无性系，分离变异个体与原品种的遗传背景，避免嵌合体（如周缘嵌合体需通过多次分离获得纯合变异）。③比较鉴定：将变异系与原品种（对照）进行同田对比试验，观察2-3个生长周期，测定目标性状（如果实品质、产量、抗性）的稳定性和遗传力，排除饰变（由环境引起的不可遗传变异）。④区域试验：将表现优良的变异系在不同生态区（如北方、南方试验点）进行多点试验，验证其适应性和稳定性，同时进行品种特异性、一致性、稳定性（DUS）测试。⑤品种审定：通过区域试验后，提交相关材料至品种审定委员会，经审核通过后命名并推广。三、论述题1.以番茄为例，论述抗病育种的技术路线及关键环节。番茄抗病育种的目标是选育对主要病害（如番茄黄化曲叶病毒病TYLCV、叶霉病、早疫病、青枯病）具有抗性的品种，技术路线可分为以下环节：（1）目标性状与抗源筛选：首先明确育种目标（如针对主栽区TYLCV高发，需重点改良抗病毒性），收集国内外抗病资源（如野生番茄种Solanumperuvianum、S.chilense含有TYLCV抗性基因Ty-1、Ty-3），通过田间接种鉴定（如人工接种TYLCV病毒）或分子标记检测（如利用与Ty-3连锁的SNP标记）筛选高抗材料。（2）杂交与基因聚合：若目标抗性由单基因控制（如叶霉病抗性基因Cf-9），可通过回交育种将抗性基因导入优良栽培品种（轮回亲本），每代用分子标记辅助选择（MAS）保留抗性基因，同时选择轮回亲本的农艺性状（如果形、熟期），经5-6代回交后获得近等基因系。若需聚合多个抗性基因（如同时抗TYLCV和青枯病），可采用聚合杂交：将含Ty-3的材料与含青枯病抗性基因（如Ralstoniasolanacearum抗性基因）的材料杂交，F₂代用对应分子标记筛选双抗性单株，再与优良品种杂交，结合表型选择和MAS加速纯合。（3）抗性鉴定与筛选：田间鉴定需设置自然发病区或人工接种区（如TYLCV通过烟粉虱传毒，需在防虫网室中接种带毒烟粉虱），调查发病率、病情指数（如0-4级分级）；室内鉴定可采用离体叶片接种（如叶霉病孢子悬浮液喷施叶片），观察病斑扩展速度。分子标记辅助筛选需在苗期（2-4叶期）取叶片提取DNA，通过PCR或芯片检测目标基因，淘汰感病株，提高选择效率。（4）品系比较与区域试验：将筛选出的抗病品系与对照品种（如感病主栽品种）进行产量、品质（如可溶性固形物含量、糖酸比）、抗性的综合比较，连续2-3年测定。表现突出的品系进入区域试验（在3-5个番茄主产区试验），验证其在不同生态条件下的抗性稳定性（如TYLCV在高温高湿地区的发病压力更大）和适应性（如果实着色在北方低温下是否正常）。（5）品种审定与推广：通过区域试验后，提交DUS测试报告（如抗病性是否为特异性状、群体内性状是否一致、连续繁殖后抗性是否稳定），经审定后命名（如‘抗TY1号’），并配套栽培技术（如烟粉虱防治、合理密植以减少田间湿度），确保抗性充分表达。关键环节包括：①抗源的精准筛选（避免引入连锁累赘，如野生番茄的小果性状与抗性基因连锁，需通过MAS打破连锁）；②基因聚合的效率（多基因组合可能导致育性下降，需监测杂交后代的结实率）；③抗性鉴定的准确性（人工接种需控制接种量和时间，避免假阳性或假阴性）；④农艺性状与抗性的平衡（抗病基因可能影响产量，需在选择时兼顾）。2.结合现代生物技术，论述园艺植物品质育种的创新策略。现代生物技术为园艺植物品质育种提供了新工具，创新策略包括：（1）基于组学的品质性状解析：利用转录组学（RNA-Seq）、代谢组学（LC-MS）和基因组学（GWAS）联合分析，挖掘控制品质性状的关键基因。例如，在草莓果实香气育种中，通过代谢组学鉴定出乙酸己酯（关键香气物质）的合成路径，结合转录组学发现酰基转移酶基因FaAAT1是调控该物质的关键基因；通过GWAS在苹果中定位到控制糖酸比的主效QTL（如Ma1基因调控苹果酸含量），为分子设计育种提供靶标。（2）基因编辑技术定向改良：利用CRISPR/Cas9系统对品质相关基因进行精准编辑。例如，番茄中SlCLV3基因调控果实大小，敲除该基因可增加果实心室数，提高单果重；在观赏菊花中，通过编辑类黄酮3’,5’-羟化酶（F3’5’H）基因，阻断蓝色花色素（翠雀素）合成路径，可定向改变花色（如从蓝色变为粉色）。基因编辑技术避免了转基因标记的引入，符合部分国家的监管要求（如美国对编辑作物不按转基因管理），加速了育种进程。（3）体细胞杂交创制新种质：通过原生质体融合克服远缘杂交不亲和，将野生种的优良品质性状（如果实香气、营养成分）转移到栽培种中。例如，将野生猕猴桃（Actinidiaarguta）的高维生素C含量性状通过体细胞杂交导入栽培种（A.deliciosa），获得的杂种植株兼具大果型和高Vc含量；柑橘属间体细胞杂交（如甜橙+枳）可整合枳的抗寒性与甜橙的优质性状，创制抗寒优质柑橘新种质。（4）表观遗传调控改善品质：利用DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传机制调控品质相关基因表达。例如，草莓果实成熟过程中，DNA去甲基化促进花色苷合成基因（如FaCHS、FaDFR）的表达，通过外源施加甲基转移酶抑制剂（如5-氮杂胞苷）可提前果实着色；在月季中，组蛋白乙酰化修饰调控花香合成基因（如苯丙氨酸解氨酶基因）的表达，通过表观遗传调控可增强花香强度。（5）分子设计育种精准聚合优异性状：基于全基因组选择（GS）模型，利用高密度分子标记（如SNP芯片）预测个体的品质性状表现，在早期世代（如F₂）即可筛选出聚合多个优质基因（如果实糖度、硬度、香气）的单株。例如，在番茄品质育种中，通过GS模型整合糖度（由SWEET基因家族控制）、硬度（由多聚半乳糖醛酸酶基因PG控制）、番茄红素含量（由PSY1基因控制）的标记信息，预测准确率可达80%以上，显著减少田间筛选量。创新策略的核心是“多技术融合”，通过组学解析明确目标基因，用基因编辑定向改良，结合体细胞杂交扩大遗传基础，利用分子设计加速聚合，最终实现从“经验育种”到“精准育种”的转变。四、案例分析题1.某公司在进行草莓抗灰霉病育种时，发现杂交后代抗性分离比例不符合孟德尔定律（预期1:1或3:1，实际为1:3或1:2:1），可能原因及解决对策。可能原因：①抗性由多基因控制：灰霉病抗性可能是数量性状，受多个微效基因（QTL）调控，而非单显性或隐性基因，导致分离比例偏离孟德尔模式。例如，草莓中已定位到3个与灰霉病抗性相关的QTL（位于连锁群2、5、7），每个QTL解释5%-15%的表型变异，多基因互作（如上位性）会导致分离比例复杂。②环境影响：灰霉病发病受湿度、温度、植株密度等环境因素影响，部分抗性单株可能因环境不适（如高湿条件下）表现为感病，导致表型鉴定误差。例如，人工接种时孢子浓度不均（部分植株接种量过高）或温湿度控制不严格（如夜间湿度低于80%抑制发病），会混淆抗性表型。③基因互作：存在抑制基因或修饰基因，影响主效抗性基因的表达。例如，某抑制基因I存在时，主效抗性基因R的表型被掩盖，导致RrIi（抗性）与rrIi（感病）的表型相同，分离比例偏离预期。④嵌合体或杂合体亲本：亲本可能为杂合体（如抗病亲本为Rr而非RR），或存在体细胞变异（如芽变导致同一植株不同枝条基因型不同），导致杂交后代基因型比例异常。解决对策：①明确抗性遗传机制：通过QTL定位（利用分离群体构建遗传图谱，结合抗病表型数据）或全基因组关联分析（GWAS）确定抗性是质量性状还是数量性状。若为数量性状，需采用数量遗传学方法分析（如计算广义遗传力、狭义遗传力），并利用分子标记（如与主效QTL连锁的SSR/SNP）进行辅助选择。②优化表型鉴定：采用标准化接种方法（如统一孢子浓度为1×10⁶个/mL，接种后保持90%以上湿度48小时），设置重复（每个单株接种3个果实），减少环境误差；结合离体鉴定（如取叶片接种，在人工气候箱中控制条件）与田间鉴定，提高准确性。③检测基因互作：通过测交（如将疑似抗性单株与纯合感病株杂交，观察子代分离比例）或双因子杂交（分析两个基因的互作模式）验证是否存在抑制基因或上位性效应，若存在，需在育种中同时选择主效基因和修饰基因。④纯化亲本：通过自交（草莓为自花授粉，可套袋自交）或分子标记检测（如用与抗性基因连锁的标记筛选纯合RR亲本）确保亲本基因型纯合，避免杂合体导致的分离比例异常。2.某园艺场通过芽变选种获得一个观赏菊花新品系，花色为罕见的蓝紫色（原品种为粉色），但花色稳定性差（部分花朵返祖为粉色），如何鉴定并提高其稳定性？鉴定与提高稳定性的步骤如下：（1）鉴定变异类型：①观察变异部位：若蓝紫色仅出现在部分枝条（扇形嵌合体）或花朵的某一区域（周缘嵌合体），说明为嵌合体变异；若整株花朵均为蓝紫色但偶尔返祖，可能为基因突变但未完全纯合。②染色体鉴定：通过流式细胞术检测变