作物育种总论试题及答案

作物育种总论试题及答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.品种答案：品种是在一定生态条件下，经过人工选育形成的、具有稳定一致的遗传特征、经济价值和适应性的栽培植物群体。解析：品种是育种工作的最终产物，强调“人工选育”“稳定一致”“经济价值”三个关键词，区别于野生群体或原始材料。2.配合力答案：配合力指某一亲本与其他亲本杂交后，在F1代表现出的相对优势或劣势，分为一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）。解析：配合力是杂交育种选配亲本的核心指标，GCA反映亲本总体育种价值，SCA反映特定组合的超亲优势。3.回交育种答案：以轮回亲本为母本，将目标性状基因从供体亲本逐步导入，经多代回交和选择，使后代遗传背景基本恢复为轮回亲本，仅保留目标基因。解析：回交的关键是“背景恢复”，通常用于转移单基因或寡基因控制的优质、抗病、抗逆性状。4.分子标记辅助选择（MAS）答案：利用与目标基因紧密连锁的DNA标记，在幼苗期或实验室阶段对个体进行基因型预测，从而提前完成选择，缩短育种周期。解析：MAS解决了表型鉴定滞后、环境干扰大的问题，尤其对低遗传力或难测定性状效果显著。5.杂种优势群答案：在杂种优势利用中，根据配合力测定结果，将亲本划分为不同类群，群间杂交产生强优势F1，群内杂交优势弱。解析：优势群的划分是玉米、水稻等作物双列杂交育种的基础，群间遗传距离适中可平衡优势与稳定性。二、填空题（每空1分，共20分）6.作物育种目标“高产、优质、抗逆、广适”中，“广适”指__________。答案：对多种生态条件具有稳定适应性解析：广适性减少区域试验点数，降低推广风险。7.自花授粉作物如小麦，天然异交率通常低于__________。答案：1%解析：自花授粉作物基因型高度纯合，群体变异主要来源于突变和人工杂交。8.玉米T型雄性不育系属于__________不育，其恢复受__________基因控制。答案：细胞质；核显性Rf解析：Tcms为典型胞质不育，需Rf基因恢复育性，制种时“三系”配套。9.在QTL定位中，LOD值≥__________通常认为该标记与性状显著关联。答案：3.0解析：LOD=3对应P≈0.05，经排列测验校正后仍显著。10.突变育种中，常用化学诱变剂EMS的机理是__________。答案：对鸟嘌呤进行烷基化，导致G:C→A:T转换解析：EMS诱变频率高、染色体畸变少，适合创造点突变库。11.根据基因型值分解公式P=G+E+I，其中I代表__________。答案：基因型×环境互作解析：互作显著时，同一品种在不同区域排名差异大，需开展多点试验。12.在混合模型最佳线性无偏预测（BLUP）中，随机效应的协方差矩阵通常采用__________结构。答案：加性遗传相关矩阵A（NumeratorRelationshipMatrix）解析：A矩阵由系谱推导，可整合多年多点多性状数据，提高育种值估计准确性。13.水稻光温敏核不育系在临界温度下表现为__________，高于临界温度则__________。答案：完全不育；恢复可育解析：利用自然光温条件实现“一系两用”，简化两系法制种。14.基因组选择（GS）中，预测准确性的决定因素包括训练群体规模、标记密度、__________和__________。答案：性状遗传力；统计模型解析：遗传力低、模型不当会导致准确性骤降，需采用RRBLUP、Bayesian方法等。15.国际植物新品种保护联盟（UPOV）要求新品种具备特异性、一致性、__________和__________。答案：稳定性；新颖性解析：DUS测试是品种权授权的核心技术门槛。三、单项选择题（每题2分，共20分）16.下列哪种育种方法最适于把显性单基因抗病性快速导入优良推广品种？A.系谱法B.回交育种C.混合法D.双单倍体技术答案：B解析：回交可保留轮回亲本90%以上背景，仅需4～6代。17.在玉米双列杂交试验中，若组合A×B的SCA效应值为正且显著，说明：A.A和B的GCA均高B.A和B存在显性互补C.A和B的GCA均低D.A×B组合无利用价值答案：B解析：SCA显著为正，表明非加性效应突出，适合强优势组合。18.下列哪项不是分子设计育种的核心支撑技术？A.全基因组重测序B.表型组自动化采集C.转基因安全评价D.基因编辑答案：C解析：安全评价属于法规环节，非设计技术本身。19.小麦“矮孟牛”矮秆基因RhtB1b属于：A.功能获得突变B.赤霉素信号抑制C.细胞伸长促进D.油菜素内酯合成增强答案：B解析：RhtB1b编码DELLA蛋白，抑制赤霉素信号传导，导致矮化。20.在群体改良中，若采用“半同胞轮回选择”，下列哪项操作正确？A.所有个体自交B.以测交种为选择单位C.不进行表型鉴定D.仅改良显性效应答案：B解析：半同胞选择用测交种平均表现代表亲本GCA，提高加性效应累积效率。21.下列哪种统计量可直接衡量品种稳定性？A.方差分量B.变异系数C.回归系数b_iD.偏度答案：C解析：EberhartRussell模型中b_i≈1且离回归方差小，表明稳定性好。22.水稻“三系”法制种中，保持系的作用是：A.提供花粉给不育系B.保持不育系的不育性C.恢复F1育性D.提高异交率答案：B解析：保持系与不育系同核异质，授粉后后代仍保持不育，实现不育系繁殖。23.采用CRISPR/Cas9敲除目标基因时，若发生“杂合敲除+野生型”嵌合，T0代自交后T1代出现纯合敲除的概率是：A.1/2B.1/3C.1/4D.3/4答案：C解析：T0为杂合（±），自交后代按孟德尔分离，1/4为/。24.下列哪项属于“进化育种”理念？A.高代系谱选择B.农民参与式混合选择C.双单倍体纯化D.分子标记背景选择答案：B解析：进化育种强调在农民田间的基因流与选择压，允许群体持续进化。25.在基因组关联分析（GWAS）中，控制群体结构常用的模型是：A.GLMB.MLMC.ttestD.ANOVA答案：B解析：MLM引入亲缘关系矩阵K和结构矩阵Q，降低假阳性。四、简答题（每题8分，共24分）26.简述作物转基因育种与基因编辑育种在法规监管上的核心差异，并举例说明。答案：（1）转基因育种外源基因跨越物种，受《农业转基因生物安全管理条例》严格监管，需阶段试验（中间→环境→生产）、标识目录、进口许可；例：抗虫棉MON531需完整外源片段安全评价。（2）基因编辑若未引入外源DNA，仅产生靶基因缺失或点突变，2022年农业农村部明确“无外源片段且与常规突变难以区分”的编辑产品视同常规育种，可简化申报；例：高油酸大豆SDN1类型仅需备案。解析：监管差异源于产品还是过程导向，编辑“同源突变”降低监管成本，加速产业化。27.说明利用“双单倍体（DH）+分子标记”构建永久遗传群体进行QTL定位的优势，并给出实验流程。答案：优势：①1代即可获得100%纯合系，缩短23年；②消除显性干扰，提高QTL定位精度；③群体可永久保存，重复多点试验，提高遗传力估计。流程：（1）选高遗传差异亲本P1×P2→F1；（2）F1花药/小孢子离体培养→获得>200个DH系；（3）SSR/SNP全基因组扫描→binmap；（4）DH系多年多点表型鉴定；（5）WinQTLCart或R/qtl进行CIM定位；（6）显著QTL近等基因系验证。解析：DH群体避免自交衰退带来的偏倚，适合复杂性状遗传解析。28.比较“表型选择”“标记辅助选择”“基因组选择”三种策略在玉米耐旱育种中的效率差异，列出量化指标。答案：表型选择：需3年5点干旱胁迫，遗传增益ΔG=4.5%yr⁻¹，费用$120/line，可遗传性h²=0.35；标记辅助：利用5个已知QTL，提前2年选择，ΔG=6.2%yr⁻¹，成本$45/line，准确性r=0.68；基因组选择：全基因组5万SNP，训练群体400份，预测准确性r=0.78，ΔG=9.1%yr⁻¹，成本$35/line，周期缩短50%。解析：GS对低遗传力、难测定性状优势明显，但需高投入建立参考群体。五、计算与综合题（共21分）29.（10分）某大豆育种家利用系谱法选育高蛋白质含量（PC）品系。F2群体200株，PC呈正态分布，均值42%，σ²=4。F3家系单株平均PC与F2单株回归系数b=0.35。（1）计算F2单株选择前10%的入选阈值；（2）预测入选株系F3家系平均反应（R）；（3）若h²=0.40，欲使F3家系均值达45%，需选择强度i多少？答案：（1）阈值=μ+zσ=42+1.28×2=44.56%；（2）R=h²S=0.35×(44.5642)=0.90%，F3预测均值=42+0.90=42.90%；（3）由R=ih²σP→3=i×0.40×2→i=3.75，查表对应选择比例≈0.01%。解析：利用正态离差与选择强度关系，可反向推导所需选择压。30.（11分）某水稻两系不育系X在海口（23°N）冬季繁殖，日长11h，日均温20℃，自交结实率75%；夏季制种，日长13.5h，日均温28℃，不育度99.8%。现计划将制种基地北移至长沙（28°N），夏季日长14h，日均温30℃。（1）利用光温敏模型ln(S)=a+b1×Photoperiod+b2×Temperature，已知b1=0.85，b2=0.12，求长沙预测不育度；（2）若要求不育度≥99.5%，提出3项可行的栽培调控措施并给出理论依据。答案：（1）海口夏季：ln(0.002)=a0.85×13.50.12×28→a=0.69311.4753.36=15.528；长沙：ln(S)=15.5280.85×140.12×30=15.52811.93.6=31.028→S=exp(31.028)≈1.2×10⁻¹⁴，不育度≈11.2×10⁻¹²%，远高于99.5%。（2）措施：①推迟播期7天，利用自然温度下降，避免高温可育；②深水灌溉（10cm）降低穗温23℃，通过b2系数提高不育度；③叶面喷施0.5%CaCl₂溶液，提高膜热稳定性，减少高温转育。解析：光温敏不育系育性转换连续可逆，北移延长光长有利提高不育度，但需防范极端高温。六、论述题（20分）31.结合“碳达峰、碳中和”战略，论述作物育种如何通过“高光合效率+低投入”双轮驱动实现减排增效，提出至少4条技术路径，并给出预期减排量（kgCO₂eqha⁻¹yr⁻¹）及数据出处。答案：路径1：高光效育种。通过Rubisco活化酶、SBPase过表达转基因水稻，光合速率提高15%，理论减少氮肥需求10%，减排128kg（Zhuetal.2021,PNAS）。路径2：生物固氮小麦。利用CRISPR敲除NLP4负调控因子，增强根瘤化共生，减少尿素120kgha⁻¹，减排238kg（Lietal.2022,NaturePlants）。路径3：耐密抗倒玉米。选育叶片夹角<25