《作物育种学总论》试题库及答案

《作物育种学总论》试题库及答案一、绪论与育种目标1.【单选】作物育种学被定义为：A.研究作物栽培技术的科学B.利用遗传变异改良作物经济性状的科学C.研究作物病虫害防控的科学D.研究作物营养吸收的科学答案：B解析：作物育种学的核心在于通过遗传变异的选择与重组，定向改良经济性状，而非栽培、植保或营养研究。2.【判断】“产量潜力”仅由单株籽粒数决定。（）答案：×解析：产量潜力是单位面积内光合产物向经济器官分配的综合体现，受株型、光合效率、收获指数、生育期等多因子共同决定。3.【填空】Vavilov提出作物起源中心学说，将世界作物划分为____大起源中心。答案：八解析：Vavilov根据作物多样性与显性基因频率，把全球划分为八大起源中心，如中国日本中心、地中海中心等。4.【简答】简述“理想株型育种”与“生理育种”在提高产量上的互补关系。答案：理想株型通过优化叶面积指数、叶角、穗部姿态等形态特征，减少个体间竞争，提高群体光合效率；生理育种则直接提高光合速率、Rubisco活性、光呼吸抑制水平及籽粒灌浆速率。二者结合，既保证光能截获最大化，又保证同化物高效转运，最终实现产量突破。5.【计算】某玉米群体收获指数HI=0.55，生物产量18t·hm⁻²，籽粒含水率14%（湿基），求标准含水率14%下的籽粒产量。答案：籽粒产量=生物产量×HI=18×0.55=9.9t·hm⁻²；含水率已在标准范围，无需校正。解析：收获指数直接给出经济器官占生物量比例，与含水率无关；若含水率≠14%，则需按(100−14)/(100−实测)折算。二、种质资源与遗传多样性6.【单选】下列哪类资源属于“次级基因库”？A.与普通小麦杂交可育的节节麦B.与玉米杂交需胚胎拯救的摩擦禾C.与水稻杂交可育的野生稻OryzarufipogonD.与大豆杂交可育的野生大豆答案：B解析：Harlan基因库概念中，次级基因库指杂交成功率低、需特殊手段（胚胎拯救、加倍等）才能产生可育后代的近缘种。7.【判断】核心种质的构建策略中，“首选表型极端个体”可有效提高稀有等位基因捕获率。（）答案：√解析：表型极端个体往往携带稀有等位基因，将其优先纳入核心库，可提升未来育种应对新逆境的遗传弹性。8.【填空】根据SNP标记估算遗传多样性，常用指标Nei’s基因多样性记为He，其公式He=1−Σ(____)。答案：pi²解析：pi为第i个等位基因频率，He衡量群体内随机两基因间不相同的概率。9.【简答】说明“泛基因组”对种质资源利用的新价值。答案：泛基因组揭示物种全部基因集合，可发现核心基因与附属基因；附属基因常含抗病、耐逆、特殊品质相关序列，通过比较泛基因组可快速锁定目标基因，指导精准导入系构建，减少连锁累赘，提高育种效率。10.【综合】下表为300份小麦地方品种在PpdD1位点的SNP分型结果（C/T）：CC87份，CT145份，TT68份。（1）计算等位基因T的频率；（2）检验该位点是否偏离HardyWeinberg平衡（χ²测验，α=0.05）。答案：（1）f(T)=(2×68+145)/(2×300)=281/600=0.4683；（2）期望基因型频率：E_CC=300×(1−0.4683)²=300×0.2827=84.8；E_CT=300×2×0.4683×0.5317=149.2；E_TT=300×0.4683²=65.8；χ²=Σ(O−E)²/E=(87−84.8)²/84.8+(145−149.2)²/149.2+(68−65.8)²/65.8=0.057+0.118+0.073=0.248；df=1，χ²₀.₀₅=3.84，0.248<3.84，未偏离平衡。解析：HardyWeinberg检验是种质遗传结构分析基础，偏离平衡提示存在选择、迁移或遗传漂变。三、选择与选择的遗传基础11.【单选】对数量性状进行定向选择时，下列哪项可永久固定遗传进展？A.增大选择强度B.提高遗传力C.纯合度达到1后持续选择D.创造新遗传变异答案：D解析：遗传进展ΔG=iσAh²；当遗传变异σA耗尽，进展停止，必须依赖突变、重组或外源基因导入创造新变异。12.【判断】在自花作物纯系内继续选择，仍可获得显著遗传增益。（）答案：×解析：纯系内基因型均一，遗传方差≈0，选择仅产生环境效应误差，无法固定遗传增益。13.【填空】选择响应单位用____表示，其公式R=____。答案：标准差；iσAh²解析：i为选择强度，σA为加性标准差，h²为狭义遗传力。14.【简答】解释“基因型×环境互作（G×E）”对选择效率的影响，并给出两条育种缓解策略。答案：G×E导致同一基因型在不同环境下排名变化，降低选择准确度。策略：①多点多年鉴定，采用AMMI或GGE双标图筛选稳定性高的基因型；②划分生态区，针对各生态区分别制定育种目标与选择指数，实现环境特异性育种。15.【计算】某大豆群体百粒重狭义遗传力h²=0.42，群体均值16.0g，入选群体均值18.5g，入选率5%，求预期选择响应。答案：选择强度i≈2.06（5%入选率），选择差S=18.5−16.0=2.5g，R=h²S=0.42×2.5=1.05g。解析：下代群体均值预计为16.0+1.05=17.05g。四、有性杂交与系谱法16.【单选】小麦杂交中，对母本去雄后套袋，若48h内未完成授粉，最可能出现：A.自交结实B.异交结实C.柱头萎蔫，结实率下降D.胚囊加倍答案：C解析：小麦柱头活力在去雄后36–48h显著下降，延迟授粉导致结实率降低。17.【判断】系谱法在F₄代即可放弃田间单株选择，改为混合收获。（）答案：×解析：系谱法强调自F₂起连续单株选择直至F₅–F₆，待性状基本纯合后才混收；若F₄放弃，将降低纯合度。18.【填空】在系谱记载中，若F₃某株行编号为“1237”，表示F₂第____株、F₃第____株。答案：12；3解析：编号顺序为F₂株号F₃株号F₄株号。19.【简答】说明单粒传法（SSD）与系谱法在加速世代进展上的差异。答案：SSD每株只收1–2粒种子，不考虑表型，可高密度种植，温室加代至F₆仅需1–1.5年；系谱法每代需单株考种、挂牌、留种，占地大、进度慢，但能早期淘汰不良组合，节省后期工作量。20.【综合】设计一个水稻抗稻瘟病基因聚合方案：供体A含Pi1（第11染色体），供体B含Pi9（第6染色体），受体为高产感病品系R。要求：（1）用分子标记辅助回交（MABC）在BC₃F₁完成，每代标记检测最少2个前景标记、6个背景标记；（2）给出BC₁F₁代选株标准；（3）估算BC₃F₁代受体恢复率理论值。答案：（1）流程：R×A→F₁（Pi1杂合）→回交R得BC₁F₁，前景标记RM224（Pi1侧翼）选杂合，背景标记选轮回亲本带型最高个体；同理导入Pi9。（2）BC₁F₁选株标准：①Pi1或Pi9目标区杂合；②背景标记恢复率≥75%；③农艺性状与R差异不显著。（3）理论恢复率=1−(½)³=87.5%。解析：每回交一代背景恢复50%剩余杂合度，三次回交后达87.5%，前景标记保持杂合即可。五、回交育种与基因编辑21.【单选】若目标基因为隐性，回交育种中需在BC₁F₂代进行表型选择，其主要原因是：A.隐性基因在BC₁F₁不表达B.隐性基因在BC₁F₁已纯合C.显性表型无法区分杂合与纯合D.隐性基因在F₁丢失答案：A解析：BC₁F₁世代个体对隐性位点均为杂合，表型与轮回亲本一致，无法识别，需自交一代使隐性基因纯合表现。22.【判断】CRISPR/Cas9产生的纯合突变体在法规上一定被视为转基因生物。（）答案：×解析：各国法规差异大，日本、美国、澳大利亚对无外源DNA残留的SDN1类型突变体视为非转基因；中国2022年细则亦明确“无转基因片段”可按常规育种监管。23.【填空】回交育种中，若目标性状由细胞质基因控制，应选用____作为轮回亲本提供____。答案：目标性状亲本；细胞质解析：细胞质遗传仅通过卵细胞传递，必须将目标性状亲本用作母本，才能保留细胞质基因。24.【简答】说明“背景标记”在MABC中的作用，并给出1条减少连锁累赘的实验策略。答案：背景标记用于监控轮回亲本基因组恢复比例，加速消除非目标区段的供体片段；策略：在目标基因两侧1cM内筛选重组个体，采用“重组体筛选”或“双交换策略”，可缩短供体片段至<0.2cM，显著降低连锁累赘。25.【综合】利用CRISPR敲除小麦TaGW2基因（负调控粒宽），设计1条20nt向导RNA靶序列，要求：（1）位于基因第1外显子；（2）PAM为NGG；（3）脱靶风险低（小麦基因组无100%匹配其他位点）。答案：靶序列5’GGCACCGAGTACGCCGAGCG3’，对应PAM为CGG；经IWGSCRefSeqv2.1比对，脱靶位点最高相似度82%，满足要求。解析：向导RNA3’端12nt为“种子区”，若脱靶位点在此区存在≥3个错配，切割效率可忽略。六、诱变与离体筛选26.【单选】下列哪种诱变剂最适于诱导水稻点突变且经济高效？A.γ射线B.EMSC.秋水仙素D.紫外线答案：B解析：EMS主要产生C→T转换，突变频率高（1/1000bp），设备简单，成本低，适合大规模点突变。27.【判断】离体筛选耐盐突变体时，愈伤组织阶段加入NaCl可直接获得稳定遗传的耐盐品系，无需后续田间验证。（）答案：×解析：离体筛选获得突变体仍需经过田间盐分胁迫验证，排除生理适应及非遗传变异。28.【填空】常用半致死剂量（LD₅₀）作为辐射诱变参考，其定义是使种子萌发率或成活率降低至对照的____%的剂量。答案：50解析：LD₅₀平衡突变频率与存活率，过高剂量导致染色体畸变，过低则突变密度不足。29.【简答】说明“TILLING技术”与“EcoTILLING”在突变体检测上的异同。答案：二者均基于CelI酶切错配双链，经电泳检测点突变；TILLING针对人工诱变群体，突变频率高，可发现新等位基因；EcoTILLING利用自然群体，检测天然SNP/Indel，用于等位基因挖掘与标记开发。30.【计算】用1%EMS处理水稻种子12h，突变频率经检测为1/450kb，若目标基因长2.5kb，构建M₂群体至少需多少单株，才能有95%概率获得≥1个突变体？答案：单基因突变概率P=2.5/450000=5.56×10⁻⁶；需满足1−(1−P)ⁿ≥0.95→n≥ln(0.05)/ln(1−P)≈539000株。解析：实际育种中可缩小至10000株，通过TILLING混池检测降低工作量。七、杂种优势与雄性不育31.【单选】玉米T型细胞质雄性不育的育性恢复由____基因控制。A.细胞质基因B.核基因Rf基因C.叶绿体基因D.线粒体基因答案：B解析：T型不育为cmsT，育性恢复依赖核基因Rf1、Rf2，通过加工异常线粒体转录本恢复花粉功能。32.【判断】杂种优势群划分时，利用SSR标记计算遗传距离，距离越大杂种优势越强。（）答案：×解析：杂种优势呈“中距离”最优，过远导致生殖隔离或不良基因互作，优势反而下降。33.【填空】水稻光温敏核不育系在临界温度下表现为____不育，高于临界温度则____。答案：花粉；可育解析：如培矮64S在23.5℃以下表现不育，用于两系法制种。34.【简答】说明“三系法”与“两系法”在杂交稻制种上的技术差异及风险。答案：三系需保持系、不育系、恢复系配套，不育系细胞质单一，存在病害风险；两系仅需不育系与恢复系，亲本选配自由，但光温敏不育系受气候波动影响，遇异常低温可导致自交结实，制种失败。35.【综合】某玉米育种单位拟利用单倍体诱导系（Stock6衍生）生产DH系用于杂优模式研究，诱导率10%，计划获得1000个DH系，需杂交多少果穗？（假设每穗结实300粒，加倍成功率60%）答案：所需单倍体粒数=1000/0.6=1667粒；需杂交果穗=1667/(300×0.1)=55.6→56穗。解析：单倍体需染色体加倍才能形成纯系，加倍失败个体无法获得种子。八、分子标记与基因组选择36.【单选】下列标记中，哪类为共显性且不受环境影响？A.AFLPB.RAPDC.SSRD.形态标记答案：C解析：SSR为共显性，可区分纯合杂合，且为DNA水平差异，不受环境修饰。37.【判断】GBS（GenotypingbySequencing）技术中，限制酶选用EcoT22I将决定酶切位点分布及标签数。（）答案：√解析：限制酶识别序列频率决定标签密度，EcoT22I为6碱基识别，适合中等密度分型。38.【填空】基因组选择模型G=Xβ+Zu+e中，u服从____分布，其协方差结构为____。答案：N(0,Gσu²)；G为基因组关系矩阵解析：RRBLUP假设标记效应服从正态分布，G矩阵由标记计算亲缘关系。39.【简答】解释“交叉验证准确性”在基因组选择中的意义，并给出1条提高准确性的育种策略。答案：交叉验证准确性r=预测基因型值与真实表型值相关系数，衡量模型预测力；策略：扩大参考群体规模至>2000个体，同时采用低深度重测序（1×）填充，兼顾成本与标记密度，可提高准确性15–20%。40.【综合】某奶牛GS参考群1500头，测定产奶量表型，遗传力0.35，标记数50k，交叉验证准确性0.42；若将参考群扩大至3000头，估算新准确性（公式：r²=Nh²/(Nh²+Me)，Me有效片段数1500）。答案：原r²=0.42²=0.1764；由公式得0.1764=1500×0.35/(1500×0.35+Me)→Me≈2476；新r²=3000×0.35/(3000×0.35+2476)=1050/(1050+2476)=0.2977→r≈0.546。解析：参考群翻倍，准确性提高约30%，与实证研究一致。九、群体改良与轮回选择41.【单选】玉米半同胞轮回选择（HS）中，对测验种要求不包括：A.与改良群体遗传差异大B.农艺性状优良C.配合力高D.基因型纯合答案：B解析：测验种仅用于评价待选S₁家系的一般配合力，自身农艺性状不需优良。42.【判断】全基因组选择可直接用于轮回选择，无需表型测定。（）答案：×解析：GS仍需少量表型用于模型训练，完全无表型将导致准确性骤降。43.【填空】轮回选择增益每周期理论值ΔG=____，其中c为____。答案：cσG√h²；选择强度解析：c为标准化选择差，σG为遗传标准差。44.【简答】比较“全同胞互惠recurrentselection”与“S₁家系选择”在增益与成本上的差异。答案：全同胞互惠通过成对杂交获得全同胞家系，增益高（利用加性×加性互作），但需人工去雄，成本高；S₁家系选择无需去雄，成本低，但仅利用加性方差，增益略低。45.【综合】某玉米综合群体经4轮HS改良，每轮增益4.2%，基础产量6t·hm⁻²，预测第5轮后产量，并讨论增益递减原因。答案：第5轮后产量=6×(1+0.042)⁵=6×1.228