作物栽培和育种学导论练习题

作物栽培和育种学导论练习题一、名词解释（共20题，每题3分，总分60分）1.生物产量2.经济产量3.作物生育期4.作物温光反应特性5.叶面积指数（LAI）6.光合势7.经济系数8.耕作制度9.复种指数10.间作11.套作12.品种13.种质资源14.引种15.选择育种16.杂交育种17.杂种优势18.配合力19.诱变育种20.分子标记辅助育种参考答案要点：1.生物产量指作物整个生育期内通过光合作用和吸收作用积累的所有有机物质的总量，通常以地上部分干物质重量计算，单位常用kg/亩或t/hm²。2.经济产量指作物栽培目标所获得的主要产品的重量，比如水稻的籽粒、马铃薯的块茎、棉花的籽棉产量，是农业生产中直接计算收益的核心指标。3.作物生育期指作物从播种出苗到整个植株成熟收获的全部生长天数，不同作物的生育期差异极大，春小麦一般为80-120天，中晚熟冬小麦为230-270天，中稻为120-150天。4.作物温光反应特性指作物必须经历特定的温度和光照周期诱导才能从营养生长转向生殖生长、完成花芽分化并正常抽穗结实的特性，是作物长期适应原产地生态环境形成的遗传属性。5.叶面积指数指单位土地面积上所有作物绿叶面积的总和，高产栽培条件下禾谷类作物适宜叶面积指数一般为4-6，过大易导致群体郁闭、通风透光差、倒伏风险提升。6.光合势指某一生育阶段内作物群体叶面积的累加值，计算方式为生育阶段天数乘以该阶段平均叶面积，单位为m²·d/亩，是衡量作物光合生产持续能力的核心参数。7.经济系数又称收获指数，指经济产量与生物产量的比值，反映作物有机物质向收获器官转运分配的效率，正常栽培条件下马铃薯的经济系数可达0.7-0.8，水稻为0.4-0.5，普通小麦为0.3-0.4，纤维类作物经济系数普遍低于0.3。8.耕作制度指一个地区或生产单位为了实现农业可持续生产，对作物种植制度和配套养地制度制定的综合性农作体系，核心目标是实现作物、土壤、环境三者的协调统一，提升耕地综合生产能力。9.复种指数指全年内作物收获总面积与耕地总面积的比值，以百分比计算，我国南方热带地区复种指数可达250%-300%，华北平原多为150%-180%，东北平原多低于100%。10.间作指在同一地块上同一生长季节内，分行或分带间隔种植两种或两种以上生育期相近作物的种植模式，比如玉米间作大豆，能够充分利用不同作物的株型、养分需求差异提升光能和土地利用率。11.套作指在前季作物生长发育的后期，在其株行间播种或移栽后季作物的种植模式，核心作用是充分利用生长季节资源，衔接不同熟性作物的茬口，提升复种指数，比如小麦套种玉米。12.品种是人类在特定生态和生产条件下创造的，具有稳定遗传特性、产量品质抗性等性状表现一致、能够满足生产和消费需求的作物群体，属于重要的农业生产资料，并非植物分类学上的物种概念。13.种质资源又称遗传资源，指所有携带不同遗传物质的作物类型，包括地方品种、野生近缘种、人工突变体、育种中间材料等，是开展新品种选育的物质基础。14.引种指从本地以外的其他地区或者境外引进新的作物品种或者种质资源材料，经过适应性试验后直接在本地推广种植或者作为育种材料利用的技术环节。15.选择育种又称系统育种，是直接从现有的作物群体中选择符合育种目标的优良变异单株，经过多代系统比较鉴定，最终培育出新品种的传统育种方法。16.杂交育种指通过人工选配两个或者两个以上遗传背景不同的亲本进行有性杂交，使控制不同优良性状的基因重新组合，之后在杂交后代群体中筛选获得兼具多个亲本优良特性的新品种的常规育种技术，是目前国内外应用最广泛、成果最多的作物育种途径。17.杂种优势指两个遗传性不同的亲本杂交产生的第一代杂种F1，在生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等性状表现上优于双亲平均值甚至优于双亲中最优亲本的现象，是当前作物增产的核心技术路径之一。18.配合力指某一个亲本品种或者品系和其他若干个不同亲本杂交之后，其杂交后代的性状表现的平均能力，分为一般配合力和特殊配合力两类，是杂交育种和亲本选配的核心参考指标。19.诱变育种指利用物理诱变因素比如射线、等离子体，或者化学诱变剂比如烷化剂、碱基类似物处理作物种子、花粉或者植株器官，人工诱导遗传物质发生变异，之后从变异群体中筛选获得优良变异个体培育新品种的技术。20.分子标记辅助育种指通过检测与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记，在作物生长早期甚至种子阶段就能精准筛选携带目标优良基因的个体，大幅提升育种选择效率、缩短育种周期的现代育种技术。二、填空题（共30空，每空1分，总分30分）1.按照作物用途和植物学系统相结合的分类方法，通常可以将作物分为3大部分，分别是______、工业原料作物、______，其中第一大类粮食作物又可以进一步分为禾谷类作物、______、______三个亚类。2.水稻的温光反应三特性分别是指______、感光性、______，其中______是决定水稻品种生育期长短的核心基础属性。3.禾谷类作物的产量构成因素由______、每穗实粒数、______三个部分组成，三个产量因素的乘积即为单位面积经济产量。4.作物群体的光能利用率目前我国高产田块平均水平约为______%，远低于理论上限5%，提升光能利用率是作物高产栽培的核心研究方向。5.提高作物群体光合生产量的核心调控途径包括扩大光合面积、______、______、减少有机物质消耗四个方面。6.作物生长发育过程中对水分需求最敏感、缺水对产量影响最大的时期被称为______，小麦的该时期为______，水稻的该时期为孕穗到抽穗期。7.轮作的核心三大作用分别是______、均衡利用土壤养分和水分、______。8.连作引发的作物生长障碍主要包括营养物质偏耗、______、______三个类型，可通过合理的水肥调控、土壤消杀、抗性品种选育等途径消减。9.19世纪初期丹麦学者W.约翰森提出的______学说是传统自花授粉作物选择育种的核心理论基础。10.按照种质资源的育种实用价值分类，通常可以将种质资源分为地方品种、______、近缘野生植物、______四类。11.杂交育种工作中，我国育种家总结的亲本选配四大基本原则分别是______、亲本之一必须是当地大面积推广的优良主栽品种、合理利用具有特殊优良性状的远缘种质、______。12.杂交育种按照杂交亲本涉及的数量可以分为单交、______、______、多系杂交等不同类型。13.利用作物杂种优势必须满足三个基本条件：一是亲本间具有强的杂种优势潜力，二是杂交亲本的______要高，三是大批量生产杂交种子的技术流程简单可行。14.三系配套杂交育种体系中的“三系”分别指雄性不育系、______、______，三者必须配套才能实现杂交种子的规模化生产。15.目前主流的作物杂种优势遗传假说分别是______和超显性假说，两种假说都从不同层面对杂种优势的形成机理做出了解释。参考答案要点：1.粮食作物；绿肥与饲料作物；豆类作物；薯类作物2.基本营养生长性；感温性；基本营养生长性3.单位面积有效穗数；千粒重4.1-25.延长光合时间；提升光合速率6.水分临界期；孕穗期到灌浆期7.有效防治病虫草害；改善土壤理化性状和肥力8.有害物质积累；土壤微生物群落失衡9.纯系10.主栽品种；人工创造的种质资源11.双亲必须具备较多的优点且性状互补；亲本的遗传背景适应性良好12.复交；回交13.异交结实率14.雄性不育保持系；雄性不育恢复系15.显性假说三、单项选择题（共20题，每题2分，总分40分）1.以下作物中经济系数最高的是（）A.冬小麦B.棉花C.马铃薯D.大豆2.我国东北地区的早熟春小麦品种引种到西南高原地区种植，通常会出现的表型是（）A.提前成熟产量提升B.生育期大幅延迟C.不能抽穗结实D.抗寒性显著下降3.高产麦田适宜的叶面积指数最大值应当维持在以下哪个区间（）A.1-2B.3-5C.6-8D.9-104.以下哪种种植模式属于典型的套作（）A.玉米田同时种植大豆B.冬小麦生长后期在行间播种夏玉米C.果园行间种植三叶草D.甘蔗田间种植花生5.从育种学概念判断，以下不属于品种固有特性的是（）A.稳定性B.一致性C.区域适应性D.永恒不变性6.短日照作物水稻北种南引之后，通常出现的生育期变化是（）A.生育期延长B.生育期缩短C.生育期完全不变D.苗期大量冻死7.以下种质资源类型中遗传多样性最丰富、携带大量稀有抗性基因的是（）A.新培育的主栽品种B.外来引进改良品种C.地方农家品种D.推广多年的常规种8.杂交育种工作中，杂种后代选择效率最高的世代是（）A.F1代B.F2代C.F5代之后的稳定世代D.种子阶段9.以下作物中目前还没有实现规模化杂种优势商业化利用的是（）A.玉米B.水稻C.普通小麦D.甘蓝型油菜10.物理诱变育种中目前应用最广泛、诱变效果最稳定的辐射源是（）A.X射线B.钴60伽马射线C.红外线D.紫外线11.作物生长发育所需的大量元素共有多少种（）A.6B.7C.9D.1312.复种技术开展的首要前提条件是（）A.土壤肥力充足B.生长季节热量资源满足C.劳动力充足D.降水充沛13.以下哪种病害属于典型的连作障碍诱导加重的土传病害（）A.小麦锈病B.玉米大斑病C.大豆根腐病D.稻飞虱虫害14.选择育种在自花授粉作物中的选择效果要明显优于异花授粉作物，核心原因是（）A.自花授粉作物后代自然纯合度高B.自花授粉作物产量更高C.自花授粉作物变异更多D.自花授粉作物抗性更强15.衡量两个亲本杂交后代杂种优势表现强度的超标优势指的是（）A.F1产量超过双亲平均值的幅度B.F1产量超过双亲最优值的幅度C.F1产量超过当地主栽对照品种的幅度D.F1产量超过生产预期值的幅度16.以下耕作措施中不属于土壤基本耕作的是（）A.翻耕B.深松耕C.旋耕D.耙地17.水稻群体产量形成过程中，干物质积累量对经济产量贡献最大的生育阶段是（）A.苗期B.分蘖期C.拔节孕穗期到灌浆成熟期D.休眠期18.以下分子标记类型中属于第三代分子标记，检测精度最高、覆盖全基因组的是（）A.RFLP标记B.SSR标记C.SNP标记D.RAPD标记19.不育系和保持系杂交之后，后代的育性表现是（）A.全部可育B.全部不育C.一半可育一半不育D.1/4可育20.作物栽培学中，“源”“库”“流”理论中的“库”指的是（）A.叶片等光合生产器官B.产量储存和接纳器官C.有机物质运输系统D.根系吸收器官参考答案：1-5CABBD6-10BCCCB11-15CBCAC16-20DCCBB四、简答题（共6题，每题10分，总分60分）1.为什么矮杆紧凑型作物品种的经济系数普遍高于高杆松散型作物品种？参考答案要点：第一，矮杆品种的株高降低后，植株用于茎秆等营养器官生长的有机物质分配比例大幅减少，更多光合产物能够向籽粒等收获目标器官转运，直接提升经济产量占比；第二，矮杆品种的抗倒伏能力显著提升，在高肥水栽培条件下不会因为倒伏出现大量营养物质消耗、籽粒灌浆受阻的问题，能够稳定维持较高的经济系数；第三，矮杆紧凑型品种的叶片在群体中排布更加合理，中下部叶片的通风透光条件更好，叶片光合效率更高，光合产物的无效消耗更少，也能进一步提升有机物质向收获器官的分配比例。据测定，矮杆小麦品种的茎秆干物质占总生物产量的比例比传统高杆品种低15%-20%，这部分节约的有机物质几乎全部流向籽粒，直接推动经济系数从0.3左右提升到0.4以上。2.简述作物温光反应特性在农业生产中的三个主要应用方向。参考答案要点：第一，在引种工作中的应用：不同纬度地区引种时必须根据作物的温光反应特性预判品种的生育期表现，比如北方长日照冬小麦品种引到南方低纬度地区，因为冬季温度无法满足春化低温需求，春季光照时长达不到长日照诱导要求，会出现延迟抽穗甚至不能正常抽穗结实的问题，引种前必须开展小规模适应性试验；第二，在品种布局和耕作制度调整中的应用：多熟制地区要根据不同作物品种的温光特性搭配熟性衔接的品种，比如南方双季稻区早稻要选择感温性较弱、基本营养生长期较长的品种，保证早稻不会因为苗期温度高而过早抽穗导致产量降低，晚稻要选择感光性强的品种，保证短日照诱导下能够在安全抽穗期前正常成熟；第三，在作物栽培管理中的应用：针对具有不同温光特性的品种制定对应的播期调节方案，比如对感温性极强的春性小麦品种，不能过早播种，避免冬季温度过高完成春化作用导致年前拔穗发生冻害。3.简述连作导致作物减产的核心原因以及对应的消减技术路径。参考答案要点：连作减产的核心原因分为三类：一是土壤养分偏耗，特定作物长期连作会持续大量消耗土壤中自身偏好吸收的特定养分元素，导致土壤该类养分严重匮乏，养分比例失衡，作物生长发育养分供给不足；二是有毒有害物质积累，作物根系分泌的自毒性有机酸、酚酸类物质，以及作物残茬腐解产生的有害物质在土壤中逐年积累，会直接抑制作物根系的生长和活性，比如连作5年以上的大豆土壤中根系分泌的酚酸类物质浓度会提升3倍以上，显著抑制根瘤菌活性；三是土壤微生物群落失衡，连续种植同一作物会导致依赖该作物生存的病原菌、有害虫卵大量繁殖，根际促生有益微生物丰度持续下降，土传病虫害爆发风险逐年提升。对应的消减路径包括：第一，实施配方施肥技术，针对性补充连作作物偏好吸收的养分元素，维持土壤养分均衡；第二，采用土壤灭菌消毒技术、生物菌肥施用技术，调节根际微生物群落结构，提升有益微生物占比；第三，选育抗自毒、抗土传病害的耐连作作物品种，从作物自身层面提升连作耐受能力。4.简述杂交育种工作中亲本选配的核心原则以及背后的遗传学逻辑。参考答案要点：亲本选配四大原则分别是性状互补原则、核心本地优良亲本原则、特殊种质利用原则、遗传差异适度原则。背后的遗传学逻辑：第一，性状互补原则要求双亲各自携带的优良性状能够通过杂交后代的基因重组整合到同一个个体中，克服双亲的缺点，聚合多个优良等位基因；第二，选择本地主栽品种作为亲本之一，是因为本地主栽品种经过多年种植已经充分适应了当地的生态环境和生产条件，其杂交后代更容易保留良好的区域适应性，培育出的品种能够快速适配本地生产需求；第三，合理利用具有特殊性状的远缘种质，能够将普通栽培品种不具备的稀有抗病、抗逆、优质基因导入到新品种遗传背景中，突破现有主栽品种的性状瓶颈；第四，保持亲本间适度的遗传差异，能够保证杂交后代群体有足够大的分离变异幅度，提升筛选获得超优变异单株的概率，避免双亲遗传背景过于相似导致后代变异匮乏。5.为什么作物杂种优势只在F1代表现最为突出，F2代会出现明显的杂种优势衰退现象？参考答案要点：杂种优势的核心遗传基础是F1代个体的基因型处于高度杂合状态，无论是显性假说中显性优良等位基因的互补效应，还是超显性假说中等位基因异质结合的互作效应，都要求位点处于杂合状态才能表现出最优的性状表现。当F1代自交产生F2代群体时，根据孟德尔遗传分离定律，所有杂合的基因位点都会发生遗传分离，群体中纯合位点的比例会按照1/2n的比例快速提升，大量原本处于杂合状态的优良位点变成纯合状态，对应的杂种优势效应就会逐步丧失；同时F2代群体的基因型表现出高度的多样化，不同单株的基因型杂合程度差异极大，性状表现严重分离，群体的整体生长势、整齐度、抗逆性、产量水平都会比高度一致的F1代显著下降，也就是出现杂种优势衰退。据统计，玉米F2代的产量水平比F1代杂交种平均下降30%-40%，水稻F2代的产量水平比F1代杂交种平均下降20%-30%。五、论述题（共2题，每题35分，总分70分）1.结合作物栽培学和育种学的核心理论，论述“良种配良法”是实现作物高产、优质、高效生产的核心底层逻辑，结合黄淮海平原冬小麦主产区的生产实际举例说明。参考答案要点：首先，作物品种是决定产量潜力上限的核心内在遗传基础，过去70年我国黄淮海冬麦区的主栽品种经历了5次大规模更新换代，每次品种更新都推动区域小麦产量提升10%-15%，目前培育的超高产冬小麦品种产量潜力已经突破12t/hm²，是上世纪50年代地方品种产量潜力的3倍以上。但是品种的优良性状表达完全依赖适配的栽培技术体系，如果栽培技术和品种特性不匹配，再优良的品种也无法发挥其产量潜力：比如当前推广的半冬性矮杆高产品种，其群体适宜叶面积指数上限可达6-7，耐高肥水、抗倒伏能力强，如果沿用传统老品种的低水肥、低播种量的栽培方法，会导致群体穗数不足，产量潜力只能发挥60%不到。其次，栽培技术的优化能够为良种的性状表达提供最优的环境条件，协调作物生长源库流关系，最大程度挖掘品种的产量潜力：比如针对黄淮海主栽的强筋小麦品种，其籽粒蛋白质含量形成的关键生育阶段是灌浆期，配套的调优栽培技术要求在灌浆期追施75kg/hm²的氮肥，同时调控后期土壤水分含量保持在田间持水量的70%-75%，能够让籽粒蛋白质含量提升2个百分点以上，完全达到国家强筋小麦标准，而如果采用普通小麦的栽培管理方法，该品种的品质性状无法达到强筋要求，优良的品种特性无法体现。第三，良种选育和良法推广是互相促进的协同关系：过去黄淮海地区小麦高肥水栽培技术的普及推动倒伏问题成为生产瓶颈，育种家针对性选育了一批株高75cm以下、抗倒伏能力极强的矮杆高产品种，反过来进一步支撑了更高产量水平的栽培技术落地，形成了“品种改进-技术升级-产量提升”的正向循环。生产实践数据表明，