作物育种学总论复习题及答案

作物育种学总论复习题及答案一、名词解释1.作物育种学：是研究选育与繁殖作物优良品种的理论、方法与技术的综合性应用学科，核心任务是根据人类生产需求，利用各类遗传变异，定向改良作物的遗传特性，培育符合农业生产要求的优良品种，并为生产提供高质量的良种，其发展直接对接粮食安全、农产品供给质量提升等核心需求，是支撑现代农业发展的核心基础学科。2.品种：是人类在特定生态条件与生产条件下，根据自身需求选育的作物特异群体，该群体具有相对稳定的遗传组成，在形态、生理、产量、品质、抗性等性状上表现出充分的一致性，能够适配特定区域的耕作制度与生产条件，在产量、品质或其他农艺性状上显著优于原有群体，同时具备可繁殖性，能将自身优良性状稳定传递给后代。品种是重要的农业生产资料，具备严格的地域性与时间性，不存在永久适用于所有区域的万能品种。3.种质资源：又称遗传资源，指所有携带可利用种质或功能基因、能够应用于育种及相关理论研究的各类生物类型，涵盖地方品种、改良栽培品种、野生近缘种、人工合成的创新种质、突变体材料等全部遗传材料，是作物育种工作的核心物质基础。4.选择育种：又称系统育种、纯系育种，指直接从作物现有的自然变异群体中，筛选出符合育种目标的优良单株，通过单株脱粒、分系种植、多代比较鉴定，淘汰不良株系，最终选育出遗传稳定、性状一致的优良新品种的育种方法，不需要人工创造新的遗传变异，是最传统也最基础的育种途径。5.一般配合力：指某个自交系或者种质材料和其他多个不同的亲本材料杂交后，杂交一代在某个性状上表现出的平均优势水平，由亲本的加性效应基因决定，配合力高的亲本能够稳定地将优良性状传递给绝大多数后代组合，是杂交育种亲本选配的核心评价指标。6.特殊配合力：指两个特定亲本材料杂交之后，杂种一代的性状表现偏离两个亲本一般配合力预期平均值的现象，由基因的非加性效应（显性效应、超显性效应、上位效应）决定，是决定杂种优势利用组合表现的核心因素。7.回交育种：指将两个亲本杂交获得的杂种后代，反复与其中一个综合性状优良的亲本（轮回亲本）进行多代回交，每一代都针对需要导入的目标性状进行定向选择，最终让回交后代的遗传背景几乎完全恢复为轮回亲本的性状表现，同时稳定携带从非轮回亲本导入的特定优良目标基因的育种方法，多用于改良推广品种的个别缺陷性状。8.远缘杂交：指植物分类学上不同种、不同属甚至亲缘关系更远的物种之间开展的杂交，能够突破种内基因交流的限制，把野生近缘种属携带的常规栽培作物不具备的抗逆、抗病、优质等特殊基因导入栽培作物，创造出常规育种无法获得的新种质类型。9.杂种优势：指两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、产量、品质、抗性等性状上显著优于双亲平均值甚至超过最优亲本的现象，是生物界普遍存在的遗传现象。10.雄性不育性：指植物在正常的生长环境条件下，自身的雄性器官发育异常，不能产生有功能的花粉，但其雌性器官发育完全正常，可以接受外来正常花粉受精结实的特性，是开展杂种优势利用、免去人工去雄的核心遗传工具。11.自交不亲和性：指某些植物的雌雄配子自身都具备正常功能，但花期自花授粉或者同一品种内不同单株之间异花授粉无法正常受精结实的特性，是十字花科等作物杂种优势利用的重要授粉控制系统。12.诱变育种：指利用物理诱变剂、化学诱变剂人工诱导作物遗传物质发生突变，从诱发的突变体群体中筛选出符合育种目标的优良变异个体，进而培育成新品种的育种方法，能够在短时间内创造出自然界中稀有的遗传变异类型。13.核心种质：指从整个作物种质资源库中筛选出的、能够以最少的样本数量最大程度代表全部资源的遗传多样性的子集，既保留了种质库绝大部分的等位基因变异，又能大幅降低种质资源鉴定、保存和利用的工作成本，是当前种质资源高效利用的重要策略。14.品种审定：指由国家级或省级农业农村主管部门组建的专业品种审定委员会，对新选育或者新引进的作物品种，开展区域试验、生产试验、抗性鉴定、品质检测等综合性状评价，确认其产量、品质、抗性等性状符合生产推广要求后，通过官方公示批准其在规定的适宜推广区域内大面积推广应用的法定程序。15.品种退化：指作物品种在长期种植和良种繁育过程中，群体逐步丧失原有的优良性状、典型性和一致性，产量下降、品质变劣、抗性衰退，最终失去品种原有利用价值的现象。二、填空题1.作物育种学的核心任务包括搜集和创新种质资源、选育符合生产需求的优良新品种、批量繁殖高质量的良种三个核心部分。2.19世纪达尔文提出的人工选择学说，为选择育种奠定了理论基础，20世纪孟德尔揭示的遗传规律，推动作物育种从经验性活动转变为有理论指导的科学工作。3.根据哈兰提出的基因库分类体系，作物种质资源可以分为初级基因库、次级基因库、三级基因库三类，其中初级基因库内的资源材料相互杂交不存在生殖障碍，杂交后代可育性高，是育种利用最便捷的种质类群。4.生态相似性原理是作物引种的核心理论基础，长日照作物从高纬度北方地区向低纬度南方地区引种时，由于南方生长季日照时长缩短，会出现延迟抽穗开花的现象，因此需要选择早熟类型的引种材料才能够正常成熟；短日照作物从北方引到南方时，高温短日照条件会促使其提前抽穗开花，因此需要选择晚熟类型的材料才能保证足够的营养生长量获得高产。5.自然变异是选择育种的变异来源，作物群体的自然变异主要来自三个方面：自然基因突变、不同品种间的天然异交产生的基因重组、推广品种群体中残留的剩余变异。6.杂交育种的亲本选配四大基本原则包括：亲本性状互补且无严重缺陷、至少一个亲本是当地大面积推广的主栽品种、亲本间生态类型和亲缘关系差异较大、双亲的一般配合力高。7.回交育种中，当需要导入的目标性状是单显性基因控制时，一般连续回交4-5代之后，回交后代的遗传背景就可以恢复到轮回亲本的98%以上，农艺性状和轮回亲本几乎完全一致。8.远缘杂交普遍存在三大障碍，分别是杂交不亲和（授粉后不能受精形成合子）、杂种夭亡不育、杂种后代疯狂分离，针对杂种夭亡最常用的克服方法是幼胚离体培养技术，针对杂种不育最有效的手段是染色体人工加倍，让杂种的双亲同源染色体组都加倍为二倍体，减数分裂时能够正常配对，恢复育性。9.杂种优势的常用度量指标包括中亲优势、超亲优势、超标优势、杂种优势指数四类，其中超标优势是指杂种一代的性状表现超过当地同期主栽对照品种的优势水平，是生产上判定杂种组合有无推广价值的核心指标。10.核质互作型雄性不育的三系配套体系中，保持系的核心功能是给不育系授粉，后代仍然能够保持雄性不育特性，恢复系给不育系授粉后，杂种一代的花粉育性恢复正常，能够正常自交结实生产杂交种子。11.物理诱变剂的常用类型包括紫外线、X射线、γ射线、中子、空间诱变等，化学诱变剂最常用的是烷化剂类、碱基类似物类两大类，诱变育种相较于常规杂交育种的突出特点是变异频率高、变异谱广，最适合改良品种的1-2个个别不良性状。12.我国当前实行国家级、省级两级品种审定制度，常规作物良种繁育的三级种子生产体系是原原种、原种、生产用良种三级，四级种子体系则增加了育种家种子作为最原始的种源。13.作物品种混杂退化最主要的原因是机械混杂，指种子生产、收获、运输、储存、播种过程中人为操作不当混入其他品种种子，占大田作物混杂退化诱因的80%以上。14.群体改良的核心方法是通过多个轮次的异交、选择，不断聚合不同来源的有利基因，提升群体的整体改良水平，轮回选择是异花授粉作物群体改良的最核心技术途径。15.分子标记辅助育种相较于常规育种的突出优势是不需要等到植株后期性状表达，就可以在苗期对目标基因型进行直接精准选择，大幅缩短育种周期、提升选择效率。三、单项选择题1.种质资源工作的首要核心环节是（A）A.广泛收集与安全保存B.大批量繁殖扩繁C.直接用于生产D.全部对外共享2.混合选择法最适合的作物类型是（B）A.自花授粉作物的纯系育种B.异花授粉作物的群体改良C.所有作物的常规育种D.转基因品种培育3.远缘杂交获得的不育异源杂种，人工染色体加倍之后获得的异源多倍体又被称为（C）A.单倍体B.三倍体C.双二倍体D.单体4.三系杂交稻制种的核心隔离要求是和其他水稻品种的空间隔离距离至少达到（D）以上A.5米B.10米C.20米D.100米5.选择育种中纯系学说的提出者是丹麦学者（B）A.孟德尔B.约翰逊C.达尔文D.摩尔根6.以下哪种变异类型不属于遗传变异，不能应用于育种选择（C）A.基因突变B.基因重组C.环境饰变D.染色体易位7.回交育种中，非轮回亲本的选择要求最核心的是（A）A.必须具备轮回亲本缺少的、我们需要导入的目标性状B.整体农艺性状特别优良C.适应性特别好D.配合力特别高8.诱变育种的突变率一般比自然突变率高多少倍以上（D）A.10倍B.50倍C.100倍D.1000倍9.光温敏雄性不育系的育性转换主要受什么因素调控（B）A.营养条件B.光照时长和温度环境C.土壤水分D.光照强度10.良种繁育过程中生产原种的核心要求是纯度达到（C）以上A.90%B.95%C.99.9%D.85%四、多项选择题1.作物育种学的发展趋势包括（ABCD）A.育种目标向高产、优质、多抗、绿色、宜机的多性状聚合方向转变B.高通量分子鉴定技术和常规育种深度融合，育种效率大幅提升C.种质资源的精准挖掘成为突破性品种选育的核心支撑D.生物技术育种的产业化应用速度持续加快2.杂交育种的常用杂交方式包括（ABCD）A.单交B.复交（三交、双交、聚合杂交）C.回交D.多父本混合授粉杂交3.引种工作必须严格执行的操作流程包括（ABCD）A.明确引种目标，结合本地生态条件选择适配的引种材料B.严格开展引种材料的检疫，防止引入危险性病虫害、杂草C.先开展小面积多年多点适应性观察试验D.通过官方品种审定之后再大面积推广4.作物杂种优势利用的必备条件包括（ABD）A.杂种一代的综合性状优势显著，比当地主栽品种增产达标B.亲本的遗传纯度极高，性状稳定一致C.亲本材料不需要任何配合力测试D.杂交制种技术简便易行，制种成本低，可以大规模生产种子5.以下属于远缘杂交创制的新作物类型的是（BC）A.高产杂交水稻B.八倍体小黑麦C.小偃麦系列小麦品种D.转基因抗虫棉五、简答题1.简述种质资源在作物育种中的核心作用第一，种质资源是所有育种工作的核心物质基础，没有合适的种质资源，再先进的育种技术也不可能培育出优良品种，我国20世纪60年代的水稻矮化育种之所以能够取得突破，核心就是发掘出了携带半矮杆基因sd1的低脚乌尖、矮脚南特种质，直接推动水稻单产从150公斤/亩跃升到300公斤/亩。第二，种质资源是突破产量、抗性、品质育种瓶颈的核心保障，每一轮作物病害新小种流行、生产对品质提出新需求，都需要从种质资源库中发掘新的抗源、优质源作为改良基础，没有丰富的种质储备，育种工作就会陷入无米之炊的困境。第三，种质资源是作物进化、基因功能等生物学理论研究的核心试验材料，野生近缘种、地方品种携带的大量特异性基因，是解析物种演化规律、挖掘功能基因的核心材料。2.简述系统选择育种的基本工作流程系统选择育种的工作流程分为五个阶段：第一阶段是取材，从大田生产的现有品种群体中选取符合育种目标的优良变异单株，数量根据群体变异情况选数十株到数百株不等；第二阶段是株行比较试验，将入选的单株分株脱粒，每一个单株的种子种成一个单独的株行，以当地主栽品种作为对照，淘汰性状表现差、有分离的株行，挑选出性状整齐一致、显著优于对照的优良株行；第三阶段是品系比较试验，将入选的优良株行升级为品系，开展连续2-3年的品系产量比较试验，同步鉴定品系的抗性、品质、适应性表现，筛选出综合性状最突出的优良品系；第四阶段是多点区域试验和生产试验，在不同生态区测试新品系的适应性与稳产性；第五阶段是通过品种审定之后大面积推广应用。3.简述杂交育种中系谱法处理杂种后代的工作要点系谱法是杂交育种最常用的后代处理方法，工作要点为：杂种第一代（F1）按组合种植，淘汰严重伪杂的组合，在优良组合中选拔优良单株；杂种第二代（F2）是分离最大的世代，按照育种目标大规模选择优良单株，淘汰严重不符合目标的劣株，单株选择的数量要足够保证后续选择的变异余地；杂种第三代（F3）将入选的F2单株种成株系，根据株系的整体表现选拔优良系统，再在优良系统中继续选择优良单株，后续F4、F5世代继续按照同样的方法选择，直到株系的性状完全稳定一致，不再出现分离，就可以升级为品系进入后续的产量比较试验。整个过程中每一个入选单株都做好系谱编号，清晰记录每一个单株的亲缘关系，方便后续追踪亲本的配合力表现。4.简述杂交育种中单交和复交的差异单交是指两个亲本直接杂交，操作简单，育种年限短，F2群体的遗传变异相对简单，性状分离的类型少，适合两个亲本性状能够完全互补、育种目标要求不复杂的杂交育种场景，我国很多中低产产区的常规品种都是通过单交育成。复交是指采用三个或者三个以上的亲本，开展两次或者两次以上的杂交，其遗传基础更加丰富，杂交后代的遗传变异范围更大，更容易聚合多个亲本的多个优良性状，选育出综合性状更加优良的突破性品种，但是复交的后代分离类型更加复杂，需要种植更大规模的分离群体，育种周期更长，工作量更大，适合高产、优质、多抗等多个复杂性状聚合的高产育种项目。5.简述生物技术育种和常规育种的关系现代生物技术育种是对常规育种技术的补充和升级，二者不是对立关系：常规杂交育种是生物技术育种的应用基础，所有的生物技术育种最终都要通过常规的大田性状鉴定、品系比较、区域试验流程才能够培育出可以推广的品种，脱离常规育种的应用场景，生物技术育种没有实际价值。同时生物技术育种可以精准解决常规育种的很多技术痛点：比如分子标记辅助育种可以在苗期精准追踪目标基因，避免常规育种中根据表型选择的误差，把育种周期从8-10年缩短到3-5年；基因编辑技术可以精准定向改良品种的个别缺陷性状，不用改变原有品种的其他优良性状，大幅提升育种效率，二者深度融合是当前育种技术发展的主流方向。六、论述题试结合我国小麦育种的发展历程，论述种质资源创新对作物产业升级的支撑作用我国小麦育种70多年来经历了多次产量和抗性的阶跃式提升，每一次突破背后都离不开关键种质资源的创新利用。20世纪50年代我国小麦种植普遍面临条锈病大流行的威胁，原有推广品种全部丧失抗性，当时的育种工作者从引进的国外种质中筛选出了携带抗条锈病基因Yr2、Yr1