作物育种学试题及答案

作物育种学试题及答案一、名词解释（共15题，每题3分，合计45分）1.作物育种学答案：作物育种学是研究选育、繁育作物优良品种的理论与方法的综合性应用科学，是农学类核心专业课程，以遗传学为核心理论基础，融合植物生理学、植物病理学、生物统计学、分子生物学等多学科技术，核心目标是培育满足农业生产需求的高产、优质、抗逆、养分高效利用、适配轻简化栽培的作物新品种，同时建立标准化的良种繁育体系保障优良品种的种子供给，支撑粮食安全与农业产业升级。2.种质资源答案：种质资源是指具有特定遗传功能、可传递给后代的全部遗传物质的载体，包括各类作物的栽培品种、野生近缘种、人工创造的变异材料、突变体、基因文库等所有携带目标基因的材料，是作物育种工作的核心物质基础，也被称为品种的“遗传资源”。3.生态型答案：生态型是指同一作物物种的不同变种、品种类型，长期在特定的生态环境条件下生长，经过自然选择和人工选择的定向作用，形成的对该区域环境条件具有高度适应性的遗传类群，同一生态型的品种在生育期、抗逆性、适应性等性状上表现出高度的相似性。4.驯化答案：驯化是指人类将野生植物引入栽培环境，经过长期定向选择，逐步改变野生植物的习性，使其适应人工栽培条件，满足人类生产需求的过程，驯化过程中作物的性状会发生显著的定向改变，比如种子落粒性消失、籽粒变大、生育期整齐度提升等。5.选择育种答案：选择育种是指直接从现有的作物群体中挑选符合育种目标的优良变异个体，经过多代比较、鉴定、选择，最终培育出新品种的传统育种方法，不需要人工创造变异，仅利用群体中已经存在的自然变异进行选择，具有操作简单、育种周期短的特点。6.纯系学说答案：纯系学说是丹麦遗传学家约翰森提出的遗传学核心理论，核心要点包括：一是由一个纯合基因型的个体自交繁殖产生的后代群体为纯系，纯系内部的所有个体基因型完全一致；二是纯系内部发生的表型变异是由环境条件差异引起的不可遗传变异，在纯系内部进行选择是无效的；三是在混杂的天然异花授粉、常异花授粉作物群体中，通过单株选择可以分离出不同的纯系，获得性状稳定的新品种。纯系学说为选择育种提供了核心理论支撑。7.一般配合力答案：一般配合力是指某一个自交系或者亲本品种，和多个其他亲本杂交之后，杂种后代在某一性状上的平均表现水平，由亲本基因的加性遗传效应决定，是能够稳定遗传给后代的可遗传变异，一般配合力高的亲本，组配出优良杂交组合的概率显著更高。8.特殊配合力答案：特殊配合力是指两个特定的亲本杂交之后，杂种后代的性状表现，偏离两个亲本一般配合力预期平均值的部分，由基因的显性效应、上位性效应等非加性遗传效应决定，是杂种优势产生的核心遗传基础，特殊配合力高的组合往往表现出突出的杂种优势。9.核质互作雄性不育答案：核质互作雄性不育是由细胞质中的不育基因S和细胞核中的隐性不育基因rfrf共同控制的雄性不育类型，只有当细胞质为S、同时细胞核基因型为rfrf时，植株才会表现为花粉完全败育、雌蕊发育正常的雄性不育性状，是目前作物杂种优势利用中应用最广泛的雄性不育类型，可以实现三系配套大规模生产杂交种。10.自交不亲和性答案：自交不亲和性是指部分作物的雌雄蕊发育完全正常，可育性没有问题，但花期进行自花授粉、或者相同基因型的异株授粉时，花粉管无法正常伸长进入子房完成受精，不能正常结实的特性，是十字花科、茄科等作物杂种优势利用的重要性状，利用自交不亲和系可以在制种过程中免除人工去雄步骤，大幅降低制种成本。11.诱变育种答案：诱变育种是指利用物理诱变剂、化学诱变剂人工处理作物的种子、花粉、愈伤组织等材料，诱导作物遗传物质发生基因突变或者染色体结构变异，产生大量的自然条件下很难出现的变异类型，再经过后续的筛选、鉴定培育出新品种的育种方法，具有突变频率高、变异类型丰富的特点。12.倍性育种答案：倍性育种是指通过人工操作改变作物细胞中的染色体组数目，创造出单倍体、多倍体等不同染色体倍性的新材料，进而培育优良新品种的育种技术，包括单倍体育种和多倍体育种两个分支，典型应用包括三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦、单倍体加速纯合选育自交系等。13.远缘杂交答案：远缘杂交是指植物分类学上属于不同种、不同属、甚至不同科的物种之间进行的有性杂交，远缘杂交可以突破物种之间的生殖隔离，将野生近缘种中的优异基因导入栽培作物，获得常规种内杂交无法得到的新型变异材料，是拓宽作物遗传背景的重要技术手段。14.分子标记辅助育种答案：分子标记辅助育种是指利用和目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记，直接对育种后代的基因型进行检测选择，不需要等到性状在特定发育时期表型表达，也不受环境条件的影响，可以精准快速筛选出携带目标基因的个体，大幅提升育种选择效率的现代育种技术。15.绿色超级稻答案：绿色超级稻是我国科学家提出的新型水稻育种目标，核心要求是培育出的水稻品种在少施化肥、少打农药、节水抗旱的绿色生产条件下，仍然能够实现高产优质，兼具生态效益和经济效益，是当前水稻育种的重要发展方向。二、填空题（共30个空，每空1分，合计30分）1.按照种质资源的来源和性质，通常将作物种质资源划分为四大类，分别是____、外地引进种质资源、野生近缘种种质资源、____。2.作物育种目标制定的四大基本原则是适应性原则、____、具体性原则、____。3.影响引种成效的三大核心生态因子是温度、____、____。4.杂交育种中常见的杂交方式包括单交、____、____、回交四大类。5.杂种优势利用的三个核心基本条件是：选育出具有强优势的杂交组合、____、____。6.核质互作雄性不育三系配套的三个核心系分别是雄性不育系、____、____。7.物理诱变育种中常用的电离辐射诱变剂包括γ射线、X射线、____、____。8.多倍体育种中人工诱导染色体加倍最常用的化学试剂是____，其核心作用原理是抑制____的形成，阻止细胞分裂过程中染色体的分离，实现染色体数目加倍。9.单倍体植株的染色体通常高度不育，需要经过____处理使染色体加倍，获得的二倍体植株是完全____的纯系，不需要多代自交纯化，能够大幅缩短育种周期。10.作物品种审定的核心试验环节包括____试验、____试验两个部分，只有在多点多年试验中表现优异的品种才能通过审定进入大规模推广。11.品种混杂退化的核心原因包括机械混杂、____、____、自然突变等。12.分子标记按照技术发展阶段可以分为第一代的RFLP标记、第二代的SSR标记、第三代的____标记，其中____标记是当前基因组选择育种中应用最广泛的标记类型。填空题参考答案1.本地主栽种质资源、人工创造的种质资源2.需求导向原则、可行性原则3.光照、土壤条件4.复交、聚合杂交5.选育出高纯度的亲本自交系、建立简便高效的制种技术体系6.雄性不育保持系、雄性不育恢复系7.离子束、中子辐照8.秋水仙素、纺锤丝（纺锤体）9.秋水仙素、纯合10.区域试验、生产试验11.生物学混杂、基因突变（选择效应）12.SNP、SNP三、单项选择题（共20题，每题2分，合计40分）1.种质资源被称为一个国家种业的核心战略资源，以下材料中不属于人工创造种质资源的是（）A.远缘杂交获得的异附加系B.基因编辑创制的突变体C.本地种植的农家种D.诱变获得的突变体2.对于小麦等低温长日照作物，将北方高纬度地区的品种引种到南方低纬度地区种植，通常会出现的现象是（）A.生育期大幅缩短，提早成熟B.生育期显著延长，甚至不能正常抽穗成熟C.产量显著提升D.抗病性大幅增强3.以下选择方法中，适合自花授粉作物群体选择育种的核心方法是（）A.混合选择法B.单株选择法（系统选择法）C.集团选择法D.轮回选择法4.杂交育种的亲本选配原则中，明确要求亲本之一最好是（）A.野生近缘种B.当地大面积推广的优良主栽品种C.国外引进的稀有品种D.高杆晚熟品种5.测定自交系一般配合力最常用的初步测定方法是（）A.半双列杂交法B.顶交法C.全双列杂交法D.测交法6.以下作物中，杂种优势利用最为成熟、推广面积占比最高的作物是（）A.水稻B.小麦C.玉米D.大豆7.细胞质雄性不育系的基因型为S(rfrf)，以下能够作为它的保持系的材料基因型是（）A.N(rfrf)B.S(Rfrf)C.N(RfRf)D.S(RfRf)8.化学诱变育种中最常用、诱变效果最稳定的烷化剂类诱变剂是（）A.叠氮化钠B.甲基磺酸乙酯（EMS）C.秋水仙素D.氯霉素9.以下作物新品种培育案例中，属于多倍体育种成果的是（）A.矮杆杂交水稻B.抗虫转基因棉花C.三倍体无籽西瓜D.抗倒伏小麦10.远缘杂交中最常见的生殖隔离障碍是杂交不亲和、杂种夭亡、____（）A.杂种后代不分离B.杂种不育C.杂种优势极强D.后代很快稳定11.以下育种技术中，能够实现从野生种中定向快速导入单个优良目标基因的育种方法是（）A.诱变育种B.回交育种C.系统选择育种D.混合选择育种12.杂种F2代和F1代相比，杂种优势会发生显著衰退，产量通常比F1代下降（）A.5%以内B.10%-30%C.50%以上D.完全没有优势13.以下作物中属于典型常异花授粉作物的是（）A.玉米B.小麦C.棉花D.大白菜14.利用花药培养获得单倍体植株的过程中，脱分化形成愈伤组织所需要的植物激素组合是（）A.高生长素/低细胞分裂素B.高细胞分裂素/低生长素C.赤霉素+脱落酸D.乙烯+生长素15.以下分子标记类型中，属于共显性标记的是（）A.RAPD标记B.SSR标记C.AFLP标记D.随机显性标记16.轮回选择育种方法最适合用于改良____的群体，提升群体的整体配合力和农艺性状水平（）A.自花授粉作物B.异花授粉作物C.所有作物D.常自花授粉作物17.我国杂交水稻育种的第一次重大突破是发现了____，实现了三系杂交水稻的配套（）A.野败型雄性不育种质B.矮杆水稻种质C.广亲和种质D.抗除草剂种质18.品种推广过程中，由不同品种之间的天然异花授粉引起的品种混杂退化被称为（）A.机械混杂B.生物学混杂C.自然突变D.选择退化19.基因组选择育种技术是当前国际育种领域的前沿技术，它的核心基础是（）A.全基因组SNP标记检测B.田间表型调查C.人工选择D.诱变处理20.以下性状中，属于质量性状的是（）A.作物的产量B.作物的生育期C.水稻的抗稻瘟病主效基因抗性D.作物的穗粒数单项选择题参考答案1.C2.B3.B4.B5.B6.C7.A8.B9.C10.B11.B12.B13.C14.A15.B16.B17.A18.B19.A20.C四、多项选择题（共10题，每题3分，合计30分）1.作物育种目标中当前农业生产重点关注的核心目标性状包括（）A.高产稳产性状B.优质专用性状C.绿色抗逆性状D.适配轻简化机械化的农艺性状E.野生性状2.种质资源的保存方法包括（）A.种子库低温保存B.田间种质圃保存C.离体组培保存D.超低温液氮保存E.基因文库保存3.影响引种成效的核心因素包括（）A.作物的生态型类型B.引种地和原产地的生态条件相似度C.品种的适应性范围D.引种地的消费习惯E.种植者的个人喜好4.远缘杂交中克服杂种不育障碍的常用技术手段包括（）A.幼胚拯救技术B.染色体加倍技术C.回交技术D.激素处理技术E.完全不处理直接种植5.杂种优势的遗传基础相关的核心假说包括（）A.显性假说B.超显性假说C.上位性假说D.纯系学说E.自然选择学说6.作物杂种优势利用中人工去雄制种方法适用的作物包括（）A.玉米B.棉花C.小麦D.水稻E.油菜7.诱变育种中能够显著提升育种效率的技术组合包括（）A.诱变处理结合花药培养技术快速纯合突变体B.诱变处理结合分子标记筛选目标突变C.诱变处理结合高代混合选择D.诱变处理之后直接大面积推广M1代E.多次复合诱变提升有益突变频率8.单倍体育种的显著优势包括（）A.极大缩短育种周期，通常2-3年即可获得纯合自交系B.大幅提高选择效率，后代没有性状分离C.可以快速获得隐性纯合的突变体D.所有后代都表现杂种优势E.不需要进行任何田间鉴定直接推广9.分子标记辅助育种可以实现的功能包括（）A.主效基因的前景选择B.轮回亲本的背景选择C.多个优良基因的聚合育种D.全基因组选择预测杂种优势E.完全替代所有田间试验10.我国当前种业振兴行动中重点推进的核心工作包括（）A.种质资源普查收集与精准鉴定B.自主知识产权品种培育C.种业核心技术攻关D.种子市场监管与知识产权保护E.完全放弃自主育种全部引进国外品种多项选择题参考答案1.ABCD2.ABCDE3.ABCD4.ABCD5.ABC6.AB7.ABCE8.ABC9.ABCD10.ABCD五、简答题（共6题，每题10分，合计60分）1.简述种质资源在现代作物育种工作中的核心作用答案：种质资源是所有育种工作开展的核心物质基础，其核心作用体现在四个层面：第一，种质资源是作物新品种改良的基因来源，所有现代选育的优良品种的所有目标性状基因都来自已有的种质资源，20世纪60年代引发第一次绿色革命的矮杆小麦、矮杆水稻品种，核心的矮杆基因都来自偶然发现的特殊矮杆种质；第二，稀有特异种质对突破性育种成效具有决定性作用，我国杂交水稻的成功完全依赖于在海南野生稻中发现的野败型雄性不育特异种质，没有该稀有种质就无法实现三系杂交稻的配套；第三，育种目标的突破高度依赖种质资源的丰富度，当前要培育绿色超级稻、籽粒直收玉米等新型品种，必须找到对应的节水抗旱、籽粒快速脱水的特殊种质，没有对应的种质资源，任何先进的育种技术都无法实现育种目标；第四，种质资源是作物进化、遗传学等基础研究的核心材料，作物起源进化、基因功能解析等所有基础研究的开展都需要覆盖全部遗传多样性的种质资源作为支撑。2.简述作物引种的基本规律答案：作物引种的核心遵循生态相似性原理，不同类型作物的引种规律存在显著差异：第一，对于低温长日照作物（小麦、大麦、油菜等），这类作物需要经历低温春化阶段、长日照条件才能正常抽穗开花，从高纬度北方地区向低纬度南方地区引种，由于南方温度较高、日照长度更短，无法满足其低温春化和长日照需求，会出现生育期大幅延长甚至不能正常抽穗的现象，因此北种南引必须选择原产地的早熟类型品种；反过来从南方低纬度地区向北方高纬度地区引种，低温春化和长日照条件很快满足，会出现生育期大幅缩短、植株变矮、产量显著下降的问题，南种北引需要选择原产地的晚熟类型品种。第二，对于高温短日照作物（水稻、玉米、大豆等），这类作物需要高温条件和短日照刺激才能正常抽穗成熟，从北方高纬度地区向南方低纬度地区引种，南方的高温短日照条件能够更快满足其发育需求，会出现生育期大幅缩短、提早成熟的现象，因此北种南引需要选择原产地的晚熟类型品种避免营养体过小导致产量过低；从南方低纬度地区向北方高纬度地区引种，北方的日照更长温度更低，不能及时满足其短日照高温发育需求，会出现生育期大幅延长、不能在霜冻之前正常成熟的问题，南种北引需要选择原产地的极早熟类型品种。3.简述杂交育种中亲本选配的核心原则答案：亲本选配是杂交育种成败的核心关键，核心四大原则为：第一，双亲的性状要优缺点互补，两个亲本都要具备较多的优良性状，较少的不良性状，且各自的缺点能够被对方的优点弥补，避免双亲同时存在共同的严重缺陷，保证杂交后代的重组类型中能够出现综合性状优良的个体；第二，亲本之一要选择当地大面积推广的主栽优良品种，该品种经过长期生产检验，具备适配本地生态条件的优良适应性和农艺性状，作为亲本能够保证杂交后代的整体适应性水平，大幅提升选出适合当地推广品种的概率；第三，要选择遗传差异适中的不同生态类型的亲本进行组配，避免选择遗传背景过于接近的同一来源品种杂交，扩大杂交后代的遗传变异范围，创造更多的新型变异类型，但也要避免遗传差异过大导致后代分离过于疯狂、难以选到稳定优良类型的问题；第四，要选择一般配合力高的品种作为杂交亲本，一般配合力高的亲本携带大量的加性效应优良基因，其杂交后代中更容易出现综合性状优良的重组个体，而不是仅表现出特殊配合力的单点优势。4.简述作物杂种优势表现的基本特点答案：杂种优势的表现具有四个典型特征：第一，杂种优势是多个性状综合表现的优势，并不是单一性状的突出提升，以玉米杂交种为例，产量优势来自生物量提升、穗数增加、穗粒数增多、粒重提升、抗倒伏能力增强等多个性状的共同作用，单一性状的改良很难实现整体杂种优势的表达；第二，杂种优势的大小和亲本的纯合度、遗传差异高度相关，两个亲本的纯合度越高、遗传背景差异越大，杂交一代的基因型杂合度就越高，杂种优势的表现就越突出，因此要获得强优势杂交种，首先要选育高纯合度、遗传差异大的自交系；第三，杂种优势的表现高度依赖环境条件，同一个强优势杂交种在不同的生态区域、不同的肥水管理条件下优势表现差异极大，在不适宜的环境条件下，杂交种甚至会表现出比常规品种更差的性状；第四，杂种二代会发生严重的性状分离和优势衰退，由于F2代大量基因发生纯合，非加性遗传效应显著降低，杂种优势相比F1代会衰退10%-30%，整齐度大幅下降，因此生产上绝对不能直接使用F2代种子进行大田生产。5.简述诱变育种的优缺点答案：诱变育种的优势十分突出：第一，能够大幅提升基因突变频率，自然条件下作物的基因突变频率仅为10^-6-10^-8，经过人工诱变处理之后突变频率可以提升100-1000倍，能够创造大量自然条件下很难出现的变异类型，丰富作物的遗传变异谱；第二，能够快速改良作物的单一不良性状，对于综合性状优良但存在个别缺点的主栽品种，仅需要一次诱变处理和2-3代选择，就可以获得改良后的新品种，不需要经过多代杂交分离，育种周期非常短；第三，诱变产生的变异性状稳定速度快，通常3-4代即可达到完全稳定，大幅缩短育种周期。但诱变育种也存在明显的局限性：第一，基因突变的方向完全不可控，诱变处理是随机的，无法定向诱导出想要的特定目标性状，有益突变的占比非常低，大量的变异都是有害突变，需要筛选大量的处理群体才能获得少量有益变异；第二，诱变处理往往会在改变目标性状的同时，导致其他优良农艺性状发生不利变异，很难一次性同时改良多个性状，通常仅适合用于单一性状的定向改良。6.简述种子生产中防止品种混杂退化的核心技术措施答案：防止品种混杂退化是维持良种种性、保障种子质量的核心工作，核心技术措施包括五个层面：第一，严格防止机械混杂，在种子收获、脱粒、运输、晾晒、加工、储存的所有环节，严格按照不同品种单独作业，彻底清理作业器械，避免不同品种的种子相互混杂，从源头杜绝混杂的可能性；第二，严格防止生物学混杂，在种子生产田中，不同品种、不同作物之间按照物种的异交率设置足够的空间隔离距离，异花授粉作物玉米的制种田隔离距离要达到300米以上，防止外来的花粉串粉导致生物学混杂；第三，建立定期的提纯复壮制度，对大面积推广的主栽品种，每隔3-4年开展一次单株选择、分系比较、混系繁殖的提纯复壮工作，从混杂退化的群体中选出典型的原始优良单株，更新原种的种子群体；第四，建立完整的三级种子繁育体系，严格按照原原种-原种-生产用种的层级进行种子扩繁，严禁使用生产用种的后代再次留种扩大繁殖，避免多代繁殖过程中不断积累的变异导致品种退化；第五，在种子繁育过程中严格去杂去劣，在作物的不同生育期，及时拔除不符合品种典型性状的杂株、病株、劣株，保证种子群体的纯度水平。六、论述题（共2题，每题45分，合计90分）1.结合我国当前种业振兴行动的实施背景，论述构建我国自主可控种质资源保护与利用体系的核心路径答案：当前我国种业发展已经进入了全面自主创新的关键阶段，种质资源是种业的核心战略资源，过去很长一段时间我国种质资源存在“重收集、轻鉴定、难利用”的突出问题，部分核心育种材料存在对外依赖的卡脖子风险，构建自主可控的种质资源保护与利用体系是保障种业安全的核心基础，其核心路径包括五个层面：第一，加大种质资源的抢救性收集与长期保护力度，全面完成第三次全国农作物种质资源普查与收集行动，针对偏远山区、边疆区域、野生近缘种的原生境分布区域开展系统性的种质资源调查收集，重点抢救濒临消失的地方农家种、野生近缘种种质资源，将我国的作物种质资源保有量提升到50万份以上，同时完善国家级长期种质资源库、复份备份库、原生境保护点三级保存体系，搭建种质资源的安全保存网络，杜绝种质资源的意外丢失。同时建立种质资源的入境检疫机制，防止外来有害生物随着境外引进的种质资源传入境内，保障种质资源安全。第二，搭建规模化的种质资源精准鉴定平台，整合国内农业科研院所、高校的科研力量，依托高通量测序技术、作物表型组学技术、基因编辑技术，对所有入库保存的数十万份种质资源开展全基因组基因型鉴定和多年多点的表型精准鉴定，系统挖掘高产、优质、抗旱耐涝、抗病虫害、养分高效利用、适配轻简化栽培的关键优异基因，建立全国统一的“基因-性状”关联数据库，把“沉睡在库中的种质资源”转化为育种家可以直接利用的基因信息资源，从根本上解决种质资源“不好用”的痛点问题。第三，建立开放共享的种质资源流通利用机制，打破当前种质资源分散在不同单位、部门之间相互封锁的壁垒，搭建国家级的种质资源共享服务平台，简化种质资源获取的审批流程，在符合国家生物安全管理规定的前提下，向所有国内育种单位、育种家免费开放种质资源的获取渠道，同时建立完善的种质资源获取与惠益分享制度，保障种质资源的原始收集者、创新者的合法权益，激发全社会开展种质资源创新的积极性。第四，强化人工创新种质的技术攻关，重点突破远缘杂交、基因编辑、合成生物学等前沿技术，将野生近缘种、边缘物种中的优异基因导入主栽作物的遗传背景中，创造大量常规种内杂交无法获得的新型人工种质资源，填补现有栽培种质资源的遗传背景狭窄的空白，为突破性新品种的培育提供核心材料支撑。第五，完善种质资源知识产权保护体系，出台专门的种质资源保护法规，明确种质资源的知识产权权属，严厉打击非法盗取种质资源、剽窃创新种质的侵权行为，营造良好的种质资源创新环境，为我国种业的自主创新提供坚实的制度保障。2.以我国黄淮海夏玉米区的杂交种选育流程为例，论述利用杂种优势培育突破性优良杂交品种的完整技术体系答案：黄淮海夏玉米区是我国最大的玉米主产区，常年种植面积超过2000万公顷，占全国玉米总种植面积的40%以上，该区域的杂交玉米品种选育是我国玉米育种的核心重点领域，利用杂种优势培育突破性夏玉米杂交品种的完整技术流程分为六个核心环节：第一，精准制定适配区域生产需求的育种目标，结合黄淮海夏玉米区的生产实际痛点，制定量化的可落地育种目标：要求夏播生育期95-100天，适配小麦玉米一年两熟的种植制度，籽粒产量比当前主栽对照品种郑单958增产8%以上，亩产量稳定达到700公斤以上，抗茎腐病、抗南方锈病、抗小斑病、抗穗腐病四大主流病害