作物育种学考试题集

作物育种学考试题集一、名词解释（共20题，每题2分，满分40分）1.作物育种学：是研究选育和繁育作物优良品种的理论与方法的科学，以遗传学为核心理论基础，同时整合植物生理学、植物病理学、生物统计学、分子生物学等多学科技术，核心目标是持续改良作物的遗传特性，选育符合农业生产需求的高产、优质、高抗、高效新品种，并建立配套的良种繁育体系保障优良品种的推广应用。2.育种目标：指在特定的自然、栽培和经济条件下，计划选育的新品种应具备的一系列优良性状指标，是整个育种工作的核心导向，直接决定育种材料的选择方向、技术路线的设计和工作量的分配。现代农业作物育种目标需满足高产稳产、优质高效、绿色多抗、适应性广四大核心属性。3.种质资源：也称遗传资源、基因资源，泛指一切具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型，包括地方品种、改良品种、新选育品系、野生近缘种、人工创造的变异材料等所有携带目标遗传变异的材料，是作物育种的核心物质基础。4.作物起源中心：由瓦维洛夫提出的核心理论，指古代人类最早驯化栽培作物、该作物遗传多样性最为丰富的区域，该区域内集中分布着作物的大量变种、类型和特异抗性基因，是种质资源收集和考察的核心优先区域，瓦维洛夫共划定了8个全球主要作物起源中心。5.引种：指从外地或外国引入当地没有的作物品种、品系或遗传材料，经过适应性试验后直接在生产上推广种植的育种手段，是最便捷、见效最快的品种改良方式，无需长时间的选育过程即可快速填补当地作物品种的空白。6.驯化：指人类对野生植物进行长期的定向选择，改变其野生习性，使其逐步适应人工栽培环境，满足人类生产需求的过程，被驯化的作物通常会表现出落粒性降低、生育期整齐、收获器官变大等特征。7.选择育种：又称系统育种，是直接从现有作物品种群体中发现自然发生的遗传变异单株，通过单株选择、后代鉴定、比较试验等流程选育出新品种的传统育种方法，是自花授粉作物最常用的常规育种手段之一。8.混合选择法：指从作物原始群体中，按一定表型目标选择性状相似的多个个体，混合收获、混合脱粒，下一年混合播种，与对照品种进行比较鉴定的选择方法，分为一次混合选择和多次混合选择两类。9.单株选择法：指从作物原始群体中选出优良的变异单株，每个单株分别收获、分别脱粒，下一年单独播种成为不同的株行，通过株行之间的比较鉴定选出优良株系的选择方法，可有效区分遗传变异和环境变异，选择效率远高于混合选择法。10.杂交育种：指通过两个或两个以上遗传背景不同的品种进行人工杂交，创造遗传变异丰富的分离群体，在分离后代中通过多代选择和鉴定，选育出兼具双亲优良性状的新品种的育种方法，是国内外常规作物新品种选育的最主流技术路径。11.远缘杂交：指分类学上不同种、属甚至亲缘关系更远的生物类型之间的杂交，可将异种属的优良基因导入栽培作物，突破种内基因库的限制，大幅拓展作物的遗传变异范围，是作物抗逆性、品质性状改良的重要手段。12.一般配合力：指某一个亲本品种或品系与其他多个不同亲本杂交后，其杂交后代在某个性状上的平均表现水平，由基因的加性效应决定，性状表现能够稳定遗传，是亲本选择中评判其利用价值的核心指标之一。13.特殊配合力：指两个特定亲本杂交后，其F1代的性状表现与双亲该性状一般配合力预测的平均表现的偏差，由基因的非加性效应（显性效应、上位性效应）决定，是杂种优势利用中选配强优势组合的核心参考依据。14.杂种优势：指两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种第一代（F1），在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量、品质等多个性状上优于双亲平均值、甚至优于两个亲本的现象，是当前作物产量提升最核心的技术依托之一。15.雄性不育系：指通过人工选育获得的、雌蕊发育正常而雄蕊发育退化或败育，不能自花授粉结实的作物品系，是三系法杂种优势利用的核心材料，在杂交制种过程中不需要人工去雄，可大幅降低制种成本、提升杂交种纯度。16.自交不亲和性：指某些作物的雌雄蕊发育完全正常，但花期自花授粉或同株异花授粉时，无法正常受精结实的特性，可分为孢子体自交不亲和性和配子体自交不亲和性两类，是十字花科作物杂种优势利用的重要遗传工具。17.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变异，从变异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，可在短时间内创造出自然突变概率极低的特异新基因资源。18.原生质体融合：又称体细胞杂交，指将两个不同遗传性的作物细胞去除细胞壁后，在人工诱导条件下融合成一个杂种细胞，经过离体培养再生出完整杂种植株的技术，可克服远缘杂交的配子不亲和障碍，实现种间、属间的核基因和胞质基因的转移。19.分子标记辅助育种：指利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记，在作物不同生育期对育种后代材料进行基因型直接选择，无需依赖作物的表型性状即可精准筛选出携带目标基因的个体的育种技术，大幅提升了选择效率和选择准确性。20.轮回选择：指通过循环式的杂交、选择、基因重组过程，将多个亲本材料中的优良基因逐步聚合到同一个群体中，不断提升群体内目标有利基因的频率，同时保持群体遗传多样性的群体改良技术，是异花授粉作物数量性状改良的核心手段。二、填空题（共30空，每空1分，满分30分）1.现代农业对作物品种的基本要求可以概括为高产稳产、优质专用、多抗广适、环境友好四个方面。2.瓦维洛夫提出的8个作物起源中心中，中国起源中心是世界上最大的、最早的作物起源中心，原产的主要作物包括水稻、大豆、粟、黍、苎麻等。3.按照种质资源的亲缘关系可以将其分为初级基因库、次级基因库、三级基因库三类，其中初级基因库内的材料间能正常杂交，不存在生殖隔离障碍。4.作物种质资源的保存方式主要包括原位保存、异位保存、离体保存三类，其中田间种植保存是最常用的异位保存方式。5.引种成功的两大基础理论是气候相似论和作物生态历史分析法，短日照作物南种北引时，由于北方生长季日照长度更长、温度更低，会出现生育期延长、抽穗开花推迟的现象，需引种早熟类型品种才能正常生产。6.自花授粉作物最适宜采用单株选择法进行品种改良，异花授粉作物的地方品种群体遗传组成属于异质杂合类型。7.杂交育种的亲本选配四大基本原则是双亲优点多、缺点少，目标性状突出、优缺点互补，主要亲本选当地大面积推广的优良品种，亲本间遗传差异大、生态类型不同。8.复交的三交方式中，要求综合性状最好的亲本作为第二次杂交的亲本，也就是轮回亲本，保证其遗传成分在杂交后代中占比达到50%以上。9.回交育种中，用于多次回交的亲本称为轮回亲本，只参加一次杂交的亲本称为非轮回亲本，回交育种最适合改良现有优良品种的1-2个个别不良性状。10.杂种优势的三个核心遗传假说分别是显性假说、超显性假说、上位性假说，其中显性假说认为杂种优势来源于双亲的显性有利基因对隐性不利基因的掩盖效应。11.三系法杂种优势利用所需要的三个核心系分别是雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系，其中保持系的功能是给不育系授粉，使不育系后代继续保持雄性不育的特性。12.作物雄性不育按照遗传机制可以分为核不育型、质核互作不育型两大类，其中光温敏核不育系的育性受环境温度和光照长度调控，可以一系两用，同时作为不育系和保持系使用。13.物理诱变剂的常见类型包括紫外线、X射线、γ射线、中子、激光等，化学诱变剂中最常用的烷化剂是甲基磺酸乙酯（EMS），诱变处理的最理想材料是作物的萌动种子。14.作物转基因育种中常用的遗传转化方法包括农杆菌介导转化法、基因枪转化法两种，CRISPR/Cas9基因编辑技术可实现对作物内源目标基因的定点精准敲除或者替换，定向改良性状，育种周期比传统杂交育种缩短50%以上。15.常规作物品种审定的主要试验环节包括区域试验、生产试验、品质鉴定、抗性鉴定四个部分，区域试验一般需要在不同生态区连续开展2-3年，以鉴定品种的适应性和稳定性。三、单项选择题（共20题，每题1分，满分20分）1.瓦维洛夫撰写的奠定作物种质资源学理论基础的经典著作是（）A.《植物杂交试验》B.《栽培作物的起源中心》C.《植物育种的遗传学原理》D.《基因的分子生物学》答案：B2.下列属于典型长日照作物的是（）A.水稻B.玉米C.小麦D.棉花答案：C3.引种工作中长日照作物从高纬度向低纬度引种，会出现的典型性状表现是（）A.早熟B.晚熟甚至不能抽穗C.生长势大幅增强D.抗病性显著下降答案：B4.杂交育种过程中，哪一个世代是对产量等数量性状进行选择的关键世代（）A.F1代B.F2代C.F3-F4代D.F6代以后答案：C5.一般配合力的遗传基础是（）A.加性基因效应B.显性基因效应C.上位性基因效应D.互作效应答案：A6.下列作物中杂种优势利用不常用三系法的是（）A.水稻B.玉米C.小麦D.油菜答案：C7.诱变育种最突出的优势是（）A.可同时改良大量性状B.突变频率高、变异类型丰富C.不存在任何生物安全风险D.所有变异都能稳定遗传答案：B8.下列选择方法中，选择准确性最高的是（）A.一次混合选择B.多次混合选择C.系谱选择法D.集团选择法答案：C9.远缘杂交最常见的受精前障碍是（）A.杂种夭亡B.杂种不育C.花粉不能在异种柱头上萌发D.后代疯狂分离答案：C10.下列分子标记中属于共显性标记类型的是（）A.RAPDB.SSRC.AFLPD.ISSR答案：B四、判断说明题（共5题，每题4分，满分20分，判断正误2分，说明理由2分）1.自花授粉作物的自然授粉率低于1%，其品种群体的遗传组成是同质杂合的。答案：错误，自花授粉作物长期自交导致基因型纯合，其品种群体遗传组成是同质纯合的，群体内个体间基因型基本一致，个体内等位基因不存在杂合。2.杂交育种过程中，双亲的亲缘关系越远，杂交后代的杂种优势越强，就越容易选育出优良品种。答案：错误，亲本间遗传差异过大容易导致杂交后代出现严重的性状分离、结实率低、农艺性状差等问题，并非亲缘关系越远越容易选育出生产上可利用的优良品种。3.利用雄性不育系进行杂交制种时，恢复系的种植行比例必须严格大于不育系的种植行比例，才能保证制种产量。答案：错误，通常情况下恢复系的种植行比例小于不育系行比例，采用父母本行比2:8或者1:6的模式，在保证花粉供应充足的前提下最大化杂交种产出比例。4.分子标记辅助育种不需要进行任何田间表型鉴定就可以直接选出符合生产需求的新品种。答案：错误，分子标记选择只能针对少数已知的目标主效基因进行选择，作物产量、品质等大量数量性状受多基因和环境互作影响，仍然需要田间表型试验进行最终鉴定，不能完全替代常规育种流程。5.轮回选择技术只能用于异花授粉作物的群体改良，完全不能应用于自花授粉作物。答案：错误，通过加入雄性不育基因作为辅助工具，轮回选择技术同样可以在自花授粉作物中应用，实现群体的不断改良，聚合多个优良基因。五、简答题（共6题，每题10分，满分60分）1.简述单株选择法和混合选择法的优缺点差异。答：单株选择法的优点：可对每个当选个体的后代进行鉴定，有效区分可遗传的变异和环境引起的不遗传变异，选择效率高，选出的株系基因型纯合度高、群体整齐度好；缺点是需要严格的株行隔离和鉴定环节，工作量大，技术要求高，一次选择获得的变异材料少，容易导致遗传基础狭窄。混合选择法的优点：操作简便，不需要大量的试验小区，成本低，可同时保留大量变异个体，维持群体遗传多样性，不容易出现遗传漂变；缺点：无法对每个个体的后代进行遗传鉴定，环境引起的伪变异很容易被选入群体，选择准确性低，改良后的群体基因型杂合、整齐度差，育种周期更长。2.简述远缘杂交不育性的主要克服方法。答：第一，幼胚离体培养技术，在远缘杂交受精后幼胚败育之前，将未成熟的幼胚剥离出来在人工培养基上离体培养，直接获得杂种植株，克服幼胚夭亡问题；第二，染色体加倍技术，对不育的远缘杂种一代进行秋水仙素处理，使染色体加倍，形成异源多倍体，恢复减数分裂过程中染色体的配对能力，解决杂种不育问题；第三，回交法，将远缘杂交获得的F1作为母本，与栽培亲本作多次回交，逐步导入栽培亲本的遗传背景，改善杂种的育性，克服染色体配对紊乱问题；第四，延长杂种后代的生育期，通过改善栽培条件、分株繁殖等方式，让杂种逐代恢复育性。3.简述三系法杂交水稻亲本繁殖和杂交制种的基本技术流程。答：首先是雄性不育系的繁殖流程：在严格的隔离条件下，按照2:4的行比种植保持系和不育系，通过人工辅助授粉，让不育系接受保持系的花粉，收获的种子即为下一代不育系，保持系自交结实繁殖自身。其次是杂交种种子生产流程：在严格的隔离条件下，按照2:8到2:10的行比种植恢复系和不育系，通过花期调节、人工赶粉、赤霉素调节等技术措施保障不育系接受恢复系的花粉，从不育系上收获的种子即为生产用杂交种，恢复系自交结实繁殖自身。整个流程需要严格设置隔离带，防止外源花粉污染，定期去杂去劣，保障亲本和杂交种的纯度达到国家标准。4.简述分子标记辅助育种相比传统表型选择育种的技术优势。答：第一，选择时期不受限制，可在作物苗期对目标性状进行基因型选择，不需要等到性状成熟表达的生育期，大幅缩短育种周期；第二，选择准确性高，直接对控制目标性状的基因进行检测，完全避免环境因素对表型选择的干扰，选择准确率可达到100%；第三，可同时聚合多个目标基因，比如将多个抗病虫害基因、品质改良基因一次性聚合到同一个品种中，克服传统表型选择中多个抗性基因无法通过人工接种同时鉴定的难题；第四，可有效利用隐性基因资源，针对隐性控制的性状，分子标记可以在杂合世代直接鉴定出携带目标基因的个体，不需要等到纯合世代，减少回交改良的工作量。5.简述轮回选择技术的核心原理和应用价值。答：轮回选择的核心原理是通过多轮的杂交重组打破原有基因的连锁累赘，让群体内分散在不同个体中的有利基因不断发生重组和聚合，逐步提升群体中有利等位基因的频率，同时不会造成群体遗传多样性的大幅丢失，避免常规育种中遗传基础狭窄的缺陷。其应用价值主要体现在：改良异花授粉作物的综合群体，培育遗传背景丰富的基础育种群体，提升群体的一般配合力，针对产量、品质这类受多基因控制的数量性状进行定向改良，大幅提升后续从改良群体中选育出优良品种的概率，是现代作物群体改良的核心技术手段。6.简述当前作物育种行业面临的主要挑战和应对路径。答：当前面临的核心挑战包括：作物种质资源挖掘深度不足，大量野生近缘种的有利基因还未被有效利用，高产和优质、高产和多抗性状之间的协同改良难度大，全球极端气候频发导致品种稳产性下降，育种效率跟不上生产快速升级的需求。对应的应对路径包括：开展大规模种质资源基因组鉴定，精准定位控制优异性状的关键基因，整合分子标记辅助育种、基因编辑、全基因组选择等前沿生物技术和常规育种技术，构建规模化、标准化、流水线式的商业化育种体系，针对不同生态区的生产需求培育绿色高效的智能作物品种，实现作物产量、品质、抗性的协同提升。六、综合分析题（共1题，满分30分）某南方长江中下游稻区现有主栽杂交籼稻品种A，区试平均产量每亩680公斤，高产稳产、适应性广，但是稻瘟病抗性为感病级，稻米品质仅达到国家三级优质稻标准。现有一份普通野生稻资源B，对当地所有流行稻瘟病生理小种均表现出高抗，携带全新的广谱抗稻瘟病主效基因Pi-xx，还有一份地方传统籼稻品种C，米质达到国标一级，但是株型松散、产量低，每亩仅能达到420公斤，不抗稻瘟病。请设计一个完整的育种技术路线，利用上述三类材料培育出产量不低于对照品种A、米质达到国标二级以上、高抗所有当地流行稻瘟病小种的三系杂交稻新组合。答：完整技术路线分为五大