作物育种学各论试题库答案版

作物育种学各论试题库答案版一、名词解释（共25题，每题3分，合计75分）1.水稻三系配套杂种优势利用答案：指水稻细胞质雄性不育系（A系）、保持系（B系）、恢复系（R系）三者共同组配形成杂种优势利用体系的技术模式，其中不育系花粉败育无法自交结实，依靠保持系授粉繁殖后代仍保持完全不育特性，恢复系与不育系杂交后子代育性恢复可正常自交结实，且F1代具备明显杂种优势用于大田生产。我国1973年率先完成籼型杂交水稻三系配套，是全球首个大面积应用水稻杂种优势的国家，该技术体系推广后带动全国水稻平均单产提升20%以上。2.小麦半矮秆育种答案：指以株高60-85cm为核心育种目标，利用Rht1、Rht2等矮秆主效基因改良品种抗倒伏能力、提升收获指数的小麦育种方向，我国20世纪60年代后通过引进日本“农林10号”矮源，结合国内地方品种优良性状选育出一批半矮秆高产品种，将小麦收获指数从传统高秆品种的0.3左右提升至0.45以上，品种产量潜力整体提升40%以上，彻底解决了传统高秆小麦高肥水条件下极易倒伏减产的行业痛点。3.玉米自交系二环系答案：指从两个遗传基础纯合的优良自交系组配的单交种后代中，经过6-8代连续自交、单株严格选择筛选得到的新自交系，该类自交系聚合了两个亲本自交系的优良性状，遗传纯合速度快，一般自交5代即可达到98%以上的纯合度，配合力普遍高于常规地方品种选育得到的自交系，是当前我国玉米育种中选育优良自交系的最主要途径，占现有主推玉米自交系来源的70%以上。4.棉花无腺体低酚育种答案：指以培育种子棉酚含量低于0.02%为核心指标的专用棉花育种方向，传统陆地棉品种棉籽腺体中棉酚含量普遍达到1%以上，存在较强生物毒性，无法直接作为畜禽饲料或食用，低酚棉品种可实现棉籽榨油后剩余的高蛋白棉饼直接应用于食品加工领域，棉籽蛋白资源利用率从传统的不足10%提升至90%以上。我国1992年由中国农科院棉花研究所育成的中棉所13是国内首个年推广面积突破100万亩的低酚棉品种。5.甘蓝型油菜双低育种答案：指选育菜籽油中芥酸含量低于1%、榨油后饼粕中硫代葡萄糖苷含量低于30μmol/g的优质油菜品种，普通油菜品种芥酸含量高达40%以上，大量摄入会加重人体心血管代谢负担，高硫苷饼粕直接饲喂畜禽会引发甲状腺代谢紊乱，双低油菜品种实现了菜籽油脂肪酸组分符合健康食用标准、副产物菜饼可直接作为畜禽蛋白饲料，我国当前双低油菜品种覆盖率已达95%以上，优质油菜产业产值较传统油菜提升60%。6.大豆光周期生态适应性育种答案：针对大豆是典型短日照作物、不同熟期类型品种对光周期敏感度差异极大的特性，选育适配不同纬度种植区域的专用大豆品种，我国从北纬18°的海南三亚到北纬53°的黑龙江漠河均有适配的主栽大豆品种，是全球大豆生态类型最丰富的国家，不同熟期组大豆品种的全生育期时长跨度从70天到180天，适配不同区域的耕作制度需求。7.水稻光温敏雄性不育系答案：指由细胞核隐性不育基因控制、育性受光照时长和环境温度双重调控的水稻不育系，在长日照（光照时长≥14h）、环境温度≥23.5℃的条件下表现为完全雄性不育，可用于杂交水稻制种生产F1代种子；在短日照（光照时长≤12.5h）、环境温度≤22℃的条件下育性完全恢复，可通过自交繁殖不育系种子，无需专门的保持系即可完成不育系繁育，是两系法杂交水稻的核心核心种质材料。8.小麦抗赤霉病生物技术育种答案：指通过基因编辑、分子标记辅助选择等技术将来自苏麦3号、望水白等抗赤霉病种质中的Fhb1、Fhb2等主效抗病基因导入高产主栽小麦品种，定向改良品种赤霉病抗性的育种技术体系，传统常规育种方法选育抗赤霉病品种效率低、周期长达10年以上，分子标记辅助选择技术可在苗期实现对抗病单株的精准筛选，育种效率提升3倍以上，我国当前已育成多个携带Fhb1基因的高抗赤霉病小麦品种在长江中下游麦区大面积推广。9.玉米籽粒机收品种选育答案：指以选育收获期籽粒含水量降至25%以下、破碎率低于5%、产量不低于现有主推品种的机收专用玉米品种为目标的育种方向，我国传统玉米品种收获期籽粒含水量普遍高于35%，人工收获成本高、籽粒晾晒损耗大，籽粒机收品种可实现玉米生产全程机械化作业，每亩生产成本降低120元以上，当前我国黄淮海、东北春玉米区的籽粒机收品种覆盖率已突破60%。10.棉花抗虫转基因育种答案：指将人工改造后的Bt苏云金杆菌杀虫蛋白基因导入陆地棉基因组，使棉花植株整个生育期均可表达对棉铃虫有毒性的杀虫蛋白，从而达到高抗棉铃虫效果的育种技术，我国1997年开始推广国产转基因抗虫棉，2000年之后国产抗虫棉品种市场占有率超过95%，棉铃虫防治农药用量减少80%以上，每亩植棉成本降低150元以上。二、填空题（共30空，每空1分，合计30分）1.我国水稻育种的三次核心突破分别是20世纪50年代的矮化育种、70年代的三系法杂交水稻配套、90年代以来的两系法杂交水稻与超级稻育种，每次突破均带动水稻单产提升20%以上。2.我国四大优势小麦主产区分别是黄淮冬麦区、北部冬麦区、长江中下游冬麦区、东北春麦区，其中黄淮冬麦区种植面积占全国小麦总种植面积的60%以上，是我国最大的小麦产区。3.我国玉米5大核心杂种优势群分别是瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群、P群，当前国内90%以上的主推玉米杂交种的亲本均来自这5个类群。4.我国大豆根据品种光周期适应性差异共划分为12个熟期组，其中黑龙江省种植的春大豆品种主要集中在00-Ⅲ熟期组，黄淮海夏大豆主栽品种主要属于Ⅲ-Ⅴ熟期组。5.我国油菜主产区分为长江流域冬油菜区、西北春油菜区、东北春油菜区，其中长江流域冬油菜区种植面积占全国油菜总种植面积的90%以上。6.水稻理想株型育种的核心指标是分蘖数12-15个、有效穗数18-22万/亩、株高90-110cm、上部3片功能叶直立、穗粒数200粒以上，该株型模式由我国育种学家杨守仁先生率先提出。7.小麦条锈病是我国小麦生产中危害最严重的真菌病害，当前生产上广泛应用的Yr5、Yr15等全生育期抗条锈病基因具备持久抗性，可抵御当前所有流行的条锈病生理小种侵染。8.玉米杂交种的发展历经了农家品种、品种间杂交种、顶交种、双交种、单交种5个阶段，我国1978年之后实现了单交种的全面普及，当前玉米杂交种覆盖率稳定在98%以上。9.我国棉花栽培种98%以上为陆地棉，海岛棉（长绒棉）仅在新疆南疆地区少量种植，占总植棉面积的2%左右，长绒棉纤维长度可达到38mm以上，适配高端纺织品生产需求。10.中国农科院培育的中棉所12是我国累计推广面积最大的棉花品种，最高年种植面积达到1700万亩，累计推广超过3亿亩，实现了丰产、优质、抗枯萎病、耐黄萎病性状的聚合改良。三、简答题（共12题，每题10分，合计120分）1.简述我国水稻矮化育种的核心成就与关键遗传基础。答案：我国是全球最早实现水稻矮化育种突破的国家，1956年广东省农业科学院在华南农家高秆品种“南特号”的自然变异群体中筛选得到矮秆突变株“矮脚南特”，是全球首个用于大面积生产的矮秆水稻品种，后续国际水稻所利用我国提供的“低脚乌尖”矮源育成IR8，被全球农业界称为“奇迹稻”，掀起了全球水稻生产的第一次绿色革命。该技术的核心遗传基础是水稻第1染色体上的半矮秆基因sd1的隐性突变，该基因突变后会抑制赤霉素合成通路中GA20氧化酶的活性，在不影响植株整体生物量正常积累的前提下，将株高从传统高秆品种的120-150cm降至70-90cm，大幅提升品种抗倒伏能力，同时将收获指数从传统品种的0.3左右提升至0.5以上。我国矮秆品种全面推广后，全国水稻平均单产从1949年的1890kg/hm²提升至1970年的3300kg/hm²，涨幅达74.6%，该成就为后续杂交水稻育种奠定了核心的矮秆遗传背景，当前我国所有主栽水稻品种均携带有sd1矮秆等位基因。2.简述我国小麦杂种优势利用的研究进展与当前产业应用瓶颈。答案：我国小麦杂种优势利用研究始于20世纪60年代，先后探索了细胞质雄性不育三系法、化学杀雄两系法、光温敏雄性不育两系法三类技术路径，当前已培育出一批增产10%-15%的强优势杂交小麦组合，在黄淮海麦区、新疆麦区示范种植产量可达9000kg/hm²以上。当前产业应用的核心瓶颈主要包括三点：一是小麦杂交制种效率偏低，常规杂交小麦制种产量仅为1500kg/hm²左右，制种成本高，农户购买种子的投入是常规小麦种子的5-8倍，性价比优势不足；二是强优势组合选育难度大，小麦基因组庞大复杂，杂种优势幅度普遍低于水稻和玉米，多数组合的增产幅度难以覆盖种子成本溢价；三是制种纯度难以保障，小麦开花期遇连续阴雨天气极易出现自交结实混杂的问题，影响杂交种大田表现。当前国内科研团队正通过基因编辑技术创建新型显性核不育体系，有望在未来3-5年内大幅降低杂交小麦制种成本，推动杂交小麦实现产业化推广。3.简述我国玉米地方种质“旅大红骨”类群的形成特点与育种利用价值。答案：旅大红骨种质是我国育种家自主驯化选育的核心玉米种质类群，起源于辽宁丹东地区的农家品种“旅大红骨”，经过多代系统选育培育出丹玉1号、丹玉6号等一批优良品种，后续选育出丹340、E28等代表性优良自交系，是完全由我国自主培育的核心杂种优势群，完全不同于源自欧美种质的瑞德群、兰卡斯特群，拓展了我国玉米种质的遗传基础。该类群种质的突出特点是农艺性状优良、抗倒性强、适应性广、配合力高，组配的杂交种普遍具备高抗大斑病、茎腐病的特性，我国上世纪80-90年代推广面积最大的丹玉13杂交种就是利用旅大红骨群自交系E28和Mo17组配育成，最高年种植面积超过3000万亩，当前国内大量主栽玉米品种的亲本中均含有旅大红骨种质的血缘，累计覆盖推广面积超过20亿亩，为我国玉米单产提升作出了不可替代的贡献。4.简述我国双低油菜育种的核心技术难点与突破路径。答案：双低油菜育种的核心技术难点在于，低芥酸性状和低硫苷性状均为隐性多基因控制，常规杂交育种很难在短时间内同时将两个性状聚合，同时双低性状往往与高产、高抗逆性状存在遗传连锁累赘，早期培育的双低品种普遍存在产量低、抗病性差的问题。我国育种家通过建立小样本品质近红外快速检测技术、分子标记辅助背景选择技术，在杂交后代分离世代早期就对单株的芥酸、硫苷含量进行精准筛查，大幅提升了选择效率，同时通过聚合杂交将双低性状与国内高产甘蓝型油菜品种的优良基因重组，先后育成了中双9号、华油杂62等一批双低高产高抗品种，产量比早期进口双低品种提升30%以上，打破了国外双低油菜品种的技术垄断。四、论述题（共2题，每题65分，合计130分）1.结合我国三大粮食作物育种发展70年的历程，分析水稻、小麦、玉米育种目标的演变逻辑与当前核心攻关方向。答案：新中国成立70余年来，我国作物育种目标始终围绕不同阶段的国民经济发展需求动态调整，整体历经了“解决温饱需求的单一高产导向阶段”“解决供给短缺的高产优质并重阶段”“面向农业绿色转型的绿色高效全产业链适配阶段”三个核心发展阶段，不同作物的育种目标演变既存在共性特征，也根据作物自身的产业特性形成了差异化的攻关路径。从水稻育种目标演变来看，上世纪50年代我国人均粮食占有量仅为209kg，全国水稻平均亩产不足130kg，因此育种的唯一核心目标就是高产，通过矮化育种将产量大幅提升后，70年代进一步研发杂种优势利用技术，三系杂交稻品种产量比常规矮秆品种再提升20%以上，基本解决了全国人民的稻米供给问题。进入90年代，我国稻米供给实现总量平衡后，消费端对优质籼米、香米的需求快速提升，育种目标转向高产与优质并重，培育出一批产量不低于杂交稻、米质达到国标二级以上的优质稻品种，解决了长期以来“高产不优质、优质不高产”的矛盾。当前我国水稻育种的核心攻关方向主要集中在三个领域：一是培育耐盐碱水稻品种，适配全国1亿亩以上的滨海盐碱地、内陆盐碱地的水稻种植需求，目标实现耐盐碱水稻亩产稳定在400kg以上，拓展水稻种植边界；二是培育绿色轻简化水稻品种，实现品种高抗稻飞虱、稻瘟病，肥料利用率提升20%以上，大幅减少农药化肥用量，降低水稻种植的环境成本；三是培育专用功能水稻品种，包括低谷蛋白水稻、高抗性淀粉水稻、富硒香米等品种，适配特殊人群的健康消费需求，提升水稻产业的附加值。从小麦育种目标演变来看，上世纪50年代我国冬小麦主产区亩产普遍不足100kg，育种学家赵洪璋先生育成的碧蚂1号品种最高年种植面积突破9000万亩，将北方冬麦区小麦亩产提升至150kg以上，首次实现了小麦品种的大面积统一推广。上世纪80年代之后，小麦育种目标在高产的基础上逐步加入了加工品质改良的要求，过去我国小麦品种普遍面筋强度低，无法制作优质面包、面条，通过引进国外优质种质资源育成的一批强筋、中筋优质小麦品种，实现了国产优质麦基本自给，结束了高端专用小麦完全依赖进口的历史。当前我国小麦育种的核心攻关方向聚焦于产业痛点的定向突破：一是高抗赤霉病小麦品种选育，赤霉病是长江中下游麦区、黄淮南部麦区的首要病害，不仅会造成小麦大幅减产，病菌产生的呕吐毒素还会严重威胁食品安全，通过基因编辑、分子标记辅助选择技术聚合多个抗赤霉病主效基因，培育出在自然发病条件下病穗率低于5%的高抗品种，是当前小麦育种的首要任务；二是节水小麦品种选育，黄淮冬麦区是