农业育种学试题及答案

农业育种学试题及答案参考答案第一部分名词解释参考答案1.种质资源：又称遗传资源，是指所有携带不同遗传基因的生物类型的总和，涵盖野生植物、栽培品种、人工创新的遗传材料等所有可用于作物育种研究的遗传载体，是作物育种工作的物质基础，其遗传多样性水平直接决定育种创新的上限。2.育种目标：指特定区域、特定生产周期内，根据农业生产的实际需求所制定的选育作物新品种的具体量化指标，是所有育种工作开展的核心导向，会随生产条件变化、市场需求升级、病虫害区系演变动态调整。3.生态适应性：指作物品种的性状表现与种植区域的生态环境（温度、光照、降水、土壤、病虫害发生规律等）的匹配程度，匹配度越高，品种的稳产性、种植安全性就越好，是新品种大面积推广的核心前提。4.选择育种：又称系统育种，是直接从现有的作物品种群体中筛选自然发生的优良变异单株，经过多代纯化、比较鉴定，最终培育出新品种的传统育种方法，是自花授粉作物最早期的品种改良手段。5.一般配合力：指某一个亲本材料与遗传背景差异较大的多个其他亲本杂交后，杂种后代在某一性状上的平均表现水平，由亲本基因组的加性效应基因决定，数值可稳定遗传，是评价自交系、恢复系育种利用价值的核心指标。6.远缘杂交：指分类学上不同种、属甚至亲缘关系更远的物种之间开展的有性杂交，可突破种内基因库的限制，将野生近缘种的抗病、抗逆等优异性状导入栽培作物，是拓展作物遗传基础的核心技术路径。7.杂种优势衰退：指异花授粉作物的F1代杂交种经过多代自交后，后代群体的基因型逐渐趋于纯合，原本由杂合基因型带来的产量、长势等优势性状逐代减弱，出现长势变弱、抗性下降、产量降低的现象。8.回交育种：指将具有目标性状的供体亲本与综合性状优良的轮回亲本杂交后，后代不断与轮回亲本重复回交，每一世代辅助筛选携带目标性状的单株，经过4-6代回交后即可培育出除目标性状外，其余遗传背景与轮回亲本完全一致的近等基因系的育种方法，是定向改良品种个别缺点的高效手段。9.诱变育种：指利用物理诱变剂、化学诱变剂处理作物种子、花粉、愈伤组织等材料，诱导基因组发生高频随机突变，从突变群体中筛选获得常规育种难以得到的新性状、新种质的育种技术，可有效创造新的遗传变异类型。10.杂种优势群：指根据不同自交系的遗传背景、配合力表现聚类划分的类群，来自两个不同杂种优势群的自交系相互杂交，产生的杂种优势显著高于同一类群内自交系间的杂交组合，是玉米等异花授粉作物杂种优势利用的核心理论基础。11.分子标记辅助育种：指通过检测与目标性状基因紧密连锁或直接对应的分子标记基因型，在作物生长早期即可精准判断单株是否携带目标基因，不用等待性状表型完全表达，大幅提升选择效率的育种技术，可实现对多基因、隐性基因的高效精准选择。12.品种审定：指由农作物品种管理机构组织相关领域专家，对经过区域试验、生产试验鉴定，性状表现符合育种目标、农艺性状稳定一致、适应性达标的新品种进行最终资质认定，认定通过的品种方可进入市场大面积推广种植的法定程序。13.原生质体融合：又称体细胞杂交，指通过酶解法去除不同物种植物细胞的细胞壁，获得无细胞壁的原生质体，通过PEG诱导或电融合的方式将两个异源原生质体融合，经过组织培养再生获得兼具两个物种遗传物质的杂种植株的技术，可克服远缘有性杂交的不亲和障碍。14.生理小种：指病原菌物种下分化出的，对特定作物抗病基因具有不同致病能力的类群，同一作物不同品种对不同生理小种的抗性表现存在显著差异，是作物抗病育种需要重点监测的核心生物因子。15.穿梭育种：指将处于分离世代的育种材料，在多个不同生态条件的育种地点间交替种植、连续选择，让育种材料在多个环境下经受不同生态压力、病虫害胁迫的筛选，最终培育出广适性强的作物新品种的育种方法。第二部分填空题参考答案1.外地引进种质资源、人工创造种质资源2.优质专用、抗逆抗病3.生态相似性原理、缩短4.遗传多样性5.优良6.F2（子二代）7.亲本的开花习性良好、易组配出强优势组合8.一般配合力、特殊配合力9.半致死剂量（LD50）10.抗虫11.果胶酶12.10、213.数量性状位点（QTL）14.2015.水平抗性第三部分单项选择题参考答案1.B2.B3.B4.C5.B6.C7.C8.B9.C10.B第四部分多项选择题参考答案1.ABC2.ABD3.BCD4.AB5.ABC第五部分简答题参考答案1.种质资源的核心作用主要体现在4个层面：第一，种质资源是所有育种工作的物质基础，任何新品种的性状改良都需要从已有种质资源中挖掘对应的优良变异基因，没有丰富的种质资源库支撑，育种创新就会成为无源之水；第二，种质资源的遗传多样性直接决定育种的潜力上限，拥有携带不同抗病、抗逆、优质基因的多样性种质，才能应对不断演变的病虫害生理小种、气候变化、市场需求变动；第三，突破性育种成果的取得往往依赖关键种质资源的利用，比如我国杂交水稻的成功推广，核心就是发现了野生稻的天然雄性不育野生株种质，才实现了三系配套的技术突破；第四，种质资源也是生物学基础研究的核心材料，可用于解析重要农艺性状的遗传调控机制，为分子设计育种提供基因元件。2.单株选择法的优势：第一，选择效果精准，可对单株的性状进行系统的鉴定，能将遗传变异稳定的优良单株全部筛选出来，选择效率高；第二，可通过系谱记录追踪每一个单株的亲缘关系，后续可针对不同来源的优株进行性状对比，淘汰遗传背景相似的材料；缺点是技术操作复杂，需要占用较多的试验田，工作量大，且在分离世代针对异花授粉作物使用时，容易导致群体遗传基础快速狭窄，遗传多样性下降。混合选择法的优势：第一，操作简单，工作量小，不需要单株收获脱粒，可在短时间内处理大规模育种群体；第二，能够保留群体的遗传多样性，避免群体遗传背景快速纯合，可通过多代自然选择逐步淘汰适应性差的个体；缺点是选择的精准度低，无法对单株的基因型进行鉴定，容易将大量表型为显性杂合的单株也选入群体中，后续种植后代还会出现大量性状分离。适用场景上，单株选择法更适合自花授粉作物、遗传力高的性状的选择，比如水稻的株高、小麦的穗型等性状改良；混合选择法更适合异花授粉作物的群体改良、遗传力较低的产量等数量性状的筛选，以及地方品种的提纯复壮工作。3.作物杂种优势的表现有4个核心特点：第一，杂种优势表现的普遍性，几乎所有的作物开展异源亲本杂交后，杂种F1代都会在长势、产量、适应性等方面表现出不同程度的优势，只是不同组合间的优势强弱差异较大；第二，杂种优势表现的复杂多样性，不同性状的杂种优势表现水平不一致，通常营养生长相关的性状优势最强，产量性状次之，品质性状的杂种优势变异幅度最大，甚至会出现负向杂种优势；第三，杂种优势的衰退性，杂种F1代的杂合基因型经过多代自交后，后代的杂种优势会逐代下降，最终趋于消失，因此生产上的杂交种必须年年制种，不能留种；第四，杂种优势表现的环境依赖性，同一杂交组合的优势强弱会随种植地点的生态环境、栽培管理条件变化发生显著改变，只有在适宜的种植区域，才能充分发挥杂种优势的增产潜力。4.转基因育种技术的完整操作流程分为5个核心节点：第一，目标基因的克隆与功能验证，通过图位克隆或者转录组测序技术获得控制目标性状的功能基因，在模式植物中完成功能验证，明确基因的表达调控模式；第二，表达载体构建，将目标基因插入到具备启动子、筛选标记、终止子等元件的表达载体上，构建完成适合植物转化的重组质粒；第三，遗传转化操作，通过农杆菌介导法或者基因枪轰击法，将携带目标基因的载体导入作物的受体细胞（愈伤组织、幼胚等）中；第四，阳性转基因植株的筛选与鉴定，通过抗性筛选、分子标记检测、目标性状表型鉴定，筛选出阳性单拷贝、目标性状正常表达、其余农艺性状没有发生变异的转基因株系；第五，安全评价与品种培育，按照国家转基因生物安全管理要求完成安全评价试验，明确转基因材料的环境安全与食品安全达标后，将转基因材料作为育种中间材料，通过常规杂交转育培育出可商业化应用的作物新品种。第六部分论述题参考答案1.构建黄淮麦区高产优质多抗广适小麦育种技术体系，核心要匹配黄淮麦区的生产痛点：黄淮麦区占我国小麦总产量的60%以上，生产上面临条锈病、白粉病、赤霉病多种病害叠加，干热风、倒春寒等逆境频发，同时需求端要求小麦兼顾加工品质，还需要适应轻简化、机械化生产需求。技术体系核心思路是构建“性状精准鉴定+分子标记辅助选择+多点生态筛选”的全链条育种体系，关键操作要点包括：第一，搭建多元化的育种骨干亲本群体，系统收集黄淮麦区历年主栽品种、国外引进的抗源种质、国内优质专用小麦种质、人工创制的诱变新种质共计300份以上，完成所有亲本的全基因组重测序，明确每个亲本携带的抗白粉病Pm21、抗条锈病YrLK19、抗赤霉病Fhb1、抗穗发芽等关键优良基因的分布情况，按照性状互补的原则构建200个以上规模化杂交组合，避免亲本遗传背景同质化；第二，建立高效加代选择体系，正常种植季节在黄淮本地开展表型筛选，冬季到云南元谋开展小麦南繁加代，18个月完成3个分离世代的选择，F2代就利用开发好的目标基因功能分子标记，对杂种群体进行高通量基因检测，快速筛选出聚合了3个以上抗病基因、2个以上抗逆基因的优良单株，淘汰90%以上不含目标基因的单株，大幅减少后续田间种植的工作量；第三，搭建多逆境胁迫人工筛选平台，在育种基地建设人工接种抗病鉴定圃，每年人工高压接种小麦条锈病、白粉病、赤霉病优势生理小种，完全淘汰发病的株系，同时建设人工模拟倒春寒、干热风胁迫设施，针对性筛选抗逆性达标的株系，避免在自然正常环境下筛选出的品种抗逆性不达标；第四，开展多年多点生态筛选，将进入产量鉴定阶段的株系，同时在黄淮麦区的河北、河南、山东、安徽等不同生态区设置15个以上鉴定试点，连续开展2年以上的多点试验，让育种材料在不同的土壤、气候、病害压力下经受筛选，只有在所有试点都比对照主栽品种增产5%以上、品质指标达到国家强筋或中筋小麦标准的株系，才能进入后续的区域试验环节；第五，完善育种数据数字化管理体系，对所有育种材料的基因型数据、多年多点表型数据、品质测定数据进行整合分析，利用基因组选择模型对后代的产量、品质性状进行提前预测，进一步提升育种选择的精准度，最终培育出综合性状远超现有主栽品种的小麦新品种。2.杂交水稻制种的花期相遇是指母本与父本的盛花期重合度达到80%以上，保证母本开花阶段父本有充足的花粉供应，是实现制种高产的核心前提。其核心判断方法有三类：第一，叶龄余数判断法，从秧苗返青后每5天固定对父母本的主茎叶片数进行定点调查，绘制父母本的叶龄发育动态曲线，根据品种对应的总叶片数计算距离抽穗的剩余叶片数，生产上通常要求父本的叶龄余数比母本多0.5-1片，后期花期就能完全相遇；第二，有效积温计算法，根据父母本从播种到抽穗所需要的大于10℃的有效累积温度，从播种后每日记录田间的实际气温，累加计算距离目标抽穗期还需要的有效积温，判断父母本的发育进度差；第三，幼穗剥查法，在预计抽穗前25-30天，选取有代表性的植株剥开幼穗观察发育阶段，水稻幼穗分化分为8个时期，通常要求父本的幼穗分化发育进程比母本早1个时期，就能保证花期完全相遇。针对花期预测发现的发育进度偏差，对应的调控技术体系包括：首先是前期栽培调控措施，对发育偏快的亲本，通过提前耕层断根、增施氮肥的方式延缓其生长速度，对发育偏慢的亲本，通过追施速效氮肥、科学灌溉的方式促进生长，田间控水晒田的过程中，优先晒发育偏快的亲本；其次是生长调节剂调控措施，当花期偏差在3天以内时，对发育偏慢的亲本喷施15-20g/亩的赤霉素促进其抽穗，对发育偏快的亲本喷施300mg/L的多效唑溶液抑制其生长，调节效果可达到5-7天；最后是花期应急调整措施，如果父母本花期偏差超过7天，可将发育偏快的亲本割掉已经长出的穗子和上部叶片，通过促发新生分蘖的方式重新调整抽穗期，最多可调整10天以上，通过多层级的调控手段，完全可以保证制种田父母本花期相遇的达标率在98%以上。第七部分综合分析题参考答案整套技术路线的核心思路是采用回交育种结合分子标记辅助选择技术，将IRBLz5中的Pi9广谱抗稻瘟病基因精准导入现有骨干恢复系R998的遗传背景中，在保留R998所有原有优良性状的前提下，改良其稻瘟病抗性，再通过测配筛选出符合要求的强优势杂交组合，具体操作环节要点如下：第一，亲本杂交与正向回交转育环节：以骨干恢复系R998作为轮回亲本，以携带Pi9基因的抗源材料IRBLz5作为供体亲本，配置杂交组合，获得F1代杂交种子，种植F1代单株后，选择真实杂合的单株与轮回亲本R998进行回交，获得BC1F1代种子；种植BC1F1代群体共2000株左右，在苗期采用Pi9基因的功能分子标记对所有单株进行检测，筛选出携带杂合Pi9基因的阳性单株，淘汰所有不含目标基因的单株，将阳性单株全部种植到大田，后期在田间选择农艺性状与R998相似程度最高的100个单株，分别与轮回亲本R998进行第二次回交，获得BC2F1代种子；按照同样的分子标记筛选+表型筛选的流程，完成4代连续回交，获得BC4F1代群体，此时后代的遗传背景与轮回亲本R998的相似度已经超过98%，基本保留了R998所有的优良性状。第二，恢复系抗性纯合与表型鉴定环节：种植BC4F2代分离群体共3000株，苗期同样采用分子标记检测，筛选出携带纯合Pi9基因的单株，淘汰所有杂合和阴性单株，将筛选获得的200个纯合阳性单株全部种植在稻瘟病人工接种鉴定圃中，人工接种当地所有流行的稻瘟病生理