园艺植物育种学复习题及答案

园艺植物育种学复习题及答案第一部分名词解释1.园艺植物育种目标：指特定的自然栽培、经济和社会条件下，所要育成的新品种应具备的一系列优良性状的具体指标，是所有育种工作的核心导向，具备针对性、可行性、阶段性和多样性四大特征，覆盖产量、品质、抗性、成熟期、适应性等多个维度。2.种质资源：也叫遗传资源、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园艺植物类型，包括野生种、半野生种、地方品种、选育品种、人工创造的变异材料等，是所有育种工作的物质基础。3.简单引种：指园艺植物的原分布区与引入地区的生态条件差异较小，或者引入的植物种类本身适应性较广，不需要改变其遗传性，仅通过常规的栽培管理就能适应新环境并正常生长发育的引种方式。4.驯化引种：指原分布区和引入地区的生态条件差异较大，引入的植物种类必须通过遗传性的改变，逐步适应新的环境条件才能正常生长繁殖的引种方式，通常引种过程中需要对实生后代进行多代定向选择，筛选出适配新环境的变异单株。5.芽变：是体细胞突变的一种，发生在芽的分生组织细胞中，当变异的芽萌发长成枝条或者个体后，在性状上表现出与原品种类型明显差异的现象，是无性繁殖园艺植物新品种选育的重要变异来源。6.实生选种：指对园艺植物自然授粉产生的实生繁殖群体进行选择，从天然变异中选出优良单株，进而培育成新品种的育种方式，适用于能够产生大量实生后代的果树、花卉、蔬菜作物。7.一般配合力：指某一个自交系或者亲本品种和其他多个亲本杂交后，杂种后代某一性状的平均表现水平，由基因的加性效应决定，是能够稳定遗传给后代的可固定遗传效应，反映了亲本携带的有利基因位点的纯合程度。8.特殊配合力：指两个特定亲本杂交后，杂种后代的某一性状表现偏离双亲一般配合力预期平均值的部分，由基因的非加性效应（显性效应、超显性效应、上位性效应）决定，属于无法固定的非加性遗传效应，是杂种优势产生的核心遗传基础。9.远缘杂交：指植物分类学上不同种、属甚至亲缘关系更远的物种之间进行的杂交，可以突破种内基因库的限制，将不同物种的优良性状导入栽培种，是实现种质资源跨物种创新的重要技术手段。10.杂种优势：指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1代，在生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等多个性状上优于双亲平均值、甚至优于最优亲本的现象，是当前园艺作物商品化品种应用最广泛的类型。11.诱变育种：指利用物理、化学等人工诱变因素处理植物的种子、植株、花粉、愈伤组织等材料，诱发其产生基因突变，从变异群体中筛选出符合育种目标的优良单株，进而培育成新品种的育种方式，能够在短时间内创造出自然突变概率极低的新变异类型。12.倍性育种：指通过人为干预改变园艺植物的染色体倍性，创造出不同倍性的变异材料，进而筛选出符合育种目标的新品种的育种方式，包括多倍体育种和单倍体育种两大分支。13.雄性不育系：指园艺植物的雄性器官发育异常，无法产生有正常功能的花粉，但其雌性器官发育完全正常，能够接受外来正常花粉完成受精并正常结实的株系，是异花授粉作物实现低成本杂交制种的核心材料。14.分子标记辅助育种（MAS）：指利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记，在植物生长早期甚至DNA提取阶段就可以对目标基因型进行直接选择，无需等到目标性状完全表达即可筛选出携带优良基因的单株，大幅提升选择效率的现代育种技术。15.品种权：也叫植物新品种权，是由国家农业农村部、林业和草原局审批授权的知识产权，授予品种权人对授权新品种的排他性独占权利，未经品种权人许可，任何单位和个人不得为商业目的生产、销售该授权品种的繁殖材料，我国现行法规规定藤本植物、林木、果树的品种权保护期限为20年，其他园艺作物的保护期限为15年。第二部分核心考点填空题1.园艺植物育种目标的四大核心特性分别是针对性、可行性、阶段性、多样性，制定育种目标时需要优先满足当前产业的核心需求，同时适配未来3-5年的产业发展趋势。2.按照种质资源的来源分类，通常可以将其划分为本地种质资源、外地种质资源、野生种质资源、人工创造的种质资源四大类，其中本地种质资源是适应性最强、最容易直接利用的核心材料。3.种质资源的主要保存方式分为三大类：就地保存（在原生境建立自然保护区）、迁地保存（在资源圃中田间种植保存）、离体保存（在低温种质库中保存种子、花粉、试管苗，超低温保存条件下部分顽拗型种子的保存寿命可以达到50年以上）。4.影响引种成功的核心生态限制因子包括温度、光照、水分、土壤酸碱度、生物胁迫因子五大类，其中喜温园艺植物南种北移时最容易遭遇的低温伤害、长日照植物南种北移时的提前开花问题，都是引种过程中需要重点规避的风险。5.园艺植物选择育种的两大基本选择方法是单株选择法和混合选择法，其中单株选择法选择精度更高、获得的品种遗传纯度更高，但需要多代株系比较筛选，适合自花授粉作物和常异花授粉作物；混合选择法操作简便、不需要隔离单株留种，适合异花授粉作物的群体改良。6.芽变区别于其他变异的四大典型特性是嵌合性、多样性、重演性、稳定性，其中嵌合性是芽变最特殊的属性，常见的芽变嵌合体类型包括扇形嵌合体、周缘嵌合体、周缘区段嵌合体三大类。7.常规有性杂交育种的亲本选配四大核心原则：一是双亲的优良性状多、不良性状少，且性状互补；二是双亲的生态类型差异较大、地理起源较远；三是双亲的一般配合力高；四是亲本之一必须是本地的适应性优良的主栽品种。8.远缘杂交的三大核心障碍分别是杂交不亲和性（即不同物种授粉后无法完成受精过程）、杂种不育性（即获得的远缘杂交种子无法正常萌发、幼苗无法正常生长或后代完全不育）、杂种后代疯狂分离（即远缘杂交后代分离范围广、分离时间长、性状稳定速度慢）。9.杂种优势的三个常用度量指标分别是中亲优势（F1性状值超过双亲平均值的百分率）、超亲优势（F1性状值超过高值亲本的百分率）、超标优势（F1性状值超过当地主栽对照品种的百分率），育种生产中最具备实际参考价值的是超标优势。10.人工诱变育种中常用的物理诱变剂包括γ射线、X射线、紫外线、离子束、空间诱变环境等，其中60Co产生的γ射线是目前应用最广泛的物理诱变源，实际操作中通常选用半致死剂量（LD50）作为最适宜的诱变处理剂量，既能保证足够高的变异频率，又不会导致处理材料大规模死亡。11.诱导多倍体最常用的化学试剂是秋水仙素，其核心作用机理是能够在细胞有丝分裂中期抑制纺锤体的形成，让已经完成染色体复制的细胞无法完成后续的染色体分离和细胞质分裂，最终导致细胞内染色体数目加倍，园艺育种中常用的秋水仙素处理浓度范围为0.1%-0.3%，处理材料优先选择萌动的种子、茎尖分生组织、愈伤组织等分裂活跃的部位。12.园艺作物杂种优势利用的三大核心制种技术途径分别是利用人工去雄直接制种、利用雄性不育系制种、利用自交不亲和系制种，其中白菜、甘蓝等十字花科蔬菜中自交不亲和系的应用最为广泛，大幅降低了杂交制种的人工成本。13.雄性不育的四大遗传类型分别是细胞质雄性不育（CMS）、细胞核雄性不育（GMS）、核质互作雄性不育、环境敏感型雄性不育，其中核质互作雄性不育可以实现三系配套，即不育系、保持系、恢复系配套，是目前应用范围最广的雄性不育类型。14.单倍体育种的核心优势是能够快速获得纯合稳定的株系，常规杂交育种获得稳定纯合自交系至少需要连续自交6-8代，通过花药培养、小孢子培养获得单倍体后进行染色体加倍，仅需要2个世代就可以获得100%纯合的DH系，育种年限大幅缩短。15.我国园艺植物品种审定的法定程序依次为：育种者提出品种审定申请、提交特异性一致性稳定性（DUS）测试报告、完成2-3年的区域试验和1-2年的生产试验、品种审定委员会专业组初审、全体委员会终审、官方公告发布，通过审定的品种才可以在对应的适宜推广区域内合法商业化推广种植。第三部分核心考点简答题1.简述制定园艺植物育种目标的基本原则。答：制定育种目标需要严格遵循四大原则：第一，必须满足当前园艺产业的核心生产需求，优先解决产业中最突出的痛点问题，比如当前设施番茄生产中黄化曲叶病毒危害严重，就需要将抗TY病毒作为核心育种目标，而不是一味追求无关的特殊品质性状；第二，要充分兼顾目标性状的可行性，不能设置当前现有基因库资源和技术条件下完全无法实现的指标，比如要求鲜食番茄同时兼具20%以上的可溶性固形物含量和10000kg/667m²的超高产量，就超出了目前番茄种质资源的遗传潜力；第三，要兼顾目标的阶段性，根据产业的发展动态调整不同阶段的育种优先级，解决了抗病性之后再逐步提升风味品质指标；第四，要充分考虑不同消费群体的差异化需求，兼顾生产者、流通端、消费者三方的性状诉求，生产者要求易栽培、抗性强、产量高，流通端要求耐储运、货架期长，消费者要求风味好、外观佳、营养丰富，育种目标要实现三者的平衡。2.简述芽变选种和实生选种的核心区别。答：二者的区别主要体现在四个维度：第一，变异来源不同，芽变选种的变异来自体细胞的自然突变，是原有栽培品种的个别体细胞发生了可遗传变异，绝大多数芽变的综合性状和原品种高度一致，仅个别性状发生改良；实生选种的变异来自有性生殖过程中的基因重组，是天然异花授粉产生的实生后代发生的变异，后代变异幅度大，可能出现完全不同于原品种的全新类型；第二，适用作物不同，芽变选种仅适用于可以通过无性繁殖保持变异的无性繁殖园艺作物，比如果树、观赏花卉、薯类作物，对于只能用种子繁殖的一二年生蔬菜作物几乎无法应用；实生选种既适用于无性繁殖作物，也适用于有性繁殖的种子繁殖作物；第三，选育效率不同，芽变选种不需要经过多代分离纯化，发现优良芽变后通过无性繁殖即可直接鉴定其性状稳定性，育种周期短；实生选种的变异后代需要多代观察选择，淘汰分离单株，育种周期更长；第四，改良幅度不同，芽变选种属于对现有主栽品种的个别性状的小幅改良，不会完全改变原品种的综合性状；实生选种有可能筛选出突破原有品种所有性状局限的颠覆性新品种。3.简述远缘杂交不亲和的核心原因及对应的克服方法。答：远缘杂交不亲和的核心原因分为三个层面：一是花粉和柱头的识别不亲和，不同物种的花粉落到母本柱头上后，柱头的识别蛋白会拒绝异源花粉萌发，花粉管无法正常进入花柱；二是花粉管生长速度过慢，即使异源花粉萌发，花粉管长度不足，无法到达胚珠完成受精；三是受精后胚乳发育异常，即使精卵结合形成了合子，胚乳也会在发育中途解体，导致幼胚过早死亡，无法获得成熟的杂交种子。对应的克服方法包括：第一，采用媒介法，先选择和父本、母本亲缘关系都较近的中间物种做桥梁，先获得亲本和媒介种的杂交后代，再用该后代和目标父本杂交，大幅提升亲和性；第二，采用染色体预先加倍法，先将二倍体的亲本之一加倍成四倍体，再进行杂交，能够有效降低杂交的生殖隔离强度；第三，采用特殊的授粉处理，比如重复授粉、提前或延迟授粉、射线处理柱头、混合蒙导花粉授粉等，干扰柱头的识别机制；第四，胚拯救技术，在幼胚败育之前将尚未死亡的幼胚剥离出来，在无菌的人工培养基上进行离体培养，直接获得远缘杂交的幼苗，是目前克服远缘杂种幼胚败育最有效的技术手段。4.简述秋水仙素诱导多倍体的操作注意事项。答：秋水仙素诱导多倍体需要注意五大要点：第一，处理材料的选择，优先选择细胞分裂活跃的萌动种子、茎尖生长点、幼苗的子叶期生长点、愈伤组织等部位，分裂活跃度越高，染色体加倍的概率就越高，尽量不要选择已经完全停止分裂的成熟组织进行处理；第二，浓度和处理时间的精准控制，不同作物的耐受能力差异极大，通常蔬菜类作物的适宜浓度为0.05%-0.2%，果树类木本作物的适宜浓度为0.2%-0.5%，处理时间根据细胞周期时长调整，通常为6-72小时，要避免浓度过高、处理时间过长导致的材料大面积死亡，浓度过低、时间过短则无法实现染色体加倍；第三，处理环境的温度控制，处理期间环境温度控制在20-25℃最适宜，温度过低细胞分裂速度慢，秋水仙素作用效率低，温度过高会大幅提升秋水仙素的药害作用，造成处理材料坏死；第四，加倍后的嵌合体筛查，秋水仙素处理后并不是所有细胞都会实现染色体加倍，绝大多数获得的变异材料都是嵌合体，需要通过多次继代分离、形态鉴定、染色体计数等方式筛选出完全同质的多倍体材料，排除非加倍的二倍体嵌合部分；第五，后续的育性辅助改良，诱导获得的同源多倍体普遍存在育性大幅下降的问题，需要通过多次无性繁殖选择、混合授粉等方式逐步提升其育性，保障后续能够正常获得种子。第四部分综合论述题1.结合设施蔬菜产业的实际需求，论述如何通过多育种技术融合的方式选育综合性状优良的设施专用番茄新品种。答：选育设施专用番茄品种，需要结合设施生产的特殊环境特征，针对性整合多种育种技术，分五个步骤系统性推进：第一，定向收集筛选核心种质资源，优先收集三类核心材料：一是携带抗TY病毒、抗褪绿病毒、抗根结线虫等设施常见毁灭性病害基因的野生番茄种质，比如多毛番茄、醋栗番茄的抗性资源；二是设施内适应性强的地方传统番茄品种，具备耐弱光、耐低温、风味浓郁的优良特性；三是国内外已经审定的优良设施番茄骨干自交系，具备产量高、耐储运的优良性状，完成所有种质资源的全基因组重测序，明确所有抗性基因和品质基因的基因型，构建核心种质基因数据库。第二，通过远缘杂交结合分子标记辅助选择实现抗病基因的定向导入，