2026年作物学(作物遗传育种学基础)试题及答案

2026年作物学(作物遗传育种学基础)试题及答案2026年全国高等院校作物学专业硕士研究生招生统一考试（作物遗传育种学基础）试题及参考答案（适用专业：作物遗传育种、作物遗传资源学、分子设计育种，满分150分，考试时长180分钟）一、名词解释（共10小题，每小题3分，共30分）1.作物遗传驯化综合征参考答案：指野生作物在人工驯化过程中，为适配人类农业生产需求，协同演化出的一系列可稳定遗传的性状集合，是作物从野生类型转变为栽培类型的核心标识。典型性状包括落粒性丧失、株型紧凑直立、顶端优势减弱、穗粒数显著提升、种子休眠性减弱、生育期同步化等。2023年《自然·遗传学》发布的水稻驯化群体泛基因组研究证实，驯化综合征的表型变异由127个主效遗传位点协同调控，除已广泛报道的sh4、qSH1落粒性位点之外，新克隆的qPS1位点可同时调控穗型、落粒性、种子休眠3个性状，解释了驯化综合征性状间高度连锁的遗传基础。2.高通量表型组辅助选择参考答案：指依托无人机多光谱成像、地面激光雷达、植物CT扫描、根系原位监测等非破坏性高通量表型采集平台，对育种分离群体的全生育期100个以上农艺、生理、胁迫响应性状进行自动化采集，结合基因组数据开展联合选择的新型育种技术。相较于传统人工表型鉴定，其效率提升150倍以上，性状采集误差控制在3%以内，2024年国内小麦育种中通过表型组+基因组联合选择，将产量性状的预测准确率从62%提升至91%，大幅降低了大规模田间选择的人工成本。3.基因渐渗育种参考答案：指通过远缘杂交、染色体工程或者花粉介导的染色体片段导入技术，将作物野生近缘种、地方品种中的优良等位变异精准导入现代主栽品种的遗传背景中，在尽可能保留主栽品种优良农艺性状的前提下，拓宽栽培作物遗传基础的育种方法。当前生产上广泛应用的小麦抗白粉病基因Pm21、水稻抗白叶枯病基因Xa21均是通过基因渐渗育种从野生近缘种导入，截至2025年我国通过渐渗技术培育的主粮作物新品种累计推广面积突破32亿亩。4.泛基因组核心基因集参考答案：指某一作物全部种质资源的基因组集合中，所有种质共同携带的基因序列集合，通常占该作物全部基因总数的60%-80%，对应的是在物种进化过程中高度保守、调控物种基础生长发育性状的核心功能基因。与之对应的是存在于部分种质中的特有基因集，主要是调控特定抗逆、品质等特异性状的变异序列。2024年发布的包含3382份水稻种质的RISEv7泛基因组数据库，鉴定得到的核心基因集共28762个基因，占全部非冗余基因总数的72.1%，为水稻等位变异挖掘提供了完整的参考序列基础。5.杂种优势显性上位性互补假说参考答案：是2022年基于3000份水稻核心种质构建的12万份杂交后代群体的全基因组解析，完善后的新一代杂种优势形成机制假说。该假说认为杂种优势的形成并非单一的显性、超显性或上位性效应独立作用，而是双亲基因组中的显性优良等位变异叠加、不同位点的上位性互作效应正向累加的协同作用结果，其中显性效应的贡献占比约52%，上位性效应占比约31%，超显性效应占比约17%，该假说的提出将作物杂种优势的预测准确率从传统的60%左右提升至90%以上。6.光温敏雄性核不育系育性转换临界生态因子参考答案：指调控光温敏雄性核不育系育性发生从可育到不育、或者从不育到可育转换的最核心环境因子，不同作物的核心临界因子存在差异：水稻光温敏不育系的核心临界因子为日平均温度，临界温度区间通常为23.5℃-24℃，日长的辅助调控效应占比不足15%；而小麦光温敏不育系的核心临界因子为光照时长，临界光长区间为12h-12.5h，温度的辅助调控效应占比约22%。精准把控临界生态因子是两系法杂交种子生产安全性的核心前提。7.分子设计育种单倍型模块参考答案：指通过对大规模种质群体的基因组单倍型分析，将基因组上连锁遗传、共同调控同一类优良农艺性状的多个相邻等位变异位点整合形成的遗传模块。育种过程中可以直接筛选携带目标优良单倍型模块的材料，无需对每个位点单独进行标记鉴定，选择效率大幅提升。2025年我国构建的玉米全基因组单倍型图谱，共鉴定得到1249个覆盖全部主要农艺性状的优良单倍型模块，利用模块进行分子设计育种的周期较传统单位点选择缩短40%。8.作物抗逆生理标记辅助轮回选择参考答案：是改良传统轮回选择技术的新型育种方法，将作物在干旱、盐碱、极端温度等胁迫环境下的脯氨酸含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性等生理性状作为辅助选择标记，对育种群体进行多轮异交重组和定向选择，快速提升群体的抗逆性遗传增益。相较于仅依靠田间胁迫表型的传统选择方法，生理标记辅助的轮回选择每轮抗逆性的遗传增益从2.1%提升至8.7%，2024年中国农科院作科所利用该方法培育的耐盐碱玉米组合，在山东东营0.3%盐碱地条件下平均亩产达到623kg。9.染色体片段置换系参考答案：指通过多代回交结合分子标记辅助选择，将供体亲本的单个或者少数几个纯合染色体片段导入到受体亲本的遗传背景中，构建得到的覆盖全基因组的系列遗传材料。除了导入的目标片段存在差异之外，所有置换系的其余基因组背景完全一致，消除了遗传背景干扰，是进行QTL精细定位、基因功能验证、优良变异快速导入的核心遗传材料。目前水稻、小麦、玉米三大主粮作物均已构建完成覆盖全部种质资源代表基因型的染色体片段置换系群体。10.种子活力遗传改良潜势参考答案：指在不改变作物品种主要农艺性状、产量、品质表现的前提下，通过遗传改良能够提升的种子活力的最大潜力空间。主粮作物的种子活力属于典型的数量性状，广义遗传力介于58%-72%之间，通过聚合调控种子耐储性、萌发速率、低温萌发力的优良等位变异，可以将种子的耐储时长延长2-3倍，低温萌发率提升60%以上，适配当前作物精量穴播、免耕直播的轻简化栽培生产需求。二、填空题（共20个空，每空1分，共20分）1.2024年正式发布的水稻RISEv7版本泛基因组数据库，共鉴定得到____个非冗余SNP和Indel变异，其中经过功能验证的主效优良等位变异共1247个。（参考答案：1870万/18.7百万）2.小麦抗赤霉病主效基因Fhb7源自野生近缘种____，2025年我国携带该基因的审定小麦品种累计推广面积突破1200万亩。（参考答案：长穗偃麦草）3.当前我国玉米育种的核心杂种优势群划分体系中，国内自主选育的黄改系类群占全部骨干自交系的比例超过____，是支撑我国玉米品种稳产性的核心种质类群。（参考答案：40%）4.2025年农业农村部发布的最新《主要农作物品种审定标准》中，将优质稻的一等米质指标调整为整精米率≥60%、直链淀粉含量介于____之间，更加适配国内消费者的食用需求。（参考答案：14%-18%）5.作物远缘杂交中常采用____技术克服种间杂交的胚乳败育问题，大幅提升远缘杂交后代的获得效率。（参考答案：幼胚拯救）6.基于CRISPR-Cas12a的新型基因编辑工具相较于传统Cas9工具，可以同时实现多基因位点的同步编辑，编辑效率最高可以达到____，脱靶率降低90%以上。（参考答案：87%）7.第三次全国农作物种质资源普查与收集行动于2025年全面完成，累计新收集各类作物种质资源____份，极大丰富了我国作物种质资源储备库的遗传多样性。（参考答案：11.7万）8.细胞质雄性不育系“三系配套”育种中，保持系的核心基因型特征是不育基因为可育的隐性基因型，且不携带____基因。（参考答案：育性恢复）9.普通小麦是异源六倍体作物，其基因组包含A、B、D三个亚基因组，其中D亚基因组的遗传多样性最低，仅为A亚基因组的____左右，是当前小麦产量遗传改良的核心潜力挖掘方向。（参考答案：37%）10.2025年我国培育的多年生水稻品种多年生性已经提升至每茬亩产稳定超过500kg，在南部稻区免耕条件下可以连续种植____年无需翻耕播种，大幅降低种植成本。（参考答案：4-5）11.全基因组选择育种中训练群体的合适规模通常为育种群体总规模的15%-20%，才能保证预测准确率稳定在____以上。（参考答案：80%）12.作物杂种优势利用中，玉米的杂种优势强度最高，其F1代的产量通常比亲本自交系提升____。（参考答案：70%-150%）13.抗除草剂转基因大豆的目标基因cp4-epsps源自农杆菌的天然功能基因，2025年我国抗除草剂大豆品种的推广占比已经超过____。（参考答案：70%）14.油菜的杂种优势利用中，最稳定的细胞质雄性不育系统是波里马细胞质雄性不育系统，当前国内____以上的杂交油菜品种都利用该不育系统。（参考答案：90%）15.作物诱变育种中，最新的高能重离子束诱变相较于传统γ射线诱变，变异率提升3-5倍，诱变后代的稳定时间缩短____代。（参考答案：2-3）16.水稻产量构成三要素中，每穗粒数性状的广义遗传力最高，达到____，早期世代选择的效率最高。（参考答案：82%）17.2024年我国完成棉花的完整图泛基因组构建，鉴定得到的调控纤维长度的主效新位点共27个，为____品种培育提供了核心基因资源。（参考答案：长绒棉）18.抗褐飞虱主效基因____的抗虫谱覆盖95%以上的我国褐飞虱生物型，是当前水稻抗虫育种中应用最广泛的主效基因。（参考答案：Bph9）19.作物品质性状的遗传改良中，食用品质的感官评分的狭义遗传力约为45%，因此需要结合基因型选择和____感官鉴定才能保证选择的准确性。（参考答案：多年多点）20.2026年我国建成的全国作物育种大数据云平台，已经整合了超过____份各类育种材料的基因型、表型、环境型三维数据，实现了跨单位的育种资源共享。（参考答案：1200万）三、判断说明题（共5小题，每小题6分，共30分。要求先判断正误，再说明理由，判断错误该小题不得分）1.利用CRISPR-Cas9编辑得到的完全不含外源转基因片段、靶标位点产生的变异与自然突变完全一致的基因编辑作物，在我国2025年更新的监管体系下可以直接走常规农作物品种审定的绿色通道，无需开展转基因安全评价程序。参考答案：判断为正确。2025年农业农村部正式发布《基因编辑作物安全评价管理细则（修订版）》，明确规定完全没有外源基因插入、靶标位点产生的变异与自然突变或传统人工诱变产生的变异完全等效的基因编辑作物，不属于转基因监管范畴，直接纳入常规作物品种审定通道，相较于转基因作物的安全评价周期缩短80%，大幅加快了基因编辑优良品种的商业化推广速度。2.作物远缘杂交得到的F1代植株普遍存在不育现象，完全无法通过染色体加倍的方法恢复育性，因此远缘杂交只能通过多代回交的方法才能获得可育的后代材料。参考答案：判断为错误。不同物种间的远缘杂交F1代不育的核心原因是双亲的染色体来源不同，减数分裂过程中无法正常联会配对，产生的配子染色体数目不平衡。如果双亲的染色体倍性相同，通过秋水仙素等染色体加倍试剂对F1代植株进行染色体加倍，可以获得异源多倍体的可育后代，比如普通小麦就是通过二倍体的一粒小麦和二倍体的拟斯卑尔脱山羊草远缘杂交后染色体加倍形成的四倍体，再和二倍体的粗山羊草远缘杂交加倍形成的六倍体。此外生产上广泛应用的八倍体小黑麦就是小麦和黑麦远缘杂交后人工加倍形成的可育新物种。3.水稻杂种优势利用中的两系法相较于三系法，配组自由度大幅提升，理论上99%以上的正常水稻品种都可以作为两系不育系的恢复系，因此两系法培育杂交稻的效率远高于三系法，完全不存在制种风险。参考答案：判断为错误。两系法的不育系育性受光温条件调控，如果制种过程中孕穗期的温度低于不育系的临界转换温度，不育系会发生育性恢复，导致自交结实，严重降低杂交种子的纯度，给生产带来重大风险。2023年长江中下游稻区两系杂交稻制种过程中就出现了连续低温导致部分基地种子纯度低于国家标准的情况，因此两系法制种需要严格选择温度条件适配的基地，配套全程的温度监测保障体系，并非完全没有制种风险。4.作物种质资源收集的数量越多，育种利用的效率就越高，因此种质资源库的种质资源规模是衡量一个国家育种水平的核心指标。参考答案：判断为错误。作物种质资源的利用效率核心取决于种质资源的精准鉴定程度，如果仅仅收集资源没有完成基因型、表型、抗逆性的系统精准鉴定，育种家无法快速从海量资源中筛选出可用的优良变异，资源收集的数量再多也无法转化为育种优势。当前我国国家作物种质资源库保存的资源总量超过54万份，但是完成全基因组测序和多年多点精准表型鉴定的资源占比不足15%，后续的精准鉴定是提升种质资源利用效率的核心方向。5.全基因组选择育种技术可以完全替代传统的田间表型选择，后续育种过程不需要再进行任何田间表型鉴定就可以直接选育出符合生产需求的优良品种。参考答案：判断为错误。全基因组选择的性状预测准确率依赖于训练群体的规模和环境的匹配度，而作物的产量、适应性等性状的表达受到基因型×环境互作效应的强烈影响，不同生态区的气候、土壤、栽培管理条件差异很大，仅靠实验室的基因组预测结果无法完全精准预判材料在特定生产环境下的实际表现，必须经过多年多点的田间表型鉴定验证，才能筛选出真正适配生产需求的优良品种，因此全基因组选择是对传统田间选择的补充和提升，而不是完全替代。四、简答题（共6小题，每小题10分，共60分）1.简述作物群体改良中轮回选择技术的核心实施流程，以及分子标记辅助轮回选择相较于传统表型轮回选择的效率提升机制。参考答案：轮回选择的核心实施流程分为四个核心步骤：第一是基础群体构建，选择10-20个综合农艺性状优良、遗传差异大的亲本材料，通过双列杂交或者聚合杂交的方式构建基础群体，保证群体内的遗传变异足够丰富；第二是第一轮的异交重组，将基础群体内的所有单株统一种植，通过异交或者人工授粉的方式打破不良基因的连锁，实现优良变异的充分重组，混合收获所有单株的种子形成第一轮改良群体；第三是定向选择鉴定，从异交群体中筛选出携带目标优良性状的优异单株，对选中的单株进行抗性、品质、产量的精准鉴定，淘汰不符合要求的单株；第四是轮次迭代，将筛选得到的优异单株再次进行统一异交重组，进入下一轮的选择流程，通常经过3-5轮的循环就可以实现群体目标性状的持续定向改良。相较于传统表型轮回选择，分子标记辅助轮回选择的效率提升机制主要体现在三个方面：一是选择时间提前，不需要等到作物成熟后收获鉴定，在苗期就可以通过叶片提取DNA完成目标优良等位变异的标记鉴定，淘汰不含目标变异的单株，大幅减少田间种植的工作量；二是选择准确率大幅提升，不受环境条件的干扰，目标主效基因的选择准确率可以达到100%，避免传统表型选择中因为环境误差导致的漏选和误选；三是育种周期大幅缩短，传统表型轮回选择每完成一个轮次需要3-4年，而分子标记辅助的轮回选择在海南南繁加代的条件下，每轮周期只需要1.5-2年，相同时间内可以完成2倍以上的选择轮次，群体目标性状的遗传增益从传统的每轮2%-3%提升至每轮8%-12%，2024年中国农科院作科所开展的玉米耐旱群体分子轮回选择试验，仅用3轮选择就实现了群体耐旱性提升37.2%、平均产量提升21.7%的改良效果。2.简述作物遗传育种中双亲选配的核心原则，以及杂种优势强的杂交组合通常具备的遗传特征。参考答案：作物杂交育种中亲本选配的核心原则共有5项：第一是双亲的核心优良性状要尽可能互补，比如一个亲本产量高、抗性弱，另一个亲本产量中等、抗性强，杂交后代中就可以筛选出聚合高产和高抗性的优异单株；第二是双亲的遗传差异要足够大，属于不同的杂种优势群，保证后代的杂种优势强度足够高；第三是双亲的综合农艺性状要好，不能存在重大的缺陷性状，避免后代出现大量不符合生产需求的不良单株；第四是双亲的性状遗传力要高，尤其是核心目标性状的遗传变异丰富，早期世代就可以表现出明显的性状分离，提升选择效率；第五是双亲的适应性要适配目标种植区域的生态环境，保证选育出的品种能够适应当地的气候和土壤条件。杂种优势强的杂交组合通常具备三项核心遗传特征：第一是双亲基因组的纯合度非常高，双亲均为经过多代自交选育得到的纯合自交系，F1代的基因型100%为杂合状态，不会出现性状分离；第二是双亲基因组中的优良显性等位变异的重叠度低，互补性强，双亲各自携带的优良显性变异在F1代中全部叠加表达；第三是双亲基因组的上位性互作效应正向累加，没有负向的上位性抑制效应，基因组的遗传杂合性和互作效应的正向协同最大化，使得杂交F1代的生长势、产量、抗逆性等性状显著超过双亲。3.简述作物抗逆性遗传改良的主要难点，以及当前可以应用的针对性解决方案。参考答案：作物抗逆性遗传改良的核心难点主要体现在三个层面：第一是抗逆性状属于典型的复杂数量性状，通常由几十个甚至上百个微效基因协同调控，单个基因的效应很小，传统的杂交育种很难快速聚合多个微效优良等位变异；第二是抗逆性状的表型鉴定受到环境条件的影响极大，不同年份、不同地点的胁迫强度差异很大，表型数据的重复性差，选择的误差很高；第三是抗逆性状和产量性状之间普遍存在负相关效应，很多高抗逆的材料在正常环境下的产量很低，很难在改良抗逆性的同时不损失正常条件下的产量水平。对应的解决方案主要包括三个方面：第一是利用泛基因组技术和多组学联合分析，系统挖掘调控抗逆性状的主效和微效优良等位变异，开发对应的高通量分子标记，通过分子标记辅助选择快速聚合多个抗逆优良变异，解决多基因聚合效率低的问题；第二是建设标准化的抗逆表型鉴定平台，比如大田自动胁迫灌溉池、人工气候室、耐盐碱鉴定池等设施，精准控制胁迫条件的强度，保证多年多点的表型鉴定数据重复性稳定，大幅降低表型鉴定的误差；第三是通过基因编辑技术精准敲除抗逆性状和产量性状之间的负调控位点，打破抗逆性和产量的遗传连锁累赘，实现高抗逆性和高产性状的协同改良，2025年中国科学院遗传与发育生物学研究所通过编辑水稻的OsSOS1基因的上游负调控位点，培育出的耐盐碱水稻品种在0.6%的盐碱地条件下亩产突破450kg，正常大田种植条件下的产量和当前主栽高产品种没有显著差异。4.简述作物品种审定的核心流程，以及良种繁育过程中防止品种混杂退化的关键技术措施。参考答案：我国主要农作物的品种审定核心流程分为三个阶段：第一是预备试验，育种单位将选育出的稳定品系提交到对应生态区的品种审定委员会，开展为期1年的预备试验，筛选出产量、抗性、品质表现优于对照的品系进入正式区域试验；第二是区域试验和生产试验，品系需要在指定的10-15个不同生态试验点开展连续2年的区域试验，测定品系的适应性、产量、抗性、品质等核心性状，同时同步开展1年的大面积生产试验，验证品种在实际生产条件下的表现；第三是DUS测试，由农业农村部指定的测试机构开展品种的特异性、一致性、稳定性测试，确认该品种是区别于现有所有已知品种的新的稳定品种，所有测试全部达标之后，就可以通过品种审定，获得品种审定编号，进入商业化推广阶段。良种繁育过程中防止品种混杂退化的关键技术措施包括：第一是建立严格的隔离种植制度，不同的品种繁殖田块之间设置足够的隔离距离，异花授粉作物的隔离距离不小于500米，防止不同品种之间发生天然杂交导致的生物学混杂；第二是严格执行去杂去劣流程，在品种生长的不同关键时期，比如苗期、开花期、收获期，及时拔除田间的杂株、变异株和病劣株，保证种子的遗传纯度；第三是采用原原种、原种、良种的三级良种繁育体系，定期用纯度最高的原原种更新繁殖的种子，避免多代繁殖过程中发生的遗传漂变和自然突变导致的品种种性退化；第四是采用低温低湿的国家种质库储存核心原原种，定期取出少量种子进行扩繁，避免多代种植积累的变异导致品种的原有优良性状丢失。5.简述基因编辑技术在作物遗传育种中的核心应用场景，以及我国基因编辑育种产业化的最新进展。参考答案：基因编辑技术在作物遗传育种中的核心应用场景主要有四类：第一是定向改良主栽品种的个别缺陷性状，比如通过编辑水稻的Wx基因改良稻米的直链淀粉含量，提升稻米的食用品质，编辑小麦的TaSdr基因降低穗发