2026年农学(作物育种学基础理论)试题及答案

2026年农学(作物育种学基础理论)试题及答案一、名词解释（每题3分，共30分）1.作物泛基因组育种2.全基因组选择育种3.显性核不育复等位基因系统4.作物驯化综合征5.半同胞家系轮回选择6.CRISPR/Cas9靶点脱靶效应7.光温敏不育系育性转换临界值8.种质资源核心子集9.杂种优势群10.分子设计育种二、填空题（每空1分，共20分）1.截至2025年底，我国国家作物种质资源长期库正式入库保存的各类农作物种质资源总量已突破____万份，位列全球第____位，涵盖粮食、经济、园艺等28类作物近2000个物种。2.普通栽培小麦的染色体组构型为____，体细胞染色体数2n=____，基因组总大小约为____Gb，是目前已知染色体组规模最大的主粮作物之一。3.作物杂种优势形成的三大经典遗传假说分别为____、____和____，2020年以来通过多组学联合分析证实，非等位基因的上位性互作是作物产量杂种优势形成的核心调控机制。4.CRISPR/Cas9基因编辑系统中，负责识别靶序列的核心元件是____，靶位点下游必须存在的保守识别序列简称____，常规编辑系统的该保守序列碱基组合为____。5.两系法杂交水稻的光温敏核不育系核心育性特征为：在____的环境条件下表现完全雄性不育，用于杂交制种；在____的环境条件下表现雄性可育，用于不育系自身繁殖。6.作物远缘杂交需要突破的三大技术瓶颈依次为____、____和____。7.种质资源引种的生态相似性原理四大核心生态因子包括____、光照时长、降水节律和____。三、单项选择题（每题1分，共20分）1.下列性状中，不属于作物驯化综合征典型性状的是（）A.种子落粒性显著降低B.茎秆匍匐生长C.种子休眠性适度减弱D.收获指数显著提升2.全基因组选择育种的预测准确性与下列哪个因素呈负相关关系（）A.基因组标记密度B.参考群体样本规模C.目标性状的狭义遗传力D.待选育种材料与参考群体的世代间隔3.我国2024年获批的首批基因编辑商业化作物是（）A.高油酸大豆和抗白粉病小麦B.抗褐飞虱水稻和高油酸油菜C.高维生素C番茄和抗除草剂玉米D.糯玉米和抗螟虫甘蔗4.下列种质资源保存方式中属于异位保存范畴的是（）A.野生稻原生境保护区B.多年生果树田间基因库C.野生近缘种原生境保护点D.天然草原野生牧草保护带5.普通小麦远缘杂交中，常用的可有效促进普通小麦与近缘属偃麦草杂交亲和性的桥梁亲本是（）A.中国春B.豫麦34C.济麦22D.扬麦156.下列哪种杂种优势利用模式不需要人工去雄即可实现大规模杂交制种（）A.玉米人工去雄杂交种B.棉花人工去雄杂交种C.玉米单交种人工辅助制种D.水稻光温敏两系杂交种7.用于构建作物杂种优势群的分子标记技术中，准确度最高、覆盖基因组范围最广的是（）A.SSR标记B.SNP芯片标记C.RAPD标记D.AFLP标记8.自花授粉作物轮回选择群体改良中，最适配的核心工具是（）A.细胞质雄性不育系B.隐性核不育系C.显性核不育系D.光温敏核不育系9.大豆孢囊线虫病的最强抗源来自下列哪种野生种质（）A.野生大豆B.半野生大豆C.栽培地方种D.近缘野生豌豆10.作物品种审定的核心DUS测试指标不包括下列哪一项（）A.特异性B.一致性C.丰产性D.稳定性11.下列育种方法中，变异诱变效率最高、靶向性最强的是（）A.60Co辐射诱变B.EMS化学诱变C.CRISPR精准编辑D.空间搭载诱变12.长江流域稻区引种东北粳稻品种通常会出现下列哪种表型（）A.正常抽穗成熟产量提升B.生育期大幅延长甚至不能抽穗C.生育期大幅缩短产量骤降D.抗逆性显著提升13.细胞质雄性不育系的“三系配套”中，负责为不育系提供繁殖种子的配套材料是（）A.恢复系B.保持系C.常规品种D.杂交种14.下列哪项是作物分子标记辅助育种相比传统表型选择的核心优势（）A.育种成本更低B.不需要开展田间种植C.可在苗期针对抗性等难以表型鉴定的性状直接选择D.不需要开展产量试验15.水稻籼粳亚种间杂种优势利用的核心障碍是（）A.杂交不亲和B.杂种育性偏低、结实率不足C.杂种产量低D.杂种品质差16.全基因组选择技术最早在下列哪个作物育种中实现大规模商业化应用（）A.水稻B.小麦C.玉米D.大豆17.种质资源精准鉴定中，用于挖掘抗逆新基因的核心技术体系是（）A.全基因组关联分析（GWAS）B.普通PCR鉴定C.田间表型调查D.生化标记检测18.作物驯化过程中，人工选择的首要目标性状是（）A.品质性状B.产量性状C.抗逆性状D.熟期性状19.下列哪种方法不能有效克服远缘杂交后代的疯狂分离问题（）A.幼胚拯救获得杂种植株B.回交导入目标性状C.染色体加倍形成异源多倍体D.连续多代自交筛选20.绿色农业背景下，作物育种的“绿色性状”核心指向是（）A.外观色泽绿色B.低水肥投入、低农药依赖、环境友好C.只施有机肥种植D.完全不使用化学农药四、多项选择题（每题2分，共20分）1.作物泛基因组的核心组成部分包括（）A.核心基因组B.非必需基因组C.参考基因组D.特有基因组2.下列属于杂种优势群经典构建方法的有（）A.系谱分析法B.配合力聚类法C.分子标记聚类法D.表型性状聚类法3.基因编辑作物的安全评价核心考核指标包括（）A.脱靶效应检测B.外源基因整合检测C.目标性状功能验证D.生态环境风险评估4.作物轮回选择改良的核心适用场景包括（）A.聚合多个微效抗病基因B.改良群体的一般配合力C.同步提升群体抗逆性水平D.快速选育纯合常规品种5.下列属于作物种质资源按利用价值分类的类别有（）A.地方品种B.选育品种C.野生近缘种D.引进品种6.杂交育种中亲本选配的核心原则包括（）A.双亲优点互补且综合性状优良B.双亲遗传差异大、亲缘关系远C.核心亲本具备当地主栽品种的适应性D.双亲配合力水平高7.两系杂交稻相比三系杂交稻的育种优势包括（）A.不受恢保关系限制，配组自由B.不育系繁殖程序更简单C.不存在细胞质负效应D.制种产量显著高于三系杂交稻8.远缘杂交中幼胚拯救技术的核心操作环节包括（）A.授粉后10-20天剥离未成熟幼胚B.接种到专用幼胚培养基上培养C.诱导形成再生植株D.直接移栽到大田9.全基因组选择模型中，针对低遗传力性状预测准确度最优的模型是（）A.基因组最佳线性无偏预测模型（GBLUP）B.贝叶斯优化模型C.深度学习预测模型D.传统表型选择模型10.作物分子设计育种的核心技术环节包括（）A.优异性状基因的精准定位与功能解析B.多优良等位基因的智能聚合模拟C.育种后代的全基因组背景选择D.目标品种的田间表现提前预测五、简答题（每题8分，共48分）1.简述作物育种工作中，引种成功的三大核心判定标准。2.简述显性核不育复等位基因系统在自花授粉作物轮回选择群体改良中的应用技术步骤。3.简述全基因组选择育种相比传统分子标记辅助育种的三大核心优势。4.简述克服作物远缘杂交杂种不育的四种常用技术路径。5.简述作物种质资源核心子集构建的核心原则与常用技术流程。6.简述当前基因编辑作物商业化应用的核心监管规范与产业化落地难点。六、论述题（每题12分，共36分）1.结合我国黄淮海大豆主产区孢囊线虫病、花叶病毒病频发，生产上主推品种遗传基础狭窄的产业现状，论述如何利用野生大豆种质资源的远缘优异基因，系统拓宽栽培大豆品种的遗传改良基础。2.结合异花授粉作物（玉米）、常异花授粉作物（棉花）、自花授粉作物（小麦）的生殖生物学特性差异，论述轮回选择群体改良技术在三类作物中的差异化应用方案。3.结合我国当前“两减”农业发展目标（减化肥、减农药），论述作物高产、优质、绿色多抗三类目标性状协同改良的可行技术路径。七、综合分析题（26分）某水稻育种团队现有育种材料如下：已通过国家审定的优质香稻两系不育系Y8S，120份已完成重测序的野生稻核心种质资源库，150份长江流域主栽的优质常规稻品种资源库，全套水稻抗褐飞虱、耐深水、低氮高效性状的功能基因分子标记体系，以及作物全基因组选择预测平台。请结合上述材料，设计一套完整的多性状协同改良两系杂交香稻新品种的技术路线，要求整合种质资源精准鉴定、轮回选择、分子标记辅助选择、全基因组选择、基因编辑等技术手段，最终培育出达到国家一级优质香稻标准、抗3种以上褐飞虱生物型、耐50cm深水胁迫、氮肥利用效率提升30%以上的杂交稻新组合，详细说明各环节的技术要点与质控标准。参考答案一、名词解释1.作物泛基因组育种：是指基于同一作物物种内全部种质的基因组测序数据，整合所有个体的核心基因组、非必需基因组与特有基因组变异信息，挖掘传统单一参考基因组无法识别的优异变异位点，针对性开展多性状精准改良的新一代育种技术体系，突破了传统育种仅依赖单个参考基因组的遗传信息局限，2023年以来已在水稻、玉米、小麦等主粮作物中实现规模化应用。2.全基因组选择育种：是指利用覆盖全基因组的高密度SNP标记，结合参考群体的基因型与表型数据构建统计预测模型，直接对尚未完成表型鉴定的育种后代进行基因组估计育种值预判，提前筛选出聚合全部优良等位基因的优势单株的育种技术，将传统的“后代表型选择”转变为“早期基因型预测选择”，大幅缩短育种周期、降低育种成本。3.显性核不育复等位基因系统：是指细胞核内控制雄性不育的位点存在多个复等位基因，其中显性不育等位基因Ms为完全显性，携带该基因的单株表现100%雄性不育，同一位点的隐性等位基因ms为可育，同时存在等位基因Rf可抑制显性不育基因的表达恢复育性，该系统无需任何细胞质特异背景，是自花授粉作物开展大规模轮回选择群体改良的核心工具。4.作物驯化综合征：是指同一作物不同野生祖先种经过数千年人工选择后，所有栽培品种共同具备的一系列特异性状集合，典型性状包括种子落粒性丧失、茎秆直立、分蘖整齐、休眠性适度减弱、穗粒数显著提升、收获指数升高，所有性状均指向更便于人类收获、产量更高的人工选择方向，是作物从野生状态转变为栽培状态的核心标识。5.半同胞家系轮回选择：是指群体改良过程中，选择优株与统一的测验种进行测交，通过鉴定半同胞家系的配合力与表型表现，筛选出排名前10%的优系进行相互杂交重组，形成新一轮改良群体的轮回选择方法，核心优势是可以同步改良群体的一般配合力与自身农艺性状，是玉米等异花授粉作物群体改良的主流技术路径。6.CRISPR/Cas9靶点脱靶效应：是指基因编辑过程中，sgRNA与基因组上非靶标位置的同源序列发生非特异性结合，导致Cas9核酸酶对非目标位点进行切割，产生非预期的基因突变的现象，是基因编辑作物安全评价的核心检测指标，当前通过高保真Cas酶改造可以将脱靶效应发生率降低至0.01%以下。7.光温敏不育系育性转换临界值：是指光温敏核不育系发生育性从可育转向不育、或者从不育转向可育的临界光照时长与临界温度阈值，是两系杂交稻不育系最核心的育种参数，生产上应用的安全不育系必须保证不育临界温度低于23.5℃，避免制种过程中遭遇低温导致不育系自交结实，影响杂交种纯度。8.种质资源核心子集：是指从某一作物全部种质资源库中，按照遗传多样性最大化、遗传冗余度最小化的原则筛选出的代表性种质样本集合，通常核心子集的样本量占总资源量的10%-20%，即可覆盖整个种质库90%以上的遗传变异，能够大幅降低种质资源精准基因挖掘的工作量。9.杂种优势群：是指将同一作物的全部育种种质材料按照遗传亲缘关系、配合力表现聚类形成的不同类群，不同类群之间相互杂交的杂种优势显著高于类群内杂交的杂种优势，是杂种优势利用过程中选配强优势杂交组合的核心分类基础，目前我国玉米育种中已明确形成了改良瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群四大经典杂种优势群。10.分子设计育种：是指在完全解析所有目标性状功能基因的基因型效应、互作模式、遗传调控网络的基础上，通过计算机模拟预先设计出聚合所有优异性状的理想基因型，然后针对性选择亲本、设计杂交育种方案，直接培育出符合预先设定育种目标的新品种的技术体系，是当前作物育种领域的前沿技术方向。二、填空题1.54，二2.AABBDD，42，163.显性假说，超显性假说，上位性假说4.sgRNA（单引导RNA），PAM，NGG5.长日高温，短日低温6.杂交不亲和，杂种不育，杂种后代疯狂分离7.温度阈值，土壤类型三、单项选择题1.B2.D3.B4.B5.A6.D7.B8.C9.A10.C11.C12.B13.B14.C15.B16.C17.A18.B19.A20.B四、多项选择题1.ABD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABCD6.ABCD7.ABC8.ABC9.ABC10.ABCD五、简答题1.引种成功的三大核心判定标准：第一，引入的品种在引种目的地可以正常完成整个生长周期，能够保持原有的品种产量、品质、抗逆性核心特征，没有出现适应性大幅衰退、生育期异常延长或缩短的现象；第二，引入品种的综合表现显著优于当地当前主推主栽品种，产量提升幅度达到10%以上、或者品质抗性等特定性状表现具备突出优势，具备大面积推广的产业价值；第三，引入品种的优良性状能够稳定遗传，经过至少3代以上连续种植后不发生性状分离、退化，并且通过当地的品种适应性审定或认定流程，不存在任何生物入侵、生态安全风险。2.显性核不育复等位基因系统在自花授粉作物轮回选择中的应用步骤：第一步，将携带显性核不育基因的原始种质材料作为基础遗传背景，导入到待改良的基础群体中，获得遗传背景一致的杂合不育单株；第二步，将所有待聚合的优异种质资源分别与杂合不育单株杂交，导入各类优异等位基因形成基础改良群体；第三步，在群体种植过程中，人工标记所有表现为雄性不育的单株，选择农艺性状优良的不育单株混合花粉完成群体内自由授粉，实现所有优良基因的充分重组；第四步，收获优良不育单株的种子形成新一轮轮回群体，重复上述选择、重组流程，每完成一轮选择群体的优良基因聚合度提升15%以上，经过6-8轮轮回选择即可获得改良效果显著的育种群体。3.全基因组选择相比传统分子标记辅助育种的核心优势：第一，传统分子标记辅助育种只能针对少数效应大的主效基因进行选择，无法有效针对控制产量、抗逆性等数量性状的大量微效基因进行选择，而全基因组选择可以覆盖全基因组所有位点，对微效多基因控制的数量性状选择准确度提升60%以上；第二，全基因组选择可以在育种材料播种后的苗期阶段，通过检测基因型直接预测其产量、配合力等复杂性状的表现，不需要等待材料成熟收获开展表型鉴定，将育种周期从传统的6-8年缩短到2-3年；第三，全基因组选择可以通过建模预判不同杂交组合的后代表现，大幅减少田间需要种植的育种群体规模，育种整体成本降低40%以上。4.克服远缘杂交杂种不育的四种常用技术路径：第一，幼胚拯救技术，在授粉后10-20天取出尚未凋亡的未成熟幼胚，在人工专用培养基上培养直接获得再生杂种植株，避免幼胚发育过程中胚乳败育导致的杂种死亡；第二，染色体加倍技术，利用秋水仙素等诱变剂处理杂种植株的幼苗，将异源染色体的数目加倍形成异源多倍体，解决减数分裂过程中不同来源染色体无法正常配对的问题，恢复杂种植株的育性；第三，回交改良技术，将获得的不育杂种作为母本，与栽培种亲本进行多代回交，逐步导入栽培种的细胞核背景，恢复杂种的正常育性；第四，桥梁亲本技术，选择与双亲亲和性都较好的中间种质作为桥梁，先将远缘野生种质与桥梁亲本杂交获得半亲和后代，再与栽培种杂交获得可育的远缘杂种。5.种质资源核心子集构建的核心原则：第一，遗传多样性最大化原则，保证核心子集能够覆盖整个种质库的所有遗传变异类型，不存在遗传类型遗漏；第二，遗传冗余度最小化原则，尽可能剔除遗传背景高度相似的重复样本，降低后续鉴定工作量；第三，代表性原则，核心子集的表型性状分布频率与原始种质库完全一致，不存在性状偏移。技术流程：首先获取全部种质资源的地理来源信息、系谱信息、表型鉴定数据、分子标记基因型数据，之后通过层次聚类算法按照遗传距离划分不同类群，在每个类群内按照比例筛选代表性样本，最终对获得的核心子集进行遗传多样性验证，确认其覆盖90%以上的原始遗传变异即为合格。6.基因编辑作物商业化应用的核心监管规范：我国当前对没有导入外源基因的位点定向编辑作物按照“分类监管”原则开展安全评价，只要编辑位点符合预设的目标变异、没有外源基因整合、不存在脱靶效应，经过环境安全与食品安全评价后即可获得品种审定资质。产业化落地难点：一是不同国家地区的基因编辑作物监管标准不统一，跨国贸易存在合规壁垒；二是公众对基因编辑技术的认知度不足，市场接受度有待提升；三是当前基因编辑专利体系的核心技术专利集中在少数机构手中，产业化应用的专利授权成本较高。六、论述题1.针对黄淮海大豆产区遗传基础狭窄的问题，利用野生大豆拓宽栽培大豆遗传基础的技术路径可以从四个维度开展：第一，野生大豆优异种质资源精准鉴定，首先对收集到的3000余份黄淮海区域野生大豆种质进行全基因组重测序，结合多年多点田间抗性鉴定，筛选出携带抗孢囊线虫、抗花叶病毒、耐盐碱等野生特异优异基因的目标野生种质，重点挖掘已证实的Rhg4抗孢囊线虫主效位点、SMV3抗大豆花叶病毒主效位点的野生单倍型变异，这类野生变异在现有栽培大豆品种中几乎完全缺失。第二，远缘杂交与亲和性改良，选择综合性状优良的当地主栽栽培大豆品种作为母本与野生大豆杂交，针对杂交不亲和的问题采用花粉蒙导、幼胚拯救技术获得F1杂种植株，之后利用栽培种亲本进行连续回交，构建覆盖野生大豆全基因组的染色体片段代换系，将野生大豆的优异目标基因定向导入栽培大豆遗传背景，同时尽可能剔除野生大豆带来的落粒性强、蔓生、产量低等不良性状。第三，分子标记辅助背景选择，利用覆盖大豆全基因组的SNP芯片对回交后代进行全程背景筛选，在3代回交后获得遗传背景回复到栽培亲本96%以上的改良单株，仅保留野生大豆导入的目标优异抗性基因片段，快速获得农艺性状与当地主栽品种完全一致、但新增野生抗源的抗性改良新材料。第四，群体改良与商业化利用，将所有聚合了不同野生优异基因的改良新材料作为基础群体，利用大豆显性核不育系开展轮回选择，不断聚合多个野生抗源基因，最终培育出同时抗多种病害、产量品质与主栽品种持平的大豆新品种，从根本上解决现有栽培大豆遗传基础狭窄导致的抗性频繁丧失问题。2.针对三类授粉习性不同的作物，轮回选择的差异化应用方案如下：第一，异花授粉作物以玉米为代表，这类作物异交率超过95%，不需要人工辅助即可实现自由授粉，适配半同胞家系轮回选择方案。具体流程：选择待改良的100份以上自交系材料作为基础群体，导入显性核不育基因后构建初始群体，选择优株与统一的测验种杂交测定配合力，筛选20个左右配合力最高的半同胞家系，将其花粉混合后对群体内的优良不育单株完成自由授粉，经过6-8轮轮回选择后，群体的一般配合力可以提升30%以上，之后从改良群体中直接选育优良自交系，不需要额外人工杂交操作，育种效率极高。第二，常异花授粉作物以棉花为代表，这类作物异交率在5%-30%之间，自然异交率不足以支撑完全的自由授粉，适配全同胞家系轮回选择方案。基础群体构建完成后，选择优良单株两两配对杂交，获得全同胞家系，通过产量、抗性等表型鉴定筛选排名前10%的优系，将优系的种子混合后种植，在隔离条件下通过蜜蜂辅助授粉实现基因充分重组，每2轮轮回选择开展一次人工辅助基因重组，兼顾群体改良效率与优异性状聚合效果。第三，自花授粉作物以小麦为代表，这类作物自然异交率低于1%，完全无法实现自然异交，必须依托显性核不育复等位基因系统开展轮回选择。在种植群体时，人工区分不育单株与可育单株，选择农艺性状优良的不育单株作为母本，采集10株以上不同优良可育单株的混合花粉对其完成人工授粉，每一轮都通过人工辅助实现基因的充分重组，经过多轮选择后逐步聚合多个抗病、高产微效基因，改良完成后从可育单株中直接筛选纯合的常规小麦品种，不需要后续复杂的纯合选育流程。3.高产、优质、绿色多抗三类性状协同改良的技术路径：第一，多性状遗传解析阶段，利用泛基因组测序、多组学联合分析，系统解析三类目标性状的功能基因位点与遗传互作网络，重点破解以往认为高产与优质、高产与低氮高效性状负相关的遗传位点，挖掘能够同时调控多个优良性状的一因多效关键基因，打破传统的性状负相关连锁累赘。比如当前已经定位到的水稻OsNRT2氮高效基因，在提升氮肥利用效率的同时还可以同步提升水稻产量10%以上，不存在性状负效应。第二，多技术协同聚合改良阶段，整合分子标记辅助选择、全基因组选择、基因编辑技术开展针对性改良，利用基因编辑精准敲除负调控的不良等位基因，利用分子标记辅助选择定向导入各类主效优良基因，利用全基因组选择技术针对微效多基因控制的产量、养分利用效率等性状开展全基因组预测选择，在育种后代中一次性聚合20个以上的不同优良目标等位基因，避免常规杂交育种过程中优良基因的分离丢失。第三，规模化多点鉴定筛选阶段，将高世代育种材料同时种植在不同生态区的低肥力、自然重度发病、常规栽培等多种胁迫环境下，同步在不同环境中筛选既能够在低投入条件下保持高抗、高效特性，又能够在正常肥水管理条件下实现高产优质的突破性品种，改变以往仅在高产试验田筛选品种的传统模式，让培育出的品种能够真正适配绿色农业的生产需求，最终实现产量提升10%以上、农药化肥施用量减少30%、品质达到国家二级以上标准的协同改良目标。七、综合分析题整套两系杂交香稻新品种培育技术路线共分为7个核心环节：第一，种质资源精准鉴定与优异基因挖掘环节，首先对120份野生稻核心种质与150份长江流域常规稻品种开展褐飞虱抗性、耐深水胁迫、低氮高效、香味性状的表型精准鉴定，结合已有的重测序数据开展全基因组关联分析，从中挖掘不同于现有已知基因的新抗褐飞虱基因位点、强耐深水的野生稻特有基因位点，筛选出携带不同目标性状的优异供体材料，质控标准要求所有表型鉴定结果的重复一致性超过95%，每个目标性状至少获得3份以上不同来源的优异供体材料。第二，基础改良群体构建环节，以骨干不育系Y8S作为核心受体材料，将所有携带抗褐飞虱、耐深水、低氮高效、香味优良等位基因的供体材料分别与Y8S亲本杂交，获得单性状导入的近等基因系，之后将所有近等基因系相互之间进行复合杂交，把所有优良基因聚合到同一个遗传背景中，导入显性核不育基因构建初始轮回选择改良