作物育种学总论期末试卷及答案

作物育种学总论期末试卷及答案《作物育种学总论》期末试卷满分100分，考试时间120分钟一、名词解释（每题3分，共24分）1.作物育种学2.核心种质3.作物驯化4.一般配合力5.诱变育种6.垂直抗病性7.杂种优势衰退8.作物生态类型二、填空题（每空0.5分，共16分）1.作物人工进化过程中的三个核心驱动因素是____、____、____。2.按照种质资源的来源、生态类型和亲缘关系差异，通常将作物种质资源划分为四大类群，分别是____、____、____、____。3.常规杂交育种中，自交分离后代的主流处理方法包括____、____两类，衍生方法还有集团混合法、一粒传法等。4.按照诱变剂的作用机理和物理属性，可将常用物理诱变剂划分为____、____、____三大类。5.按照控制抗病虫性状的基因数量差异，可将作物的抗病虫性划分为____、____两大类型。6.国内现行作物优良品种的规范化推广路径主要包含____、____、____、____四类。7.实现作物杂种优势规模化商业化利用的三个必备核心条件是____、____、____。8.远缘杂交育种中普遍存在的三大阶段繁殖障碍分别是____、____、____。9.现代转基因育种中应用最广泛的三类外源基因导入方法是____、____、____。10.我国农作物品种审定制度的核心任务是____、____、____。三、单项选择题（每题1分，共10分）1.作物起源中心学说的创立者是（）A.达尔文B.瓦维洛夫C.孟德尔D.摩尔根2.以下四类种质资源中，对本地农业生态环境适应性最强的是（）A.国外引进种质B.野生近缘种质C.本地地方品种D.人工创新种质3.系谱法处理自花授粉作物杂种后代时，性状分离程度最大、选择效率最高的世代是（）A.F1B.F2C.F3D.F44.农业育种常用的60Co-γ射线属于哪类物理诱变剂（）A.非电离辐射B.化学诱变剂C.电离辐射中的电磁辐射D.电离辐射中的粒子辐射5.以下育种方法中，能够实现精准定向转移1-2个目标优良单基因、最快恢复轮回亲本全部优良性状的是（）A.复合杂交育种B.回交育种C.远缘杂交D.群体轮回选择6.目前我国玉米生产上应用占比超过95%的主流杂交种类型是（）A.单交种B.双交种C.三交种D.顶交种7.以下抗病性类型中，最容易因为优势病原菌小种变异快速丧失田间抗性的是（）A.水平抗病性B.垂直抗病性C.多基因聚合抗病性D.非小种专化抗病性8.按照国际通用的核心种质构建标准，筛选出的核心样本通常占全部原始种质资源总量的多少比例，即可覆盖种质库90%以上的遗传变异和全部核心等位基因（）A.5%-10%B.10%-30%C.50%-60%D.70%-80%9.相比传统表型选择技术，分子标记辅助育种的核心优势是（）A.育种成本大幅降低B.完全不需要开展田间试验C.可在苗期开展目标性状的基因型选择，选择结果不受环境条件干扰D.不需要提取作物DNA即可完成检测10.造成大田生产中作物品种混杂退化的最主要诱因是（）A.自然基因突变B.自然选择筛选C.机械混杂和生物学混杂D.病虫害定向侵染四、多项选择题（每题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）1.作物育种学的核心研究范畴包含以下哪些模块（）A.作物重要育种目标性状的遗传规律解析B.种质资源的收集、鉴定与创新利用C.高效育种方法研发与优良变异定向选择D.品种测试评价与标准化良种繁育体系搭建2.作物引种实践中必须严格遵守的操作规范包括（）A.同纬度、生态条件相似区域引种的成功率显著高于跨纬度、生态差异极大的区域引种B.提前系统对比引种地和原产地的温度、光照、降水、土壤等核心生态因子差异C.所有引进种质材料必须提前完成指定范围的植物检疫，防止危险性病虫害、杂草入侵D.必须先开展1-2年的小面积试种评价，确认性状表现达标后再开展大面积推广3.群体轮回选择育种技术的适用场景包括（）A.改良异花授粉作物群体的一般配合力水平B.聚合多个控制数量性状的微效优良基因C.持续提升开放授粉群体的抗逆性、产量潜力等综合性状D.快速选育出遗传高度纯合的常规审定品种4.目前作物杂种优势利用中应用最广泛的植物雄性不育类型包括（）A.细胞质雄性不育B.细胞核隐性/显性雄性不育C.核质互作型雄性不育D.光温敏生态型雄性不育5.相比传统转基因育种技术，CRISPR/Cas9基因编辑育种技术的应用优势体现在（）A.可以定点精准修饰作物内源功能基因，多数改良后代无外源基因插入B.育种周期大幅缩短，通常1-2代即可获得稳定的目标性状改良株系C.性状改良定向性极强，大幅降低随机变异的概率D.完全不存在生物安全风险，不需要开展任何安全性评价五、简答题（每题5分，共20分）1.简述种质资源在现代作物育种产业体系中的核心作用。2.简述常规杂交育种实践中亲本选配的核心基本原则。3.简述创建作物杂种优势利用“三系配套”体系的核心技术要点。4.简述国家农作物品种区域试验的主要任务和实施规范。六、论述题（每题10分，共20分）1.结合当前我国种业振兴行动的产业发展需求，论述传统常规育种技术和现代分子育种技术的协同应用路径与实践价值。2.试分析当前我国大田作物良种推广过程中普遍存在的品种混杂退化问题的核心诱因，提出系统性的良种保纯和退化防控技术体系。《作物育种学总论》期末试卷参考答案一、名词解释1.作物育种学：是研究选育和繁育作物优良品种的理论与方法的应用性科学，是作物全产业链的核心上游支撑学科，核心目标是通过人工创造可稳定遗传的变异、定向筛选符合需求的变异个体，改良作物遗传特性，培育出满足粮食生产、品质升级、生态保护等多维度要求的优良作物品种，同时配套搭建标准化良种繁育体系，保障优良品种的种子质量在推广全周期维持稳定，是连接作物基础遗传研究和农业生产应用的核心桥梁学科。2.核心种质：是为了降低超大规模种质资源库的保存、鉴定、评价成本，从全部原始种质材料中按照遗传多样性最大化、样本数量最小化的原则筛选出的代表性种质集合，该集合能够覆盖整个种质资源库90%以上的遗传变异，保留所有核心优良等位基因，大幅提升种质资源的利用效率，降低资源管理的冗余成本。3.作物驯化：是人类对野生植物进行长达数千年的定向选择和培育，使其逐步适应农田栽培环境和人类生产需求的人工演化过程，经过驯化的栽培作物通常具备落粒性降低、收获器官重量提升、生长发育整齐、生育期同步等区别于野生祖先种的典型性状，是作物人工进化的首个核心阶段。4.一般配合力：指某一个亲本品种或品系和多个遗传背景差异较大的其他亲本杂交后，其杂种一代在某一数量性状上表现出的平均水平，由亲本的加性基因效应直接决定，能够稳定传递给杂交后代，是杂交育种亲本选配、杂种优势群划分的核心量化评价指标。5.诱变育种：是指利用物理、化学、生物类人工诱变剂处理作物种子、花粉、愈伤组织等繁殖材料，诱发其染色体结构、基因组序列发生高频变异，再从变异大群体中筛选出符合育种目标的优良突变体，进而培育成新作物品种的育种方法，能够在短时间内创造自然突变概率不足百万分之一的新型遗传变异，大幅丰富育种材料的遗传多样性。6.垂直抗病性：也叫小种专化抗病性，是指作物品种只对病原菌的特定少数小种表现出免疫或者高抗特性，对其他大部分小种表现为高感，这类抗病性通常由单基因或者少数主效基因控制，抗性表现为典型质量性状，容易随着病原菌优势小种的定向变异快速丧失，田间抗性持久性较差。7.杂种优势衰退：是指异花、常异花授粉作物的杂种一代在产量、抗逆性等性状上表现出显著的超亲优势，但从杂种二代开始，由于等位基因发生分离重组，杂合基因型占比逐代降低，基因加性效应、显性效应持续下降，杂种优势水平逐代衰减，群体整齐度大幅降低，最终回到普通常规品种的性状表现水平，因此商业化利用杂种优势必须年年繁育高纯度杂交种子，不允许农户留种种植。8.作物生态类型：是指同一作物的不同变种或者品种类群，在特定的地域生态环境、生产条件下经过数百年的自然选择和人工选择，形成的对该区域光温条件、土壤肥力、病虫害发生规律具有高度适配性的遗传类群，属于同一生态类型的作物品种往往在生育期、抗逆性、产量潜力、适宜种植模式等性状上表现出高度的相似性。二、填空题1.遗传变异、人工选择、隔离2.本地种质资源、外地引进种质资源、野生近缘种质资源、人工创造的种质资源3.系谱法、混合法4.电离辐射诱变剂、非电离辐射诱变剂、空间环境诱变剂5.单基因/寡基因抗病性、多基因抗病性6.多点试验示范同步推广、良种良法配套同步推广、订单化良种繁育定向推广、政策引导分区试点推广7.选育出强优势性状组合、高纯度的亲本繁殖体系、低成本规模化的制种技术路径8.杂交不亲和、杂种胚无法正常发育/杂种不育、杂种后代性状分离疯狂9.农杆菌介导转化法、基因枪轰击转化法、花粉管通道转化法10.评价新品种的适应性、产量、品质、抗性综合表现、划定新品种的适宜推广种植区域、完成新品种的登记备案管理三、单项选择题1.B2.C3.B4.C5.B6.A7.B8.B9.C10.C四、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABC4.ABCD5.ABC五、简答题1.种质资源的核心作用体现在四个维度：一是种质资源是所有作物育种工作的遗传变异来源，任何育种方法的应用都必须建立在携带目标优良基因的种质资源基础上，脱离特定种质材料无法培育出对应的优良品种，比如我国杂交水稻的突破核心就是发现了普通野生稻的野败型雄性不育种质；二是种质资源是保障作物遗传多样性、避免作物遗传基础狭窄引发大规模病虫害流行的核心基础，上世纪70年代我国东北玉米产区曾经因为种质遗传基础单一出现大斑病暴发，造成近30%的产量损失，核心原因就是种质资源利用的局限性；三是种质资源是开展作物遗传理论研究的核心材料，目前绝大多数控制作物产量、品质、抗性性状的功能基因的克隆和机理解析，都依赖遗传多样性丰富的种质材料作为研究对象；四是种质资源是农业生产应对极端气候变化、实现绿色转型的核心战略储备，抗旱、耐盐碱、低氮高效利用等新型育种目标性状的基因都需要从丰富的种质资源库中筛选发掘。2.杂交育种亲本选配的核心原则包括：一是双亲必须具备较多的优良性状、较少的不良性状，且双亲的性状优缺点能够形成互补，避免同一不良性状在两个亲本中同时存在；二是双亲中至少有一个亲本是当地大面积推广应用的优良主栽品种，保证杂交后代对本地生态环境具备充足的适应性；三是选择生态类型、亲缘关系、遗传背景差异较大的亲本进行杂交，能够扩大杂种后代的遗传变异范围，增加筛选出超强优势后代的概率；四是选择一般配合力水平高的亲本作为杂交组合的骨干亲本，能够保证杂种后代数量性状的平均表现达到较高水平。3.三系配套技术要点包括：首先是选育稳定的细胞核背景和细胞质背景协同互作的雄性不育系，不育系的花粉完全败育、雌蕊发育正常，不育率和不育度均达到100%，开花习性利于异花授粉；其次是针对不育系筛选对应的保持系，保持系的花粉正常可育，将保持系的花粉授到不育系雌蕊上，杂交后代能够维持100%的雄性不育特性，实现不育系的持续繁育；最后是针对不育系筛选对应的恢复系，恢复系携带显性恢复基因，将恢复系的花粉授到不育系雌蕊上，杂交得到的杂种一代完全恢复花粉可育性，且表现出显著的杂种优势，满足大田生产的产量需求。4.品种区域试验的核心任务是鉴定参试新品种在不同生态区域的产量潜力、适应性、抗病虫性、品质表现，明确新品种的适宜推广区域，为品种审定提供科学的决策依据。实施规范要求所有参试品种必须采用统一的试验设计，设置3个以上重复，搭配当前大面积推广的主栽品种作为对照，试验点覆盖所有目标种植生态区，试验周期不少于2年，全程严格管控试验误差，年度间试验数据的变异系数控制在5%以内，最终汇总得到的试验结果必须能够客观反映新品种的真实表现。六、论述题1.传统育种和分子育种的协同应用路径可以从四个层面搭建：第一层是种质资源评价环节的协同，利用全基因组测序、高通量分子标记技术对数万份种质资源进行基因型精准鉴定，挖掘出携带目标优良基因的骨干种质材料，弥补传统种质表型评价周期长、效率低的短板，为后续杂交亲本选配提供精准的遗传信息支撑，大幅降低亲本选配的盲目性；第二层是育种分离后代选择环节的协同，针对抗虫、抗除草剂等单基因性状开发配套功能分子标记，在苗期就完成目标基因型的快速筛选，淘汰大量不含目标基因的分离单株，减少田间种植的工作量，针对产量、品质等多基因控制的数量性状，构建覆盖全基因组的育种芯片平台，应用全基因组选择模型对后代的育种值进行提前预测，将传统需要5-6代完成的表型选择压缩到2-3代，育种周期缩短40%以上；第三层是品种抗性定向改良环节的协同，利用回交育种技术作为基础框架，结合分子标记辅助背景选择技术，在回交后代中筛选出轮回亲本基因组背景恢复率超过99%的单株，将传统回交改良需要6代以上的周期压缩到2-3代，实现目标性状的精准快速改良；第四层是品种表型验证环节的协同，所有经过分子技术筛选出的优良品系，都必须经过多年多点的大田传统表型测试评价，确认其综合性状、适应性、产量潜力完全符合生产要求，避免分子技术筛选得到的材料存在遗传背景缺陷。二者协同的实践价值体现在既保留了传统育种技术对品种综合性状、大田适应性精准评价的优势，又发挥了现代分子育种技术定向性强、选择效率高、育种周期短的优势，能够大幅提升我国育种产业的研发效率，解决我国当前部分作物育种产业中存在的育种周期长、遗传基础狭窄、品种同质化严重等痛点，为种业振兴行动提供核心技术支撑。2.当前我国品种混杂退化的核心诱因分为五类：一是机械混杂，就是在种子收获、脱粒、清选、运输、储存的全流程中，不同品种的种子发生人为混杂，是目前造成品种混杂退化的最主要原因，占所有诱因的60%以上；二是生物学混杂，异花授粉、常异花授粉作物在种子繁育过程中，和