作物育种学试题及答案

作物育种学试题及答案一、名词解释（每题3分，共36分）1.种质资源：又称遗传资源，是指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型的总称，包含地方品种、改良品种、新选育品系、野生近缘种、人工创造的遗传材料等不同类别，是作物育种的核心物质基础，育种家所能掌握的种质资源丰富程度直接决定了新品种选育的突破潜力，截至2023年我国国家长期作物种质库保存资源总量已突破54万份，居全球第二位。2.一般配合力：指某一个亲本品种或品系与一系列不同遗传背景的亲本杂交后，杂种后代特定数量性状的平均表现水平，由基因的加性效应控制，能够通过自交稳定遗传给后代，是评估亲本育种利用价值的核心指标，一般配合力高的亲本更容易培育出综合性状优良的杂交后代材料。3.特殊配合力：指两个特定亲本杂交后，杂种后代的性状表现与群体平均表现的偏离程度，由基因的非加性效应（显性效应、上位性效应）控制，无法通过自交稳定遗传，是杂种优势利用中筛选强优势杂交组合的核心参考指标。4.轮回选择：一种通过多轮杂交、选择、基因重组逐步改良群体遗传组成的育种方法，具体流程是先构建遗传基础广泛的基础群体，筛选出群体中表现优良的单株进行相互杂交，合成新一轮的改良群体，循环多轮之后可以逐步提升群体内优良基因的频率，同时保持群体的遗传多样性，避免连续定向选择导致的遗传背景狭窄问题。5.垂直抗性：又称小种特异性抗性，指作物品种只对病原菌的特定小种表现出高抗性，对其他小种则表现为高度感病，这类抗性通常由单个或者少数几个主效抗病基因控制，抗性表现质量效应明显，容易通过分子标记辅助选择进行鉴定，但在生产上推广3-5年后容易因为病原菌小种的定向演化导致抗性丧失。6.水平抗性：又称非小种特异性抗性，指作物品种对病原菌的所有小种都表现出相近程度的中等抗性，不会因为病原菌小种的变异导致抗性完全丧失，这类抗性通常由多个微效抗病基因控制，抗性表现稳定持久，能够有效降低病害的流行速率，是绿色抗病育种中重点改良的抗性类型。7.回交育种：通过将两个亲本杂交获得的杂种后代，反复与其中一个综合性状优良的亲本（轮回亲本）进行回交，逐步将非轮回亲本携带的少数目标基因导入到轮回亲本遗传背景中的育种方法，通常经过4-6代回交之后，后代的遗传背景恢复为轮回亲本的比例可达98%以上，只保留导入的目标性状。8.杂种优势指数：衡量杂种优势表现强度的核心量化指标，计算公式为杂种一代某个性状的平均表现值，除以两个亲本该性状的平均表现值，再乘以100%，指数大于100%代表该性状表现出正向杂种优势，指数越高杂种优势越强。9.光敏核不育系：一种受光照时长调控育性的新型水稻不育系，在夏季长日照条件下表现为完全雄性不育，可以用于配制杂交种生产杂交种子，在秋季短日照条件下恢复雄性可育，可以自行繁殖不育系种子，不需要保持系就可以完成不育系的繁育，是两系法杂交水稻技术的核心材料。10.远缘杂交：指不同种、属甚至亲缘关系更远的物种之间开展的杂交，这类杂交可以突破物种间的生殖隔离，将野生近缘种中携带的抗逆、高光效、特殊品质等常规栽培种不具备的优异基因导入到栽培作物的遗传背景中，是选育突破性作物新品种的重要技术路径。11.分子标记辅助育种：利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记，在作物生长的任意时期尤其是苗期，直接从DNA水平对育种后代的基因型进行筛选选择的育种技术，不受环境条件影响，选择准确率可达95%以上，大幅提升了性状选择的效率。12.杂种优势群：基于亲本的遗传距离、系谱来源、配合力表现划分的类群，同一杂种优势群内的亲本遗传背景相似度高，不同杂种优势群之间的亲本杂交更容易产生强杂种优势，目前国内玉米育种已经划分出瑞德群、兰卡斯特群、唐四平头群、旅大红骨群四大核心杂种优势群，为强优势杂交种选配提供了明确的指导框架。二、单项选择题（每题2分，共40分）1.制定作物育种目标的首要原则是（）A优先改良特殊稀有性状B立足当前生产实际兼顾长远产业需求C完全照搬国外育种目标D只侧重产量单一性状改良答案：B。解析：育种目标的制定必须匹配产区的自然生态条件、当前耕作水平、市场消费需求，同时预判未来3-5年的产业升级方向，避免选育出的品种刚进入推广环节就面临生产适用性落后的问题。2.下列属于我国作物种质资源分类中初级基因库的材料是（）A普通小麦B小麦近缘野生种山羊草C小麦属与山羊草杂交获得的异源双二倍体D一粒小麦答案：A。解析：初级基因库指能够和目标作物正常杂交、杂种后代可育、不存在生殖隔离的遗传材料，普通小麦属于小麦育种的初级基因库范畴。3.低温长日型作物冬小麦从北京引种到广东种植，最可能出现的生长表现是（）A正常抽穗成熟B冬季正常越冬C无法完成春化要求、不能正常抽穗结实D产量大幅提升答案：C。解析：冬小麦正常生长需要经历0-7℃的持续低温春化阶段，广东冬季温度普遍高于10℃，无法满足冬小麦的春化需求，同时春季光照时长不足，最终会导致作物一直处于营养生长阶段，无法抽穗结实。4.纯系育种的理论基础是（）A杂种优势理论B纯系学说C基因连锁互换定律D生态适应性原理答案：B。解析：丹麦遗传学家约翰逊提出的纯系学说认为，在基因型纯合的自花授粉作物群体内开展单株选择，能够分离出不同基因型的纯合株系，后续在纯系内继续选择不会产生新的遗传变异，为纯系育种提供了完整的理论支撑。5.杂交育种中选择作为骨干亲本的核心要求是（）A遗传背景差异极大、没有农艺性状交集B综合性状优良、目标性状突出、配合力高C必须是来自境外的引进品种D只需要抗性性状表现突出答案：B。解析：杂交亲本选配的核心原则就是亲本自身的综合性状要符合生产推广的基本要求，不能有重大缺陷，同时需要具备至少一个想要改良的突出目标性状，并且一般配合力表现优异，这样才容易选育出超过现有主栽品种的后代材料。6.回交育种方法最适合改良的作物性状类型是（）A多基因控制的复杂产量性状B单基因或者少数主效基因控制的质量性状C广适应性性状D品质性状答案：B。解析：回交的遗传改良效率随控制性状的基因数量增加快速下降，对于少数主效基因控制的质量性状，比如单一基因控制的抗病性、抗除草剂性状，回交育种可以实现精准定向改良，选育效率极高。7.三系杂交水稻育种中，保持系的核心功能是（）A为不育系提供花粉，授粉后不育系结出的种子仍然保持完全雄性不育特性B为恢复系提供花粉，繁殖恢复系种子C配制出生产上用的杂交种种子D自行繁殖不育系种子答案：A。解析：保持系自身花粉正常可育，与不育系杂交后产生的后代仍然保持雄性不育，是不育系种子扩繁过程中不可或缺的核心材料。8.诱变育种中最常用的化学诱变剂秋水仙素的核心作用机理是（）A诱导DNA发生点突变B抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体加倍C诱导染色体发生断裂易位D促进细胞融合答案：B。解析：秋水仙素能够特异性结合微管蛋白，阻断细胞有丝分裂前期纺锤体的合成过程，让已经完成复制的染色体无法正常移向细胞两极，最终导致细胞的染色体数量加倍，是多倍体育种中最常用的诱导试剂。9.下列分子标记类型中属于共显性标记的是（）ASSR标记BRAPD标记CAFLP标记D随机扩增DNA多态性标记答案：A。解析：SSR简单序列重复标记能够准确区分出基因型的纯合子和杂合子，属于典型的共显性分子标记，标记检测结果准确性高、重复性好。10.抗病虫育种中最容易因为病原菌小种变异丧失抗性的抗性类型是（）A水平抗性B多基因抗性C单基因控制的垂直抗性D田间耐害性答案：C。解析：单基因控制的垂直抗性对病原菌的选择压极强，推广种植之后3-5年内田间的优势病原菌小种就会快速发生定向演化，适配抗病基因的毒性小种成为优势群体，导致原有抗病品种的抗性完全丧失。11.作物育种的核心目标不包括下列哪项内容（）A提升产量潜力B改良品质性状C增强抗逆抗病虫性D完全打破物种的生长节律答案：D。解析：现代作物育种的目标围绕高产、优质、多抗、高效、绿色五大方向开展，完全打破物种生长节律不符合作物自身的遗传规律，不属于合理的育种目标范畴。12.下列属于异花授粉作物的是（）A水稻B小麦C玉米D大豆答案：C。解析：玉米是典型的异花授粉作物，天然异交率可达95%以上，自然状态下主要依靠风力传播花粉完成异花授粉过程。13.筛选鉴定作物耐旱性的最适宜生育期是（）A苗期B开花灌浆期C收获期D播种期答案：B。解析：作物开花灌浆期遭遇干旱胁迫对最终产量的影响最大，该时期的耐旱性表现直接决定了品种在干旱条件下的产量稳定性，是耐旱性改良的核心鉴定时期。14.我国目前杂交水稻的杂种优势利用途径属于（）A营养体杂种优势利用B种间杂种优势利用C品种间杂种优势利用D无性系杂种优势利用答案：C。解析：我国大面积推广的杂交水稻都是不同籼稻亚种内品种间杂交培育的强优势组合，属于典型的品种间杂种优势利用范畴。15.种质资源异位保存的主要方式是（）A原生境保护区种植B国家长期低温种质库保存C野生近缘种原生境点保护D天然林保护区保护答案：B。解析：将种质材料收集后放置在-18℃的低温干燥环境中长期储存，属于典型的异位离体保存方式，能够安全保存种质资源数十年甚至上百年不发生生活力衰退。16.远缘杂交中最常见的生殖隔离障碍是（）A杂种后代结实率过高B杂交受精前不亲和、幼胚败育、杂种后代不育C亲本花期完全相遇D杂交后种子正常发育答案：B。解析：远缘杂交中不同物种的生殖系统存在差异，经常出现花粉在母本柱头上不能正常萌发、受精后幼胚发育中途停止败育、获得的杂种植株染色体无法正常配对导致完全不育等障碍，需要通过幼胚拯救、染色体加倍等技术克服。17.下列杂交方式中属于复合杂交的是（）A两个亲本一次杂交B三个以上亲本通过多轮杂交聚合不同优异性状C回交两次D单交两次答案：B。解析：复合杂交就是将三个或者三个以上不同亲本的优良性状通过多次杂交聚合到同一个遗传背景中，能够突破单交种遗传背景狭窄的限制，培育出聚合多个优异性状的新品种。18.玉米选育自交系过程中，自交选择的通常世代数是（）A1-2代B5-7代C2-3代D1代答案：B。解析：异花授粉作物的遗传背景高度杂合，通过连续5-7代的自交结合人工选择，才能获得遗传背景100%纯合、农艺性状稳定一致的优良自交系。19.诱变育种中处理作物花粉的诱变剂量选择原则是（）A致死率100%B半致死剂量，即处理后50%左右的处理材料能够正常存活C零剂量D致死率10%以内答案：B。解析：选择半致死剂量开展诱变处理，能够在保证足够高的诱变突变频率的同时，保留更多的存活变异材料，平衡诱变效率和材料存活概率，是行业内通用的剂量选择标准。20.全基因组选择技术改良作物数量性状的核心优势是（）A只能选择单基因质量性状B不需要表型鉴定直接通过全基因组标记预测后代的性状表现，大幅提升多基因控制的产量、抗逆性状选择效率C育种周期延长D完全不需要田间试验答案：B。解析：全基因组选择通过覆盖全基因组的分子标记构建预测模型，能够对产量这类受上百个基因控制的复杂数量性状的表现进行提前预测，不需要等到作物成熟收获就能筛选出高产潜力的优良单株，选择效率比传统表型选择提升2倍以上。三、多项选择题（每题3分，共30分）1.现代作物育种目标体系中属于绿色高效性状的有（）A氮磷高效利用性状B除草剂耐受性性状C抗病虫性性状D水高效利用性状答案：ABCD。解析：绿色高效性状指能够减少化肥、农药、水资源投入的作物性状，四类性状都符合现代绿色农业的生产需求，是当前育种改良的核心方向。2.下列属于杂交育种中常用的杂交方式的有（）A单交B复交C回交D多父本混合授粉杂交答案：ABCD。解析：四类都是常规杂交育种中常用的杂交方式，根据不同的育种目标选择适配的杂交方法。3.作物种质资源的核心价值包括（）A作为新品种选育的物质基础B开展功能基因研究的核心材料C生物多样性保护的核心组成部分D完全没有利用价值答案：ABC。解析：种质资源携带了作物进化过程中积累的全部遗传变异，是种业原始创新的核心基础，不存在没有任何利用价值的种质材料。4.杂种优势利用的三个必备条件是（）A亲本间遗传差异大、杂种优势强B杂种一代的农艺性状表现整齐一致C制种技术简单易行、制种成本低D不需要繁殖亲本的技术体系答案：ABC。解析：强优势、性状整齐、低成本制种是杂种优势实现产业化推广的三个必备条件，缺一不可。5.作物抗病虫性的常见抗性机制包括（）A抗侵入机制B抗扩展机制C耐害性机制D诱发害虫感病机制答案：ABC。解析：作物的抗病虫性可以从阻止害虫/病原菌侵入、限制侵入后扩展、耐受危害不影响产量三个层面实现，三类机制都是育种中可以利用的优良抗性类型。6.下列属于人工创造的作物遗传种质材料的有（）A细胞融合获得的体细胞杂种B基因编辑创制的定向突变体C远缘杂交获得的异源多倍体D地方农家品种答案：ABC。解析：地方农家品种属于自然演化形成的种质资源，其余三类都是通过人工技术创造的新型遗传种质材料。7.引种过程中必须严格遵守的操作流程包括（）A开展引种检疫，防止传入危险性病虫草害B开展至少2年以上的多点适应性试验C先小面积试种再逐步扩大推广面积D不经试验直接大面积推广答案：ABC。解析：引种如果不经检疫和试验直接大面积推广，极有可能造成危险性病虫害入侵、品种不适应引种地生态条件导致绝产等重大生产损失，必须严格遵守规范流程。8.轮回选择育种方法的优势包括（）A改良群体的同时保持群体的遗传多样性B可以同时改良多个数量性状的表现C避免定向选择造成的遗传基础狭窄D完全淘汰群体内的不良基因答案：ABC。解析：轮回选择能够逐步提升群体内优良基因的频率，但无法做到100%完全淘汰所有不良基因，其余三项都是轮回选择技术的独特优势。9.分子标记辅助育种相比传统表型选择的优势有（）A苗期就可以完成基因型选择，不受生长时期限制B不受环境条件影响，选择准确率高C可以同时聚合多个不同的目标抗性基因D不需要任何成本答案：ABC。解析：分子标记检测需要一定的试剂和人工成本，不属于无成本技术，其余三项都是分子标记辅助育种的显著优势。10.作物品种审定的核心考核指标包括（）A2年以上区域试验产量比对照品种显著增产或者品质抗性等特殊性状突出B性状表现稳定一致C具备适配当地生态条件的适应性D没有明显的重大缺陷答案：ABCD。解析：品种审定是保障生产上推广的品种性状达标、避免劣种上市的核心管理制度，四项都是品种审定过程中的核心考核要求。四、简答题（每题8分，共40分）1.简述作物育种的核心任务：第一是选育出符合生产和市场需求的高产、优质、多抗、绿色高效作物新品种，为粮食安全和农业产业升级提供核心品种支撑；第二是批量繁殖高质量的达标良种，为农业生产提供纯度高、活力强、发芽率达标的优质种子；第三是研究推广配套的品种栽培技术体系，保证新品种的优良性状能够在生产中充分表达，实现品种的产量潜力。2.简述杂交育种亲本选配的五大核心原则：第一，双亲都具备优良的综合性状，没有无法克服的重大遗传缺陷；第二，两个亲本之间的目标性状优缺点能够互补，通过后代重组可以把双方的优异性状聚合到同一个个体中；第三，亲本之一必须是适应当地生态条件的优良主栽品种，保证选育出的后代具备基础的生态适应性；第四，两个亲本之间的遗传背景差异适中，适当的遗传距离能够丰富后代的遗传变异类型；第五，选择一般配合力高的亲本组配杂交组合，提升后代优良单株的出现概率。3.简述三系法杂种优势利用的配套遗传基础：不育系的基因型为S(rfrf)，细胞质携带雄性不育基因，细胞核内没有恢复可育的显性基因，表现为完全雄性不育；保持系的基因型为N(rfrf)，细胞质为可育的正常类型，细胞核内没有恢复基因，与不育系杂交后产生的后代仍然是S(rfrf)，保持雄性不育特性，完成不育系的繁殖；恢复系的基因型为N(RfRf)或者S(RfRf)，细胞核内携带显性的恢复基因，与不育系杂交后产生的杂种一代基因型为S(Rfrf)，花粉恢复正常可育，表现出强杂种优势，可以用于农业生产。三套遗传材料相互配合，就形成了完整的三系杂交种子生产体系。4.简述远缘杂交的常见障碍及对应的克服方法：第一是受精前杂交不亲和障碍，可以通过广泛筛选可杂交性亲本、repeat授粉、混合花粉授粉、子房人工授粉等方法克服；第二是受精后幼胚发育败育障碍，可以通过幼胚离体拯救培养技术，将发育到一定阶段的幼胚取出在人工培养基上培养，获得成活的杂种植株；第三是杂种后代不育障碍，可以通过染色体加倍技术，让杂种的异源染色体能够正常配对，恢复植株的育性；第四是杂种后代疯狂分离、性状不稳定的障碍，可以通过多次回交、连续多代定向选择的方法，快速获得性状稳定的优良后代材料。5.简述作物抗病性快速退化的应对策略：第一，选育聚合多个不同抗病基因的多系品种或者近等基因系，避免单一抗病基因大面积推广造成的强选择压；第二，开展不同抗病品种的分区轮作、间作，稀释田间病原菌小种的定向选择压力；第三，在品种改良过程中重点培育多基因控制的水平抗性品种，利用这类抗性持久稳定的特点延长品种的抗病使用寿命；第四，建立全国范围的病原菌小种动态监测体系，及时预警新的毒性小种的发生蔓延，提前储备适配的替代抗病品种。五、论述题（共44分）1.结合我国种业振兴行动的实施背景，论述如何高效利用作物种质资源挖掘优异基因培育突破性新品种（22分）我国目前已经完成了第三次全国农作物种质资源普查与收集行动，收集到各类新种质资源超过11万份，国家长期种质库保存资源总量突破54万份，但是现存种质资源中完成全基因组测序、多年多点表型精准鉴定的资源占比不足10%，大量珍贵种质的优异性状和携带的功能基因尚未被挖掘利用，种质资源的利用率不足5%，难以支撑当前种业原始创新的发展需求。高效利用种质资源培育突破性新品种首先要搭建全国统一的种质资源精准鉴定平台，对筛选出的2-3万份核心代表性种质开展覆盖全生育期的多年多点表型鉴定，同步完成全基因重测序工作，建立包含每份种质基因型、表型、系谱信息的共享数据库，向全国所有育种单位开放查询和资源获取通道，打破科研院所和种业企业之间的种质资源信息壁垒。其次要建立高效的远缘种质基因渐渗技术体系，通过幼胚拯救、染色体工程、基因编辑等技术，把野生稻、野生小麦、野生玉米等近缘野生种质中携带的抗极端温度、耐盐碱、抗多种病虫害、高光效的传统栽培种不具备的优异基因导入到现有主栽品种的遗传背景中，比如我国育种家已经将普通野生稻的抗白叶枯病Xa23基因、耐淹涝SUB1基因导入到栽培稻品种中，培育出的耐淹水稻品种在江汉平原涝渍地推广面积超过1200万亩，实现了灾害年份不减产的效果。第三要构建科企协作的种质资源共享利用机制，鼓励科研院所将规模化创制的中间改良种质向种业企业开放流转，降低中小企业的种质资源创新成本，加快不同优异性状的聚合速度，未来