1、2014年中国农科院研究生院作物种质资源学（期末考题）1. 简述野生近缘植物种质资源考察收集的取样策略？答：（1）作物野生种质资源的考察收集要以“居群”为单位采集；（2）居群内有亚居群分化的，每个亚居群都要取样，亚居群内随机取样；（3）取样原则：在不影响该居群正常生长发育前提下，尽量多取样。但不同作物野生种取样居群数和单株数都有差别；（4）野生资源的居群取样可以根据实际情况予以调整，不能机械照搬理论，目的是能把该居群携带的各类基因都能包含在内2. 简述作物种质资源保护意义？答：种质资源面临的问题：遗传多样性丧失严重（老旧品种为新品种所取代，环境恶化，极端环境条件的危害，古老农家种正在丧失（生境
2、的改变） ，城市、交通及水库等建设） ，遗传一致性的危险（遗传基础单一造成的病害大爆发） ，保存资源已发挥重要作用（拯救农业生产，促进了种质资源的有效利用，是培育未来新兴品种的物质宝库）种质资源是现代育种的物质基础稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源种质资源是生物学理论研究的重要基础材料3. 种质库的种子贮藏与一般农业上的良种贮藏有何不同？答：种质库种子保存与一般的良种贮藏的不同之处有种质库的种子贮藏：1）种子入库前处理技术 包括生活力检测，破除种子休眠，种子干燥，种子的密闭包装技术 2）种子贮藏过程中安全保存技术 包括生活力、活力检测，种子寿命预测
3、及种子衰老预警，遗传完整性检测，繁殖更新技术 3）种子保存质量标准与管理技术农业良种贮藏：1）真空贮藏，目前比较先进的贮藏手段。把种子放在真空、密闭、低温的环境下。2）干燥器贮藏，把种子放在纸袋或布袋中，装入盛有干燥剂的干燥容器内，然后加盖密闭放在阴凉干燥处。此方法保存的种子时间长，发芽率高，但贮藏量小，只限于少量良种保存。3）仓库贮藏，种子数量较大时使用此法。仓库的类型有四种：一是普通贮藏库，不设空调只安装换气扇。二是干燥贮藏库，不调节温度只调节湿度。三是冷却除湿库，能调节气温湿度。四是低温干燥库，温度在 0 以下，空气相对湿度在 30%。4）挂藏，成熟后不易落粒的荚果和鳞茎等成株捆扎成把，
4、挂在阴凉通风处逐渐干燥，至农闲时或使用时脱粒。4. 影响种质库种子贮藏寿命的因素有哪些？答：影响种子贮藏寿命的因素有内在因素和外在因素。一，内在因素有遗传因子；母株生长环境（温度、光周期、降雨量、土壤温度及无机元素） ；种子构造及成分；种子休眠及种子的硬实程度；成熟度；种子含水量；种子活力；种子大小等因素。二，影响种子的外在因素有贮藏寿命；贮藏环境的湿度；贮藏环境的空气成分；种传病原菌；昆虫；处理种子的化学物质等因素。5. 简述作物种质资源表现型鉴定评价的重要性，进行作物种质资源表现型鉴定评价试验应重点考虑的要素。答：基本表型鉴定-认识与利用作物种质的第一步，特性表型鉴定-利用作物种质的基础作
5、物种质资源表现性鉴定评价的的重要性有:（1）提供了不同资源种质的重要基础信息（2）通过鉴定评价，能够根据生产需要发掘有直接利用价值的资源（3）通过基本鉴定与评价，为深入研究（基因、功能、调节、转移）提供研究材料（4）构建各项研究所需要的精准鉴定的方法学和抗性评判指标体系进行作物种质资源表现型鉴定试验重点考虑的要素有：第一、生态区的选择，选择尽可能多的生态类型。第二、设置重复，每个生态区内至少设置 3 个重复。第三、设置对照，根据不同的生态区不同的性状选择不同的对照品种。第四，环境，尽可能的满足均一，多年多点。另外还应注意，种质资源表现型鉴定与育种不同，鉴定包括大量的植株形态学性状与部分生产性状
6、。要注意农艺性状表型与遗传和环境的作用，质量性状的鉴定要多次重复，解决群体内异质性的问题，数量性状的鉴定要多年多点，解决环境影响问题。数据的采集要标准化。6. 简述国外引种中植物检疫的重要性。答：第一，人类活动与病虫害传播。自然阻隔地里的屏障如高山、海洋、荒漠曾对植物病虫害传播起重要的阻隔作用，但是现在各种交通和运输工具的发展使这种自然屏障作用明显的减弱，是远距离的病虫害扩散加剧。第二，病虫害通过植物材料的携带而远距离传播。具有生命力的种子、苗木或无生命的植物产品都可能携带有害生物。由于在新的环境中没有天敌或适宜的环境会引发大面的扩散和蔓延，从而危害引种国家的环境与经济。第三，外来入侵有害生物
7、已成为国家安全的重要问题。有害生物的入侵会造成农林疫情，威胁人类健康，导致生态失衡，还会造成严重的经济损失7. 试论作物种质资源基因型鉴定的主要技术途径和应用领域。答：基因型鉴定主要技术途径：（1）蛋白质标记、DNA 分子标记（SSR、AFLP、SNP 等） （2）重测序、简化基因组测序、基因测序基因型鉴定的应用领域：（1）遗传多样性与群体结构分析、起源进化研究、种质资源保护与收集等（2）核心种质构建基因发掘（重要性状鉴定评价、基因作图、精细定位、基因克隆） （3）种质创新、作物育种（分子标记育种、分子设计育种、全基因组选择、转基因育种等） 、品种测试等8. 简述作物种质资源信息系统建立的目的
8、？答：全面掌握和了解作物种质资源的情况促进种质资源的保护、共享和利用科学研究和农业生产提供优良种质信息社会公众提供科普信息 为国家提供资源保护和持续利用的决策信息9. 作物种质资源信息系统研究的主要内容是什么？答：标准规范的研究制定各类数据库的建立 管理信息系统研制 应用软件开发 数据挖掘与分析 信息共享与服务10.请简述民族植物学概念并阐述开展农作物种质资源村社保护的相关研究内容。答:民族植物学是研究人与植物的关系及相互作用的综合性学科，其学科基础是植物学、生态学和人类学。它利用多学科手段研究人类利用和保护植物的传统知识和经验，揭示在不同环境下民族社会与自然界的植物类群相互作用的历史规律和演
9、变趋势，为生物多样性保护、资源的持续利用和民族经济的发展提供科学依据。农作物种质资源村社保护工作的相关主要研究内容是（1）调查和了解当地村社生物多样性，并根据作物或品种种植的情况提出针对性的多样性保护方式：原生境或非原生境方式，并举例说明。（2）结合农作物品种多样性展示，评价和发现多样性和有用特性。（3）建立村社种子库,完善当地的种子传播系统。 （4）收集并汇编种质资源保护和利用相关的传统知识。 （5）开展参与性作物育种研究，提高农民保护和利用种质资源的能力11.全基因组选择的内涵及研究策略是什么？答：全基因组选择简单来讲就是全基因组范围内的标记辅助选择。这种方法的具体思想是利用覆盖整个基因组
10、的标记（主要指 SNP 标记）将染色体分成若干个片段，即每相邻的两个标记就是一个染色体片段，然后通过标记基因型结合表型性状以及系谱信息分别估计每个染色体片段的效应，最后利用个体所携带的标记信息对其未知的表型信息进行预测，即将个体携带的个染色体片段的效应累加起来，进而估计基因组育种值并进行选择，全基因组选择主要利用的是连锁不平衡信息，即假设每个标记与其相邻的 QTL 处于连锁不平衡状态，因而利用标记估计的染色体片段效应在不同时代中是相同的。由此可见，标记的密度必须足够高，以确保控制目标性状的所有 QTL，与标记处于连锁不平衡状态。有足够高的标记密度，大规模高通量的 SNP 检测技术也相继建立与应
11、用，如SNP 芯片技术等，SNP 分型的成本明显降低，因此使得全基因组选择方法的应用成为可能。12.作物三级基因源的特点与利用策略？答：作物的基因源是指与作物遗传关系较近，通过遗传操作可以向作物转移基因的一群植物及其基因所编码的遗传信息。这群植物包括该作物的各类品种和品系、野生种、杂草种、野生近缘植物等全部种质资源。具体说来，根据与作物物种的遗传关系远近将基因源分为三级：一级基因源，包括该栽培种的各类品种 品系及与之具有相同基因组的一切野生种、杂草种和原始种。它们与作物杂交能正常结实 并产生生育能力正常的杂种后代 向作物转移基因容易。二级基因源包括具有与该作物相似基因组的物种、以及多倍体作物中
12、有一部分基因组与该作物相同的物种。当其与该作物杂交时产生部分可育的后代，向作物转移基因不很容易。三级基因源不具有与作物相同的基因组并难与作物杂交，杂种不育，需回交甚至需幼胚拯救，向作物转移基因困难或极难。从各级基因源利用的难易看，三级基因源难于二级，二级基因源难于一级。因此，能利用一级基因源解决的问题就优先利用一级，能利用二级基因源解决的问题就先不用三级基因源。来自野生种的品系遗传多样性丰富，且常常带有某些特异性的抗性基因，可以通过主推品种与其杂交，获得特异性的抗性基因，以达到改良的目的。三级基因源的利用常用的方法有远缘杂交和通过分子连锁图研究数量性状位点（QTL)。前者用于转移显性单基因控制
13、的性状（如抗病性） ，后者用于转移多基因控制的农艺性状（如丰产性 抗旱性等） 。此外，还可以利用远缘杂交获得异附加系、异代换系和易位系，用于育种。13.试述作物种质资源创新的必要性和主要途径？必要性：1 狭窄的遗传基础不仅限制了产量和品质的进一步改良，而且使得作物对生物和非生物环境胁迫的脆弱性增加。2、育种目标新需求：营养与加工品质、产业化发展3、生态环境条件的变化要求发掘和创造具有综合抗性、有效利用水土资源的农作物新种质4、国际竞争主要途径：杂交，原生质体融合，转化。14.遗传工具材料对于作物种质资源创新的价值？异源二体附加系和代换系，端体，缺体；基因组的起源、演化研究基因定位与功能表达研究
14、绘制遗传图谱15.作物种质创新如何应对种业发展面临的挑战？答：1）系统挖掘关键农业生物资源，提升生物技术原始创新与竞争力2）突破一批关键技术，提高生物资源开发利用整体水平。提高农业生物资源可持续利用效率3）研制一批创新产品，将资源优势转变为技术和产业优势。培育基于资源高效利用的新型产业16.发现新基因的方法主要有哪些？简要说明其原理，并指出当前最常用的发现新基因的方法是哪一种。答： 1.基于经典遗传学的新基因发掘 2.基于基因组学的新基因的发掘1）基于遗传作图的新基因的发掘通过分子作图能够对目标基因进行确切的定位并与已知基因位点进行比较，从而大大加快了新基因发现的速度2）基于关联分析的新基因的
15、发掘连锁分析的理论基础是连锁不平衡（LD，即连锁位点上的等位基因之间呈非 随机的关联关系3）基于比较基因组学的新基因的发掘通过不同物种基因组中的基因及其在染色体上的排列位置具有一定的相似性从而发掘新的基因。4）基于基因表达的新基因的发掘利用各种技术发现在特定组织、特定时期或特定处理（如逆境胁迫）特异表达的基因，然后通过与以知基因的比对、作图、转化，进而确定基因的功能。如果在构建基因表达谱的过程中，获得了大量 EST 或全长 DNA 序列，通过生物信息学手段，例如通过同源性比较，就可以了解在某一特定时期在特定环境下一个组织或器官中是哪些基因得到了表达；如果在 GenBank 中还找不到同源的对应
16、序列，则可初步判断为是新基因得到了表达。对这些新基因进行分离和克隆，并进行功能鉴定，就可以发掘出新基因。5）基于突变体的新基因的发掘新的基于突变体的基因发掘策略需要通过活化或引入转座子、逆转座子或 T-DNA 来改变某些基因的表达，在此基础上来研究基因型与表型之间的内在关系。当筛选出特定表型（特别是一些关键代谢途径中的生理生化性状）的突变体后，再返回去鉴定出突变了的 DNA 序列（基因） ，就可以找到控制这种特定性状的基因。6）基于生物信息技术的新基因的发掘利用海量 cDNA、EST、基因组序列、RNA-seq、蛋白质、代谢物、表型等信息将大大加快新基因发掘的速度，尤其是对代谢途径中涉及到的基
17、因进行发掘效果很好。当前最常用的发现新基因的方法是关联分析发掘新基因的方法。17.现代基因组学研究进展如何促进作物基因源的挖掘与利用？答：（1）全基因组选择的概念是由 Meuwissen 等在 2001 年提出的, 当时是基于一种理想的假设, 即所有性状的 QTLs 都对应一个与之紧密连锁的SNP 位点并可用该标记来代表; 通过性状测定获得全基因组育种值, 结合该个体所带的分子标记,应用统计学方法计算出每一个分子标记所对应的染色体片段的育种值大小; 然后再对所要选择的个体进行全基因组育种值估计(genomic estimated breeding value, GEBV), 并进行选择。由此可
18、见,全基因组选择是在传统 MAS 基础上的创新和改进, 是用覆盖全基因组的标记进行的辅助选育.（2）全基因组选择提供了一种新的MAS 育种策略, 这种方法充分利用了目前越来越精确的分子标记。但是对于Meuwissen 等于2001 年提出的应用高密度分子标记进行全基因组育种来说, 大部分育种生物的分子标记密度还没有达到Meuwissen论文中“1cM 一个标记”的要求, 同时目前对如此多的标记进行分型花费巨大, 所以许多科学家,包括Meuwissen 本人也在对原来的方案进行改进10。事实上, 目前广泛采用的方案如下:第一步: 进行全基因组SNP 标记的筛选。SNP具有数量多、分布广的特点, 该特点使得筛选覆盖全基因组的标记成为可能。第二步: 使用筛选得到的SNP 对参考群体进行分型, 同时测定参考群体的表型性状, 通过对SNP 分型数据和表型数据进行关联分析, 计算出带有相应标记的染色体片段的效应。第三步: 通过获得的这些信息, 利用SNP 芯片对选择个体进行育种值估计, 筛选出育种值较高的个体进行强化培育(图1)
