作物種質(zhì)資源學(xué)專題測(cè)驗(yàn)考試資料

1、2014年中國農(nóng)科院研究生院作物種質(zhì)資源學(xué)（期末考題）1.簡(jiǎn)述野生近緣植物種質(zhì)資源考察收集地取樣策略？答：（1）作物野生種質(zhì)資源地考察收集要以“居群”為單位采集；（2）居群內(nèi)有亞居群分化地，每個(gè)亞居群都要取樣，亞居群內(nèi)隨機(jī)取樣；（3）取樣原那么：在不影響該居群正常生長(zhǎng)發(fā)育前提下，盡量多取樣.但不同 作物野生種取樣居群數(shù)和單株數(shù)都有差異；（4）野生資源地居群取樣可以根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整，不能機(jī)械照搬理論， 目地是能把該居群攜帶地各類基因都能包含在內(nèi).簡(jiǎn)述作物種質(zhì)資源保護(hù)意義？答：種質(zhì)資源面臨地問題：遺傳多樣性喪失嚴(yán)重（老舊品種為新品種所取 代，環(huán)境惡化，極端環(huán)境條件地危害，古老農(nóng)家種正在喪失（生

2、境地改變）, 城市、交通及水庫等建設(shè)），遺傳一致性地危險(xiǎn)（遺傳基礎(chǔ)單一造成地病 害大爆發(fā)），保存資源已發(fā)揮重要作用（拯救農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)了種質(zhì)資源 地有效利用，是培育未來新興品種地物質(zhì)寶庫）種質(zhì)資源是現(xiàn)代育種地物質(zhì)基礎(chǔ)稀有特異種質(zhì)對(duì)育種成效具有決定性地作用新地育種目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)決定于所擁有地種質(zhì)資源種質(zhì)資源是生物學(xué)理論研究地重要基礎(chǔ)材料.種質(zhì)庫地種子貯藏與一般農(nóng)業(yè)上地良種貯藏有何不同？答：種質(zhì)庫種子保存與一般地良種貯藏地不同之處有種質(zhì)庫地種子貯藏：1）種子入庫前處理技術(shù)包括生活力檢測(cè)，破除種子休 眠，種子干燥，種子地密閉包裝技術(shù)2）種子貯藏過程中平安保存技術(shù)包 括生活力、活力檢測(cè)，種子壽命預(yù)測(cè)及種

3、子衰老預(yù)警，遺傳完整性檢測(cè)，繁 殖更新技術(shù)3）種子保存質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與管理技術(shù)農(nóng)業(yè)良種貯藏：1）真空貯藏，目前比擬先進(jìn)地貯藏手段.把種子放在真空、 密閉、低溫地環(huán)境下.2）干燥器貯藏，把種子放在紙袋或布袋中，裝入盛有干燥劑地干燥容器內(nèi)， 然后加蓋密閉放在陰涼干燥處.此方法保存地種子時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)芽率高，但貯藏 量小，只限于少量良種保存.3）倉庫貯藏，種子數(shù)量較大時(shí)使用此法.倉庫地類型有四種：一是普通貯藏庫，不設(shè)空調(diào)只安裝換氣扇.二是干燥貯藏庫，不調(diào)節(jié)溫度只調(diào)節(jié)濕度.三是 冷卻除濕庫，能調(diào)節(jié)氣溫濕度.四是低溫干燥庫，溫度在0以下，空氣相對(duì)濕 度在30%.4）掛藏，成熟后不易落粒地莢果和鱗莖等成株捆扎成把，

4、掛在陰涼通風(fēng)處逐 漸干燥，至農(nóng)閑時(shí)或使用時(shí)脫粒.影響種質(zhì)庫種子貯藏壽命地因素有哪些？答：影響種子貯藏壽命地因素有內(nèi)在因素和外在因素.一，內(nèi)在因素有遺傳因子；母株生長(zhǎng)環(huán)境（溫度、光周期、降雨量、土壤溫 度及無機(jī)元素）；種子構(gòu)造及成分；種子休眠及種子地硬實(shí)程度；成熟度；種 子含水量；種子活力；種子大小等因素.二，影響種子地外在因素有貯藏壽命；貯藏環(huán)境地濕度；貯藏環(huán)境地空氣成 分；種傳病原菌；昆蟲；處理種子地化學(xué)物質(zhì)等因素.簡(jiǎn)述作物種質(zhì)資源表現(xiàn)型鑒定評(píng)價(jià)地重要性，進(jìn)行作物種質(zhì)資源表現(xiàn)型鑒定 評(píng)價(jià)試驗(yàn)應(yīng)重點(diǎn)考慮地要素.答：基本表型鑒定-認(rèn)識(shí)與利用作物種質(zhì)地第一步，特性表型鑒定-利用作物 種質(zhì)地基礎(chǔ)作物

5、種質(zhì)資源表現(xiàn)性鑒定評(píng)價(jià)地地重要性有：（1）提供了不同資源種質(zhì)地重 要基礎(chǔ)信息（2）通過鑒定評(píng)價(jià)，能夠根據(jù)生產(chǎn)需要開掘有直接利用價(jià)值地資源（3）通過基本鑒定與評(píng)價(jià)，為深入研究（基因、功能、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)移）提供研 究材料（4）構(gòu)建各項(xiàng)研究所需要地精準(zhǔn)鑒定地方法學(xué)和抗性評(píng)判指標(biāo)體系進(jìn)行作物種質(zhì)資源表現(xiàn)型鑒定試驗(yàn)重點(diǎn)考慮地要素有：第一、生態(tài)區(qū)地 選擇，選擇盡可能多地生態(tài)類型.第二、設(shè)置重復(fù)，每個(gè)生態(tài)區(qū)內(nèi)至少設(shè)置3 個(gè)重復(fù).第三、設(shè)置對(duì)照，根據(jù)不同地生態(tài)區(qū)不同地性狀選擇不同地對(duì)照品種. 第四，環(huán)境，盡可能地滿足均一，多年多點(diǎn).另外還應(yīng)注意，種質(zhì)資源表現(xiàn)型 鑒定與育種不同，鑒定包括大量地植株形態(tài)學(xué)性狀與局部生

6、產(chǎn)性狀.要注意農(nóng) 藝性狀表型與遺傳和環(huán)境地作用，質(zhì)量性狀地鑒定要屢次重復(fù)，解決群體內(nèi) 異質(zhì)性地問題，數(shù)量性狀地鑒定要多年多點(diǎn)，解決環(huán)境影響問題.數(shù)據(jù)地采集 要標(biāo)準(zhǔn)化.簡(jiǎn)述國外引種中植物檢疫地重要性.答：第一，人類活動(dòng)與病蟲害傳播.自然阻隔地里地屏障如高山、海洋、荒漠 曾對(duì)植物病蟲害傳播起重要地阻隔作用，但是現(xiàn)在各種交通和運(yùn)輸工具地發(fā) 展使這種自然屏障作用明顯地減弱，是遠(yuǎn)距離地病蟲害擴(kuò)散加劇.第二，病蟲害通過植物材料地?cái)y帶而遠(yuǎn)距離傳播.具有生命力地種子、苗木或 無生命地植物產(chǎn)品都可能攜帶有害生物.由于在新地環(huán)境中沒有天敵或適宜 地環(huán)境會(huì)引發(fā)大面地?cái)U(kuò)散和蔓延，從而危害引種國家地環(huán)境與經(jīng)濟(jì).第三，外

7、來入侵有害生物已成為國家平安地重要問題.有害生物地入侵會(huì)造成 農(nóng)林疫情，威脅人類健康，導(dǎo)致生態(tài)失衡，還會(huì)造成嚴(yán)重地經(jīng)濟(jì)損失7試論作物種質(zhì)資源基因型鑒定地主要技術(shù)途徑和應(yīng)用領(lǐng)域.答：基因型鑒定主要技術(shù)途徑：（1）蛋白質(zhì)標(biāo)記、DNA分子標(biāo)記（SSR、AFLP、 SNP等）（2）重測(cè)序、簡(jiǎn)化基因組測(cè)序、基因測(cè)序基因型鑒定地應(yīng)用領(lǐng)域：（1）遺傳多樣性與群體結(jié)構(gòu)分析、起源進(jìn)化研究、 種質(zhì)資源保護(hù)與收集等（2）核心種質(zhì)構(gòu)建基因開掘（重要性狀鑒定評(píng)價(jià)、基 因作圖、精細(xì)定位、基因克?。?）種質(zhì)創(chuàng)新、作物育種（分子標(biāo)記育種、 分子設(shè)計(jì)育種、全基因組選擇、轉(zhuǎn)基因育種等）、品種測(cè)試等8簡(jiǎn)述作物種質(zhì)資源信息系統(tǒng)建立

8、地目地？答：全面掌握和了解作物種質(zhì)資源地情況促進(jìn)種質(zhì)資源地保護(hù)、共享和利用科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良種質(zhì)信息社會(huì)公眾提供科普信息為國家提供資源保護(hù)和持續(xù)利用地決策信息9.作物種質(zhì)資源信息系統(tǒng)研究地主要內(nèi)容是什么？答：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范地研究制定各類數(shù)據(jù)庫地建立管理信息系統(tǒng)研制應(yīng)用軟件開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘與分析信息共享與服務(wù)10請(qǐng)簡(jiǎn)述民族植物學(xué)概念并闡述開展農(nóng)作物種質(zhì)資源村社保護(hù)地相關(guān)研究?jī)?nèi) 容.答：民族植物學(xué)是研究人與植物地關(guān)系及相互作用地綜合性學(xué)科，其學(xué)科基礎(chǔ) 是植物學(xué)、生態(tài)學(xué)和人類學(xué).它利用多學(xué)科手段研究人類利用和保護(hù)植物地傳 統(tǒng)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，揭示在不同環(huán)境下民族社會(huì)與自然界地植物類群相互作用地 歷史規(guī)律和演

9、變趨勢(shì)，為生物多樣性保護(hù)、資源地持續(xù)利用和民族經(jīng)濟(jì)地發(fā) 展提供科學(xué)依據(jù).農(nóng)作物種質(zhì)資源村社保護(hù)工作地相關(guān)主要研究?jī)?nèi)容是（1）調(diào)查和了解當(dāng)?shù)卮?社生物多樣性，并根據(jù)作物或品種種植地情況提出針對(duì)性地多樣性保護(hù)方式: 原生境或非原生境方式，并舉例說明.（2）結(jié)合農(nóng)作物品種多樣性展示，評(píng)價(jià)和發(fā)現(xiàn)多樣性和有用特性.（3）建立村社種子庫，完善當(dāng)?shù)氐胤N子傳播系統(tǒng).（4）收集并匯編種質(zhì)資源 保護(hù)和利用相關(guān)地傳統(tǒng)知識(shí).（5）開展參與性作物育種研究，提高農(nóng)民保護(hù) 和利用種質(zhì)資源地能力.全基因組選擇地內(nèi)涵及研究策略是什么？答：全基因組選擇簡(jiǎn)單來講就是全基因組范圍內(nèi)地標(biāo)記輔助選擇.這種方法地具 體思想是利用覆蓋整個(gè)基

10、因組地標(biāo)記（主要指SNP標(biāo)記）將染色體分成假設(shè)干個(gè)片 段，即每相鄰地兩個(gè)標(biāo)記就是一個(gè)染色體片段，然后通過標(biāo)記基因型結(jié)合表型性 狀以及系譜信息分別估計(jì)每個(gè)染色體片段地效應(yīng)，最后利用個(gè)體所攜帶地標(biāo)記信 息對(duì)其未知地表型信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，即將個(gè)體攜帶地個(gè)染色體片段地效應(yīng)累加起 來，進(jìn)而估計(jì)基因組育種值并進(jìn)行選擇，全基因組選擇主要利用地是連鎖不平衡 信息，即假設(shè)每個(gè)標(biāo)記與其相鄰地QTL處于連鎖不平衡狀態(tài)，因而利用標(biāo)記估計(jì) 地染色體片段效應(yīng)在不同時(shí)代中是相同地.由此可見，標(biāo)記地密度必須足夠高， 以確?？刂颇繕?biāo)性狀地所有QTL,與標(biāo)記處于連鎖不平衡狀態(tài).有足夠高地標(biāo)記 密度，大規(guī)模高通量地SNP檢測(cè)技術(shù)也相繼

11、建立與應(yīng)用，如SNP芯片技術(shù)等，SNP 分型地本錢明顯降低，因此使得全基因組選擇方法地應(yīng)用成為可能.作物三級(jí)基因源地特點(diǎn)與利用策略？答：作物地基因源是指與作物遺傳關(guān)系較近，通過遺傳操作可以向作物轉(zhuǎn)移基因 地一群植物及其基因所編碼地遺傳信息.這群植物包括該作物地各類品種和品 系、野生種、雜草種、野生近緣植物等全部種質(zhì)資源.具體說來，根據(jù)與作物物 種地遺傳關(guān)系遠(yuǎn)近將基因源分為三級(jí):一級(jí)基因源,包括該栽培種地各類品種 品 系及與之具有相同基因組地一切野生種、雜草種和原始種.它們與作物雜交能正 常結(jié)實(shí)并產(chǎn)生生育能力正常地雜種后代向作物轉(zhuǎn)移基因容易.二級(jí)基因源包括 具有與該作物相似基因組地物種、以及多倍

12、體作物中有一局部基因組與該作物相 同地物種.當(dāng)其與該作物雜交時(shí)產(chǎn)生局部可育地后代，向作物轉(zhuǎn)移基因不很容易. 三級(jí)基因源不具有與作物相同地基因組并難與作物雜交，雜種不育，需回交甚至 需幼胚拯救，向作物轉(zhuǎn)移基因困難或極難.從各級(jí)基因源利用地難易看，三級(jí)基 因源難于二級(jí)，二級(jí)基因源難于一級(jí).因此，能利用一級(jí)基因源解決地問題就優(yōu) 先利用一級(jí)，能利用二級(jí)基因源解決地問題就先不用三級(jí)基因源.來自野生種地 品系遺傳多樣性豐富，且常常帶有某些特異性地抗性基因，可以通過主推品種與 其雜交，獲得特異性地抗性基因，以到達(dá)改良地目地.三級(jí)基因源地利用常用地 方法有遠(yuǎn)緣雜交和通過分子連鎖圖研究數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）.前

13、者用于轉(zhuǎn)移顯性 單基因控制地性狀（如抗病性），后者用于轉(zhuǎn)移多基因控制地農(nóng)藝性狀（如豐產(chǎn) 性抗旱性等）.此外，還可以利用遠(yuǎn)緣雜交獲得異附加系、異代換系和易位系， 用于育種.試述作物種質(zhì)資源創(chuàng)新地必要性和主要途徑？必要性：1狹窄地遺傳基礎(chǔ)不僅限制了產(chǎn)量和品質(zhì)地進(jìn)一步改良，而且使得作物對(duì)生物和 非生物環(huán)境脅迫地脆弱性增加.2、育種目標(biāo)新需求：營養(yǎng)與加工品質(zhì)、產(chǎn)業(yè)化開展3、生態(tài)環(huán)境條件地變化要求開掘和創(chuàng)造具有綜合抗性、有效利用水土資源地農(nóng) 作物新種質(zhì)4、國際競(jìng)爭(zhēng)主要途徑：雜交，原生質(zhì)體融合，轉(zhuǎn)化.遺傳工具材料對(duì)于作物種質(zhì)資源創(chuàng)新地價(jià)值？異源二體附加系和代換系，端體，缺體；基因組地起源、演化研究基因定位

14、與功能表達(dá)研究繪制遺傳圖譜.作物種質(zhì)創(chuàng)新如何應(yīng)對(duì)種業(yè)開展面臨地挑戰(zhàn)？答：1）系統(tǒng)挖掘關(guān)鍵農(nóng)業(yè)生物資源，提升生物技術(shù)原始創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)力2）突破一批關(guān)鍵技術(shù)，提高生物資源開發(fā)利用整體水平.提高農(nóng)業(yè)生物資 源可持續(xù)利用效率3）研制一批創(chuàng)新產(chǎn)品，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì).培育基于資源 高效利用地新型產(chǎn)業(yè).發(fā)現(xiàn)新基因地方法主要有哪些？簡(jiǎn)要說明其原理，并指出當(dāng)前最常用地發(fā)現(xiàn)新基因地方法是哪一種.答：1.基于經(jīng)典遺傳學(xué)地新基因開掘2.基于基因組學(xué)地新基因地開掘1）基于遺傳作圖地新基因地開掘通過分子作圖能夠?qū)δ繕?biāo)基因進(jìn)行確切地定位并與基因位點(diǎn)進(jìn)行比擬，從而 大大加快了新基因發(fā)現(xiàn)地速度2）基于關(guān)聯(lián)分析地新基

15、因地開掘連鎖分析地理論基礎(chǔ)是連鎖不平衡（LD,即連鎖位點(diǎn)上地等位基因之間呈非隨機(jī) 地關(guān)聯(lián)關(guān)系3）基于比擬基因組學(xué)地新基因地開掘通過不同物種基因組中地基因及其在染色體上地排列位置具有一定地相似性 從而開掘新地基因.4）基于基因表達(dá)地新基因地開掘利用各種技術(shù)發(fā)現(xiàn)在特定組織、特定時(shí)期或特定處理（如逆境脅迫）特異表達(dá)地 基因，然后通過與以知基因地比對(duì)、作圖、轉(zhuǎn)化，進(jìn)而確定基因地功能.如果在構(gòu)建基因表達(dá)譜地過程中，獲得了大量EST或全長(zhǎng)DNA序列，通過生物信 息學(xué)手段，例如通過同源性比擬，就可以了解在某一特定時(shí)期在特定環(huán)境下一個(gè) 組織或器官中是哪些基因得到了表達(dá)；如果在GenBank中還找不到同源地對(duì)應(yīng)

16、序 列，那么可初步判斷為是新基因得到了表達(dá).對(duì)這些新基因進(jìn)行別離和克隆，并進(jìn) 行功能鑒定，就可以開掘出新基因.5）基于突變體地新基因地開掘新地基于突變體地基因開掘策略需要通過活化或引入轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)座子或T-DNA 來改變某些基因地表達(dá)，在此基礎(chǔ)上來研究基因型與表型之間地內(nèi)在關(guān)系.當(dāng)篩 選出特定表型（特別是一些關(guān)鍵代謝途徑中地生理生化性狀）地突變體后，再返 回去鑒定出突變了地DNA序列（基因），就可以找到控制這種特定性狀地基 因.6）基于生物信息技術(shù)地新基因地開掘利用海量cDNA、EST、基因組序列、RNA-seq,蛋白質(zhì)、代謝物、表型等信息將 大大加快新基因開掘地速度，尤其是對(duì)代謝途徑中涉及到

17、地基因進(jìn)行開掘效果很 好.當(dāng)前最常用地發(fā)現(xiàn)新基因地方法是關(guān)聯(lián)分析開掘新基因地方法.現(xiàn)代基因組學(xué)研究進(jìn)展如何促進(jìn)作物基因源地挖掘與利用？答：(1)全基因組選擇地概念是由Meuwissen等在2001年提出地，當(dāng)時(shí)是 基于一種理想地假設(shè)，即所有性狀地QTLs都對(duì)應(yīng)一個(gè)與之緊密連鎖地SNP 位點(diǎn)并可用該標(biāo)記來代表；通過性狀測(cè)定獲得全基因組育種值，結(jié)合該個(gè)體 所帶地分子標(biāo)記,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出每一個(gè)分子標(biāo)記所對(duì)應(yīng)地染色體片 段地育種值大?。蝗缓笤賹?duì)所要選擇地個(gè)體進(jìn)行全基因組育種值估計(jì) (genomic estimated breeding value, GEBV),并進(jìn)行選擇.由此可見，全基 因組選

18、擇是在傳統(tǒng)MAS基礎(chǔ)上地創(chuàng)新和改進(jìn)，是用覆蓋全基因組地標(biāo)記進(jìn) 行地輔助選育.(2)全基因組選擇提供了一種新地MAS育種策略，這種方法充分利用了目前 越來越精確地分子標(biāo)記.但是對(duì)于Meuwissen等于2001年提出地應(yīng)用高密度 分子標(biāo)記進(jìn)行全基因組育種來說，大局部育種生物地分子標(biāo)記密度還沒有達(dá) 至UMeuwissen論文中“IcM 一個(gè)標(biāo)記”地要求，同時(shí)目前對(duì)如此多地標(biāo)記進(jìn)行 分型花費(fèi)巨大，所以許多科學(xué)家，包括Meuwissen本人也在對(duì)原來地方案進(jìn) 行改進(jìn)10 .事實(shí)上，目前廣泛采用地方案如下：第一步：進(jìn)行全基因組SNP標(biāo)記地篩選.SNP具有數(shù)量多、分布廣地特點(diǎn)，該 特點(diǎn)使得篩選覆蓋全基因組

19、地標(biāo)記成為可能.第二步：使用篩選得到地SNP對(duì)參考群體進(jìn)行分型，同時(shí)測(cè)定參考群體地表 型性狀，通過對(duì)SNP分型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，計(jì)算出帶有相應(yīng)標(biāo) 記地染色體片段地效應(yīng).第三步：通過獲得地這些信息，利用SNP芯片對(duì)選擇個(gè)體進(jìn)行育種值估計(jì)，篩選出育種值較高地個(gè)體進(jìn)行強(qiáng)化培育(圖 1)圖1全基因組選擇過程路線圖Fig.l Flow chart of whole genome selection版權(quán)申明本文局部?jī)?nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上整理. 版權(quán)為個(gè)人所有This article includes some parts, including text, pictures, an

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