育种试题,最终

《高级作物育种学专题》复习题答案

2014年4月

大豆育种研究进展：

1、试论大豆杂交育种过程中，如何根据性状的遗传方式确定合适的后代选择策略。

①选用优点多、缺点少、优缺点能够相互弥补的优良品种或品系为性状重组育种的亲本。 ②转移个别性状到优良品种上的重组育种时，具有所转移目标性状的亲本，该目标性状应表现突出，且最好没有突出的不良性状。 ③育种目标主要是产量或其他数量性状时，着重在性状内基因间的重组，所选亲本均为优良品种或品系，各项农艺性状均好，通过重组积累更多的增效基因并产生更多的上位效应。不同亲缘来源的亲本具有不同的遗传基础，因而可以得到更多重组后的增效位点及上位效应，这种情况下亲本表现有良好的配合力。

2、与禾谷类作物相比，大豆遗传改良的特点和难点有哪些？ ①大豆的光敏反应敏感，品种适应范围较窄。 ②大豆固氮耗能大，种子含能高，产量较低。

③大豆营养生长和生殖生长并进期长，株型独特，源库矛盾突出。 ④严格自花授粉，异交困难，遗传背景狭窄，杂种优势利用难度大。 ⑤细胞遗传研究滞后，基础理论相对薄弱。 3、分析中国发展转基因大豆的利弊。 （1）中国发展转基因大豆前景大好

①发展转基因大豆可以缩短育种年限；提高大豆产量；降低生产成本；减少生产风险；提高农产品安全性；减轻农民体力劳动；改革耕作制度

②中国大豆供不应求；中国是最大的转基因大豆进口国；公众已接受转基因大豆产品，农民需要大豆产品。因而我们有必要加强发展转基因大豆。 （2）我国发展转基因大豆的弊端 转基因作物在我国的发展历史很短，人们仍旧对其长远的影响有很多争议。例如转基因大豆的安全性问题：转基因作物对目标生物的的危害，破坏生物的多样性以及其他一些不可预计的风险与发展转基因大豆相关的技术水平高，消费者对转基因大豆的认可程度目前还比较低。

4、比较中国各大豆产区的育种目标的异同

（1）东北春大豆区：早熟、高产、高油、大粒、抗SCN、SMV、灰斑病、抗食心虫、适合机械收获。

（2）黄淮海夏大豆区：早熟、高产、高蛋白与高油、抗SCN、SMV、抗旱、耐盐。 （3）南方夏豆区：合适的生育期、高产、高蛋白、抗SCN、锈病、抗叶食性害虫、耐酸铝

棉花育种研究进展：

5、棉花育种方法主要有哪些？试举例说明选择育种的特点、过程以及局限性。

（1）棉花育种方法主要有选择育种、杂交育种、远缘杂交育种、杂种优势利用、诱变育种、生物技术育种等多种方法。其中选择育种、杂交育种、远缘杂交育种主要针对常规品种，杂交优势利用主要针对杂交棉育种，诱变育种和生物选择育种主要是创新新资源，其中既有常规棉又有杂交棉

（2）选择育种的特点：①优中选优，方法简单易存。②连续选优，性状不断改进提高 选择育种都是从原始群体中，按照育种目标的要求，选择优异单株开始，但因对入选

单株后代处理方法不同，而分为单株选择法和混合选择法。 单株选择法又分为一次单株选择和多次单株选择。一次单株选择法是在原始群体中只选择一次。具体过程如下：第一年～选株（铃）；第二年～选择圃；第三年～品系预备试验：第四年～品系比较实验；第五年～多点试验；第六、七年～区域试验；第八年～生产试验。多次单株选择法类似。 混合选择法：按照预定的育种目标从原始群体中选择优良单株，第二年混合播种，与原始群体、对照品种在同一试验地进行鉴定、比较。如果比原品种优良，便可以参加多点鉴定、区域试验和生产试验等，其中表现好的便可以申请并繁殖推广。 （3）局限性：选择效率不高；遗传基础不宽

6、抗虫棉是我国目前唯一大规模产业化的转基因农作物。请以其为例，说明作物分子育种的特点、过程及其重要意义。 （1）作物分子育种的特点

①优点：A.育种目标单一，目标明确B.明显缩短育种年限C.易于获得纯系后代，减少后代性状分离D.可以避免引入不良基因

②不足：A.获得目的基因有一定的困难B.组织培养很难获得成功植株C.对一些数量性状具有局限性D.难以提高综合性状E.育种费用比较高 （2）过程

①获取苏云金芽孢杆菌Bt晶体毒素蛋白基因即目的基因 ②将目的基因与农杆菌质粒DNA连接成重组DNA。

③把重组DNA采用农杆菌介导法转入到我国长江、黄河流域的棉花主栽品种的细胞中。 ④将能表达目的基因的受体细胞挑选出来，利用组织培养获取植株，进而获得高抗棉铃虫的转基因棉花品种和品系。

（3）重要意义：生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。利用生物技术可以在恶劣的气候条件下生产作物，还可以改善食品的营养和口感等。通过引入特定的基因，可以改变植物的品质。在植物中引入对人体无害的抗虫基因，可以防止病虫害，减少农药的使用。此外还可以用于生产食用疫苗，利用水果、蔬菜生产抗肝炎、霍乱等传染病的疫苗。 7、请以抗虫棉的研制为例，阐述基因工程育种的一般过程。

（1）目的基因或DNA的获得。获得途径：①根据基因表达产物—蛋白质进行基因克隆②从基因组DNA或mRNA序列克隆基因；目前使用的棉花抗虫基因的来源包括苏云金芽孢杆菌的Bt基因和胰蛋白酶抑制基因。

（2）含有目的基因或DNA的重组质粒的构建。构建步骤：从原核生物中获取目的基因的载体并进行改造，利用内切酶将载体切开，并用连接酶把目的基因连接到载体上，获得DNA重组体。 （3）受体材料的选择和再生系统的建立。良好的植物基因转化受体系统应满足以下条件：高效稳定的再生能力；受体材料要有较高的遗传稳定性；具有稳定的外植株来源；对筛选剂敏感。

（4）转基因方法的确定和外源基因的转化：转化方法包括基因法、农杆菌介导法、花粉管通道法。

（5）转化体的筛选与鉴定。为了有效选择出这些真正的转化细胞，必须使用特异性的选择标记基因进行标记，转化体的鉴定根据检测水平的不同分为DNA、转录水平和翻译水平的鉴定。

计算机模拟在作物育种中的应用： 简答题：

8、什么是遗传进度？育种中提高遗传进度的途径有哪些？

遗传进度是指在选择过程中，如果把中选的个体构成一个群体，这个群体后代的平均

数与未经选择的亲代群体的平均数之差称为遗传进度，一般用R表示。

提高遗传进度的途径：

（1） 使用较小的选择比例，即提高选择强度； （2） 提高加性方差VA在遗传方差中所占的比例； （3） 提高加性方差VA本身； （4） 降低非遗传方差。

9、数量遗传学可从哪些方面帮助育种家的育种工作？为什么？

（1） 植物种质资源主要经济性状遗传变异和育种潜力的研究； （2） 育种群体遗传变异特点和选择潜力的估计； （3） 亲本配合力与杂种品种及家系品种的选育； （4） 轮回选择、群体改良与种质创新； （5） 选择方法与育种策略；

（6） 育种试验布局和品种稳定性。

育种工作的一个重要环节就是在杂种分离群体或人工诱变群体中进行选择，从中选择合乎需要的理想基因型，选择效果的好坏直接影响到育种工作的成败。我们在田间观察到的只是作物的表型值，由于表型值中包含有遗传和环境两方面的变异因素，有些在早期世代表现优良的材料可能会随着世代的递增而变劣，因此直接根据表型值进行选择不一定得到理想的效果。如果我们利用数量遗传方法把遗传方差和环境方差从表型方差中分离出来，就能够判断出被选择群体各种性状的变异程度，从而使得选择具有一定的预见性，这样就可以进一步改进选择方案，提高选择效果。

10、一个育种目标性状（如产量或品质）的遗传信息包含哪些具体内容？【以下是根据老师讲解整理】

【一个育种目标性状的遗传信息就是指控制性状基因的个数、在染色体上的位置、与性状的效应，效应与环境的关系等。具体以产量为目标性状，产量性状是由基因控制，因此我们所需要知道的遗传信息分为一下几个方面：

（1） 控制产量的基因的个数

（2） 基因在染色体上的位置及分布

（3） 产量性状基因的等位变异，一个基因座位上等位基因的个数 （4） 每个等位基因对产量的效应的大小，增产或者减产 （5） 效应之间有无和环境之间的相互效应

（6） 如果模拟分子辅助选择时还要考虑到与基因紧密连锁的分子标记的个数，

与基因之间的遗传距离，与目标基因之间的重组率，以及其他的连锁信息。】

11、如何全面描述一个育种方法（如系谱、混合或轮回选择）的流程？

（1）系谱法，从杂种的第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始，进行连续性的单株选择，直到选得性状优良而又整齐一致的系统，升入产量比较试验。

系谱法基本程序：a、杂种一代（F1）：以组合为小区种植，每小区30-50株。自花作物自由授粉，异花植物组合间隔离、组合内自由授粉，F1一般不做选择，按组合混收留种；b、杂种二代F2是剧烈分离的世代，也是注重选择的世代，入选的目标株应单株自交留种；c、杂种三代F3：按F2入选的单株后代（株系）为小区分别播种，每小区50株。10个小区设以CK，淘汰不良株系，优系中选优株自交，单株留种。系内高度一致者可升级鉴定。从F4以后均重复F3工作，优系中选优株自交直致系内纯合一致。e、品种比较试验 条件一致、三次重复、设置对照、保护行。入选最佳品系。f、区域试验 在与品比试验方法相似的基础上，按不同地区多点设置。一般由省或省级以上品种审定委员会安排，相应级别种子管理部门组织实施。

或：

程序：亲本选配，配置组合；点播、组合编号，评定优良组合、淘汰不好组合，拔除假杂种、杂株、劣株，分组合混收，脱粒；按组合点播，确定优良组合，选优良单株，分株收获和脱粒，编号；F2中选单株点播种成株行，选出优良系统，再从中选择优良单株，分株收获、脱粒；按系统把中选单株播成系统，选优良单株，分株 收获、脱粒，少量稳定品系，进行产量试验；边试验边选择；稳定品系，进行生产试验，繁殖种子，示范推广。

优点：能较早集中精力于优良株系，可及时组织试验、示范、繁殖；系统间的亲缘关系十分清楚，便于查源，便于研究。

缺点：中选率低，多基因控制的性状易丢失；工作繁重。

（2）混合法：在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混收种植，不加选择，直到估计杂种后代纯合百分率达到80%以上时（约在F5-F8），才开始选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级实验。

程序：亲本选配，配置组合；混合播种，混收，混脱粒；F2混合播种，混收，混脱粒；F3混合播种，混收，混脱粒；F4混合播种，混收，混脱粒；混合播种，开始选株单收、单脱；F5入选单株，种成株行；产量试验，繁种。

优点：早代不选，混收混种，工作简便；与系谱法比，多基因控制的优良性状不易丢失。

缺点：可能丢失早熟、耐肥、矮杆等类型；单株难选，因为对单株的上下代历史关系不清楚，不能进行比较，优良类型不易确定，评定取舍较难；育种年限较长。

12、简单回交（与轮回亲本回交1-2次）与高代回交（与轮回亲本回交3次以上）两种回交育种方法有何优缺点？【以下是根据老师讲解整理、理解着回答就行】

在回交过程中始终要对供体中想要保留的基因进行选择，如果不选择，后代基因会全部变成轮回亲本，这在育种上的意义不大。进行高代回交时，后代除了供体中的一个基因之外，其他的染色体全是轮回亲本的，即，在轮回亲本中导入了一个基因。

在育种上，有时我们所需要的是一个综合性状，比如在提高抗病性时同时提高产量性状。由于高代回交系与轮回亲本的区别就只是一个基因的区别，那么后代的性状想要超过轮回亲本则是很困难的。因此，考虑综合性状时，高代回交不如简单回交。 而在由单基因控制的性状上，经过多代回交把单基因控制的性状导入到轮回亲本当中，后代其他性状是与轮回亲本一样的，这时选用高代回交是很精确有效的。 简单回交时，也许供体亲本中除了抗病基因之外还会有提高产量的基因，如果回交代数多了，那些基因就丢失了，而回交代数少的话，有可能还能通过选择把原来轮回亲本中除了抗病基因之外其他的性状也得以改良。 从数量遗传群体遗传角度考虑：回交效果即供体亲本等位基因的频率每回交一次下降一半，轮回亲本则最后基本可以恢复到最初状态，因此从这个角度来讲，在轮回亲本中，选择好一个基因，最后都可以转移进去，而没选择的最后通过回交都回交掉了。简单回交，经过两次回交，基因频率的变为1/8，还不算很低，再低的话，目的基因之外改进产量品质的基因就会丢失掉。简单回交有可能使抗病性提高的同时提高其产量性状，这在育种上是有很大意义的。 论述题：

13、根据您对育种的了解，给出可以通过育种模拟进行研究的若干育种问题；结合你给出的一个问题，说明开展一项育种模拟试验的基本过程。 答：可以通过育种模拟进行研究的育种问题有：

1) 从不同的选择强度和选择效率，比较育种的效率，选择最适合的育种方法，寻找提

高育种效率的手段

2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

回答育种过程中遇到的复杂问题

平衡杂交的规模和分离世代的大小，用于指导可育种材料、减轻育种家的工作 评估分子标记辅助选择的效果决定应用分子标记辅助选择的时间和方法 比较单交、顶交、回交和双交在育种中的不同价值

用F1和F2杂种预测后代的优良性状，确定早期世代的最佳选择时期 指导应用加倍单倍体进行育种的时间 可在早世代对个体进行检测

对于一些用于种群大小、性状连锁及基因漂移而造成丢失的优良性状基因进行研究 从育种策略和遗传模型的构成上讨论如何实现育种过程的模拟： 模拟之前用户需建立输入文件，输入文件包含育种目标环境群体的构成、育种性状的遗传模型和初始育种起始群体等信息，利用这些信息产生输出文件，用于定义模拟过程中所需要的基因和环境系统及定义起始亲本群体；另外需要用户建立的文件包含所要模拟的育种策略，这个文件中可以包括多个育种策略，以保证在同样的遗传模型和亲本群体下比较育种策略间的差异。利用输出文件和用户创建的育种策略文件，按照育种策略所指定的组合数配置杂交组合，按照种子繁殖方式产生育种后代材料，按照指定的世代递进方法产生下一世代的育种材料。重复这一过程直到完成一个完整的育种周期为止，如果用户指定的模拟周期数大于1.则在结束一个育种周期后，把保留下来的家系作为下一周期的亲本，然后开始下一周期的模拟。模拟结束后。把终选群体的各种遗传参数写入不同的输出文件中，终选群体在不同的育种性状上的表现可以用于遗传进度的计算从而比较不同选择方法的育种效果，终选群体中的基因频率可以用于研究前后等位基因和群体遗传多样性的变化，每个世代中来自不同杂交组合的家系和单株数可以用以比较杂交组合的优劣。其他的输出信息包括群体遗传方差、家系选择史、基因固定和丢失等等，这样用户可以根据不同的研究目的使用不同的输出信息。

14、设计育种的基本过程是什么？计算机育种模拟在育种设计中能发挥什么作用？

开展分子设计育种一般包括以下步骤:

a找到育种目标性状的基因/QTL或其紧密连锁标记;

b利用QTL位置、遗传效应、QTL之间的互作、QTL与环境之间的互作等信息,模拟和预测各种可能基因型组合的表现型,从中选择符合特定育种目标的基因型;

c进行目标基因型的途径分析,制定育种方案;

d根据制定的育种方案进行育种,在此过程中合理应用分子标记育种、转基因育种和传统育种技术,实现预期目标。

传统植物育种很大程度上依赖于表型选择和育种家的经验，分子生物学积累的大量遗传数据使得在基因水平上进行目标性状的选择成为可能，但是由于缺乏必要的工具，大量的遗传信息尚未在育种中得以有效利用。模拟方法可以利用各类遗传信息，在育种家进行田间试验之前，对杂交组合的表现、后代选择效果以及整个育种过程进行模拟，提出最佳的亲本选配、杂交和后代选择策略，从而提高常规育种的预见性和效率。模拟方法通过定义复杂的遗传模型和育种方法实现对育种过程的模拟，在更真实的情形下比较不同育种方法的优劣、预测不同亲本杂交后代的表现，从而为育种家有效利用大量的分子信息和遗传数据提供了手段。

育种模拟工具 QuLine 可以在育种家的田间试验之前，利用各种遗传信息对杂交组合的表现、后代选择效果以及整个育种过程进行模拟，提出最佳的亲本选配、杂交和后代选择策略，从而提高育种效率；QuLine 可以利用大量已知基因信息和 QTL 作图结果，模拟不同世代标记辅助选择的效果，设计符合不同育种目标的基因型并提供获得目标基因型的最佳育种途径，从而在大量的生物信息数据和育种家的需求之间搭起一座桥梁，把大量

的遗传研究结果变成能为育种家利用并为育种服务的知识。 水稻育种研究进展：

15农作物品种复杂数量性状分子标记辅助改良进展缓慢的主要原因是什么？如何应对这一局面。

大多数复杂数量性状受多基因控制，目前对于这类QTL的标记辅助选择育种进展缓慢。究其原因主要有：表型鉴定粗糙造成QTL定位不精准，QTL效应和数目夸大估计，存在QTL环境互作。此外，还有以下两个重要方面问题：

●QTL作图群体与育种群体的脱节：由于QTL表达存在很强的遗传背景效应，作图群体定位结果难以直接应用于育种群体；

●无法获得优异等位基因：绝大多数的QTL定位都是以来自两个亲本组合的分离群体为基础的。对某一QTL位点上的两个等位基因间的比较，只知较好，不知最好，因而不能鉴别出用于MAS的最佳有利等位基因。

为克服作图群体与育种群体脱节，纯化遗传背景和提高QTL定位的效率，美国科学院院士Tanksley博士提出回交高世代作图即AB-QTL定位策略。AB-QTL定位方法:Tanksley等(1997)提出了AdvancedbackcrossQTLmapping（AB-QTL）研究思路，即为克服QTL定位的遗传背景效应，将种质资源有利基因发掘与利用结合起来，提出通过连续2－3次回交使后代群体的遗传背景接近轮回亲本，利用高代回交群体进行QTL定位的方法。

回交和分子标记技术相结合的分子育种新策略:主要目标是构建我国水稻分子育种的技术、材料和信息平台。在这个平台上和协作网中，大规模的回交育种、种质资源的深层发掘、严格和准确的目标性状型选择等（常规育种技术）与基因流向的分子标记跟踪、大规模的有利等位基因发现及其有关遗传信息的累积和在此基础上的目标性状的遗传设计、定向改良和水稻综合农艺性状的分子标记辅助聚合育种（分子育种过程）进行完全的整合，达到高效率持续培育能适应我国不同生态区且在产量、稳定性和品质上都有显著提高的水稻新品种。

16、全基因组选择的概念和特点。其在实际应用中可能存在哪些问题，并提出一种有效的解决方案。

全基因组选择育种技术：Meuwissen等（2001）首次提出了全基因组选择（Genomicselection,GS）育种策略，即利用全基因组的分子标记数据或单倍型数据及起始训练群体中每个个体的表型数据来建立预测模型，估计每个标记的遗传效应，进而在后续的育种群体中利用全基因组每个标记的遗传效应来预测个体的育种值(genomicestimatedbreedingvalues,GEBVs)，根据预测的育种值选择优良后代。理论上GS可以剖析影响性状的所有QTL及其效应，实施对数量性状QTL的无偏选择。

特点： a、估计标记效应 b、利用所用标记计算基因型值作为选择的标准 c、不存在“Beaviseffect” d、并不一定需要双亲衍生的群体 GS的优势：选择更可靠、更高效 a、GS能够将全基因组的标记位点都考虑在内，由此建立预测模型能有效地避免对标记效应的有偏估计，同时考虑全基因组水平不同位点互作对性状的综合影响；

b、GS加速了育种进程，而且单位遗传进度的花费低于MAS。在小麦和玉米试验中，遗传进度高于PS4-25%，单位遗传进度的花费低于PS26-65%；

c、非常适合受大量微效基因控制的数量性状的标记辅助选择；

d、对后续育种群体只需进行个体基因型检测，无需进行田间表型考察。

GS的缺点：

◆对于遗传力低受微效QTL控制的性状，训练群体要足够大，提高预测模型的可靠性；

◆遗传预测模型严重依赖于遗传背景和环境，当原始训练群体与后续育种群体不相同时,由于不同的等位基因及等位基因频率、遗传背景效应等，均会使得预测结果产生偏差甚至是不适用。因此，不同背景的群体，遗传预测模型是不能通用的。 因此，GS在自交授粉作物中的应用有难度，有效利用的途径之一是结合显性雄性不育基因构建轮回群体（见后）。通过引入显性核不育基因，构建多亲本轮回选择群体，在经过3次随机交配后从可育株上混收种子形成一个原始训练群体，进行全基因组SNP基因型分析和目标环境下的表型鉴定，建立选择模型，估算每个标记的效应。再利用该模型在轮回群体的后续重组的分离世代，鉴定各个体的基因型值，估计个体育种值，筛选最佳优良个体。从而将轮回选择群体与全基因组选择相结合，建立分子轮回选择技术是一种行之有效的全基因组育种方法

17、简述我国绿色超级稻育种提出的背景、育种目标和当前面临的挑战。 要保证水稻乃至整个农业生产的可持续发展，水稻生产必须在高产、优质的基础之上，注重资源节约和环境友好。我们将这种资源节约，保护生态环境、高产、优质的水稻品种称为“绿色超级稻”(GreenSuperRice,GSR)，其基本目标是在水稻生产中实现少用农药，少施化肥，减少用水，高产、优质。

水稻的产量、品质和其它主要绿色性状（氮磷高效、节水抗旱、抗逆、抗病虫等）均为复杂的数量性状。培育绿色超级稻新品种既要在保持现有水稻品种的高产潜力的同时进一步改良其多个绿色性状，完全依赖于传统育种技术将难以实现。

当前面临的挑战：日益严峻的病虫害与农药的过度使用；水稻的增产压力大与化肥的大量使用；水资源短缺与干旱频发；稻米品质差；

GSR目标需要通过两个阶段实现： 第一阶段目标已经部分实现，就是形成携带有益单个基因的优良品系，并进行了全面评估，这对于品种的释放有用。

第二阶段将导入这些株系中的基因通过各种方式将其整合，以培育达到GSR要求性状的水稻新品种。 应用这些育成品种，将会在降低投入的基础上增加水稻产量，从而确保水稻甚至整个农业生产的可持续发展。

作物转基因育种研究进展： 18、目前植物转基因研究主要利用农杆菌介导法和基因介导法，试述利用这二种方法进行外源基因导入时影响转化效率的因素，并比较它们的优缺点。 （1）影响农杆菌转化效率的因素

受体基因型；农杆菌菌株染色体背景；适宜的表达载体；共培养技术及方式；侵染浓度和时间；受体类型和生理状态；接种方式与感受态细胞保存条件；适宜的筛选和再生体系；

缺点：宿主范围的；基因型特异性；再生细胞感受态与转化细胞感受态的不一致性；农杆菌导致检测结果的假阳性 (2)影响基因转化效率的因素

受体材料再生性能；基因轰击参数（压力，样品高度等）；表达载体(大小，DNA纯度，启动子等）；筛选体系

优点：无宿主；基因型特异小；可进行细胞器转化；操作简单

缺点：转化效率较低；转移DNA片段较小(0-10kb)；所转DNA片段不明确(有可能是整

个质粒；插入基因多为多拷贝整合；导入基因容易发生沉默；成本较高 19、简述作物基因工程育种中利用的主要方法和各自优缺点。

（1）农杆菌介导法：双子叶植物基因转移的常用方法，它是利用根癌农杆菌的Ti质粒和发根农杆菌的Ri质粒上的一段T-DNA区在农杆菌侵染植物形成肿瘤的过程中，T-DNA可以被转移到植物细胞并插入到染色体基因组中。

优点：受体材料广泛；转化效率高；所转DNA明确（T-DNA左右边界之间）；插入基因多为单拷贝整合；导入基因易于表达；可转移较大片段DNA(0-50kb)；操作简单；成本低 缺点：宿主范围的；基因型特异性；再生细胞感受态与转化细胞感受态的不一致性；农杆菌导致检测结果的假阳性

（2）基因介导的植物遗传转化：利用高速金（钨）微粒穿过植物细胞壁，将附着其上的外源DNA直接带引到植物细胞中，然后通过未知的机制整合到植物基因组中。 优点：无宿主；基因型特异小；可进行细胞器转化；操作简单

缺点：转化效率较低；转移DNA片段较小(0-10kb)；所转DNA片段不明确(有可能是整个质粒；插入基因多为多拷贝整合；导入基因容易发生沉默；成本较高

（3）花粉管通道法：整个植株的卵细胞、受精卵或早期胚乳细胞为受体，为那些对农杆菌感染不敏感、原生质体再生困难的禾谷类粮食作物的基因转移提供一个值得尝试的方法。 玉米遗传改良技术：

20、简述分子标记辅助育种的主要内容和特点。 分子标记技术的发展，为实现对基因型的直接选择提供了可能，因为分子标记的基因型是可以识别的。如果目标基因与某个分子标记紧密连锁，那么通过对分子标记基因型的检测，就能获知目标基因的基因型。 A主要内容：

(1)质量性状的标记辅助选择 ①基本方法：

a.前景选择：对目标基因的选择称为前景选择，这是标记辅助选择的主要方面。

b.背景选择:对基因组中除了目标基因之外的其它部分（即遗传背景）的选择，称为背景选择.

②在育种上的应用

a.基因聚合:基因聚合就是将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中。这在抗病育种中是一个重要的育种目标。

b.基因转移:基因转移或基因渗入是指将供体亲本（一般为地方品种、特异种质或育种中间材料等）中的有用基因（即目标基因）转移或渗入到受体亲本（一般为优良品种或杂交品种亲本）的遗传背景中，从而达到改良受体亲本个别性状的目的.通常采用回交的方法. (2)数量性状的标记辅助选择:对数量性状标记辅助选择的研究还主要局限在理论上，还很少有育种应用,不过，已有一些令人鼓舞的研究报道. ①基本方法: a.标记值选择 b.指数选择 c.基因型选择

B特点：(1).能够克服性状基因型鉴定的困难； (2).能够克服性状表现型鉴定的困难； (3).能够早期选择；

(4).选择范围更广，强度更大；

(5).能够进行非破坏性的性状评价和选择；

(6).能够提高回交育种的效率

21、简述分子标记的种类及形成机理。 种类：RFLP、SSR、AFLP、RAPD、SNP

形成机理：DNA分子标记是以DNA多态性为基础的遗传标记，以品种DNA片段作为检测对象；用电泳方法检测基因组DNA结构与组成的差异。 （1）RFLP性片段长度多态性，为第一代多态性标记。 定义：RFLP是由于DNA上变异导致性酶切位点的增加或减少，从而导致DNA酶切片段长度的变化，这种变化的检测通常是应用同位素或酶联免疫标记探针进行检测。 （2）AFLP通过对基因组DNA酶切片段的选择性扩增来检测DNA酶切片段长度的多态性。AFLP揭示的DNA多态性是酶切位点和其后的选择性碱基的变异。

（3）SSR：简单重复序列或微卫星DNA。不同遗传材料重复次数的可变性，导致了SSR长度的高度变异性，这一变异性正是SSR技术产生的基础。

（4）RAPD：通过同种随机引物扩增条带的多态性来反映模板的多态性。

（5）SNP：单核苷酸多态性。因为单个核苷酸变异而导致的核苷酸序列多态性。 22、简述玉米杂种优势群划分方法。

杂种优势利用是玉米育种的首要技术，合理划分杂种优势群，建立相应的杂种优势模式，才能有效地改良玉米自交系，选配出突破性杂交组合，提高育种效率。划分杂种优势群主要有以下几种方法： （1）系谱法

采用查找育种手册和计算共亲系数，对己知血缘关系的材料进行聚类分析，它是根据种质的系谱来源确定亲缘关系的远近，进而达到划分杂种优势群的目的。根据系谱分析获得的结论应该是可靠的，但越来越多的自交系属于受保护的专有品种，还有不少优良自交系是从国外商业杂交种选育的二环系.这些都不可能知道完整可靠的系谱资料，因此系谱分析方法的适用范围越来越受到。 （2）数量遗传学方法

通过合理的试验设计，然后进行相应的统计分析，通常是根据杂种优势和配合力的测定结果来分析被测自交系之间的遗传差异，将其归入相应的杂种优势群。双列杂交方法己被证明非常有效，但是一次试验仅能对较少的自交系进行杂种优势群划分，而NC-Ⅱ设计被认为是克服双列分析局限性的较简便的方法，它需要一组标准测验种。 （3）分子标记法

在玉米杂种优势群划分中常用以PCR为基础的分子标记，如：SSR、AFLP。通过对分子标记确定的遗传距离进行主成分分析或聚类分析，可以有效地将供试种质划分为不同的杂种优势群，且结果与系谱分析基本一致。应用分子标记可以快速地将大量供试材料划分到相应的杂种优势群，这是系谱分析和数量遗传学分析都无法比拟的。然而划分杂种优势群针对的是复杂的产量性状，完全依靠分子标记而忽视对育种材料的地理来源、系谱分析、田间组配与评价是不恰当的。因此，利用分子标记划分玉米杂种优势群及构建杂种优势模式，需要与数量遗传学方法及育种家的实践经验相结合。 23、了解美国和CIMMYT的玉米种质。 CIMMYT玉米种质：

作物航天工程育种

24、空间环境诱发植物突变的主要因素有哪些？ （1）高能重粒子(HZE)辐射种子被HZE击中后，染色体畸变增大，植株异常发育率增加；畸变率随HZE击中部位之不同而不同。

（2）微重力作用预防辐射损伤的药物难以降低空间条件引起的种子畸变率；空间飞行时间愈长，畸变率愈高。

（3）综合因素作用空间辐射、微重力与弱地磁等协同诱变。 25、简述航天育种的概念与特点?

利用返回式卫星和高空气球所能达到的空间环境或地面模拟空间环境因素对作物种子的诱变作用产生有益的变异，在地面选育新种质、新材料，培育新品种的作物育种方法。 （1）空间宇宙辐射和微重力等综合因素对农作物种子具有强烈的诱变作用。

（2）空间诱变有利于加速育种进程，提高产量，改进品质，增强作物的抗/适逆境能力。 （3）空间技术育种有可能获得在地面诱变育种中难以得到的、可能对产量有突破性影响的罕见突变。

改良技术的理论与应用

26、规模化分子育种一般需要哪些支撑平台？每个平台的基本要素是什么？

1) 基因型鉴定平台（核心材料基因型）

芯片阵列、基因型分析测序、转录组和蛋白质组分析 2) 表现型鉴定平台（大范围多位点表现型）

产量和品质、生物胁迫、非生物胁迫、输入的有效利用 3)环境鉴定平台

4）育种信息平台（信息收集、管理，数据的分析） 遗传多样分析、基因功能分析、GWAS/GS/MARS/MAS 27、简要描述性状-标记关联分析的基本思路？

基于双亲群体和多亲本群体的连锁分析 基于天然群体的关联分析

基于突变群体和近等基因系的比较分析 基于选择性清除亚群体的选择分析

28、简述分子标记辅助选择育种的基本方法及其应用。

（1）分子标记辅助选择育种的基本方法： A、质量性状的标记辅助选择有：

前景选择：对目标基因的选择称为前景选择foreground selection。这是标记辅助选择的主要方面。前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连锁的紧密程度。

背景选择：对基因组中除了目标基因之外的其它部分（即遗传背景）的选择，称为背景选择background selection。

基因聚合: 基因聚合就是将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中。这在抗病育种中是一个重要的育种目标。

基因转移: 基因转移或基因渗入是指将供体亲本中的有用基因转移或渗入到受体亲本的遗传背景中，从而达到改良受体亲本个别性状的目的. 通常采用回交的方法.

B、数量性状的标记辅助选择：

表型值选择、 标记值选择、指数选择、基因型选择。 标记辅助选择的应用：单个主基因的回交转移、QTL的定向选择、QTL的回交转移。 MAS应用：A、分子标记辅助选择在回交育种中的应用 为改善某品种的某一性状，常用的方法是以此品种作轮回亲本，以具有目的性状基因的另一品系为供体，经多次回交，将目的基因从供体亲本转入受体亲本，从而使轮回亲本的基因型变得更理想。同时，在回交育种过程中，随着有利基因的导入，与有利基因连锁的不利基因也会随之导入，成为“连锁累赘”。利用与目的基因紧密连锁的分子标记，可以直接选择在目的基因附近发生重组的个体，从而避免或显著减少连锁累赘，提高选择效率。

B、分子标记辅助选择在基因聚合中的应用

基因聚合是将多个有利基因通过选育途径聚合到一个品种之中，这些基因可以控制相同的性状，也可以控制不同的性状，基因聚合突破了回交育种改良个别性状的局限，使该品种在多个性状上同时得到改良，产生更有实用价值的育种材料。基因聚合在抗性育种中得到应用，育种专家将多个控制垂直抗性的基因聚合在同一品种中可以提高作物抗病的持久性。

C、分子标记辅助选择在数量性状改良上的应用

作物的许多重要的经济性状属于数量性状，受多位点数量性状基因（Quantitative trait locus，QTL）控制。建立完整的、高密度的分子连锁图谱是研究 QTL的前提。 小麦品质改良： 29、 举例说明如何应用比较基因组学方法发掘和验证基因特异性标记。【期待高手补充】 比较基因组学(Comparative genomics)是在基因组图谱和测序技术的基础上，利用对已知的基因和基因组结构进行比较以了解基因的功能、表达机制和物种进化的学科。

以小麦抗穗发芽基因TaSdr的标记发掘和验证为例。在NCBI中搜索与赤霉素合成有关的OsSdr基因序列，用BLAST软件与小麦基因组进行比对，找出小麦基因组中可能的有关基因。对高GI水平和低GI水平的两组小麦栽培种的基因组序列，找到TaSdr等位突变基因。通过设计引物、PCR等技术，开发出TaSdr的分子标记。建立重组自交群体，绘制TaSdr基因的连锁图谱，并对该基因进行定位。用大量的栽培种对新开发的分子标记进行验证。并通过国内外搜集，以确定其等位基因在全球的分布。 30、 分子育种存在的主要问题有哪些？

（1） 与育种目标密切相关性状的标记数量少

（2） 分子标记与目标基因距离远, 选择准确性差, 标记在其它材料中无法应用 （3） 重标记发掘, 轻标记优化与应用 （4） 缺乏标记服务平台, 成本高

（5） 分子标记研究与主流育种项目结合不紧密

（6） 水稻和玉米基因组研究领先, 分子育种与小麦同步