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《高级作物育种学专题》复习题部分答案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，利用限制内切酶将载体切开，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：转化方法包括基因枪法、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？育种目标就是对所要育成品种的要求，是指在一定的生态、生产条件下，对所要育成品种应具备一系列优良性状的要求指标。育种目标一般可分为产量性状目标、品质性状目标、成熟期目标、对抗病虫害的耐受性目标、对环境胁迫的耐受性目标、对保护地栽培环境的适应性目标等几大方面。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？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)回答育种过程中遇到的复杂问题3)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4)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5)比较单交、顶交、回交和双交在育种中的不同价值6)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7)指导应用加倍单倍体进行育种的时间8)可在早世代对个体进行检测9)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