作物育种学历年考题及答案

和天然异花授粉,需要在母本雌蕊成熟前进行人工去雄或隔离;授粉后的管理,杂交后在穗或花序下挂牌,标明父母本名称。

杂交方式:1单交或成对杂交;2复交,综合性状好适应性较强并有一定丰产性的亲本应安排在最后一次杂交,以便使其遗传组成在各杂种遗传组成中占有较大的比重,从而增强杂种后代的优良性状,如三交,双交等;

3杂种后代的选择:通过正确的选配亲本,并运用适当的杂交方式,获得杂种以后应进一步根据育种目标在良好而一致的实验条件下种植杂种种子,并保证有足够数量的杂种分离群体。杂种后代的处理方法中,应用较广的有系谱法和混合法,还有从这两者派生出来的方法。

3、基因工程育种:作物转基因育种就是根据育种目标,从供体生物中分离目的基因,经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物,经过筛选获得稳定表达的遗传工程体,并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。优点:使可利用的基因资源大大拓宽,为培育高产优质的优良品种提供了崭新的育种途径,可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择,大大提高选择效率,加快育种进程。

转基因育种的程序:1目的基因的获得,分为两大类,根据基因表达的产物-蛋白进行基因克隆,从基因组DNA或mRNA序列克隆基因。主要方法有同源序列法,表达序列标签,根据连锁图谱克隆目的基因;2目的基因重组质粒的构建;3受体材料的选择,通常有以下几种类型,愈伤组织再生系统、直接分化再生系统、原生质体再生系统、胚状体再生系统、生殖细胞受体系统;4转基因方法的确定和外源基因的转化;5转化体的筛选和鉴定;6转化体的安全性评价和育种利用

三.简述作物育种中常用的选择方法(20分)P54

选择就是选优去劣,选择育种就是从自然变异的群体中,根据单株的表现型选择挑选符合生产需要的基因型,使选择的性状稳定地遗传下去。选择是创造新品种和改良现有品种的重要手段,任何育种方法,都要通过诱发变异、选择优株和试验鉴定等步骤,选择是育种过程中不可缺少的环节。

作物育种有许多选择方法,作物的繁殖方式不同,选择的方法也不同。不论那种方法,都是从自然或人工创造的变异群体中选出符合育种目标的优良个体,然后进行比较鉴定,育成新品种。按照对当选材料的处理方式,可将选择方法分为单株选择和混合选择两种基本方法。在育种实践中,为了提高选择效果,从这两种基本方法演变出了许多其他选择方

法。

1、单株选择法:又称系统选择或个体选择。其做法是根据育种目标,从原始群体中选出优良单株,分别脱粒保存,下次分别种植,每个单株种一个小区,根据各小区植株的表现来鉴定上年当选个体的优劣,并据此淘汰不良个体的后代,选出优良株系。再经连续的比较鉴定,选出优良品系,最后培育出新品种。对自花授粉的品种群体可以在早期稀播,以缓和株间竞争,充分体现单株间的遗传差异而进行单株选择;后期密植进行选择,可使中选的优良单株在较高的密度下进行群体的生产利用,保持原有优势。单收的种子可以进行单株后代测验,对改良自花授粉作物品种群体的效果明显。单株选择法可分为一次单株选择法和多次单株选择法,前者适用于水稻、小麦、大豆等自花授粉作物,后者适用于人工创造的变异群体,是作物育种的主要选择方法。

2、混合选择法:根据育种目标,在原始群体中选择目标性状基本一致的个体,混合后加以繁殖,并与原始群体和对照品种比较,选出优良的混合群体,从而培育出新的品种。对自花授粉作物的品种群体进行混合选择后,其大多数个体基因型趋于纯合化,起到淘汰劣株的作用;但混收的种子不能进行单株后代测验,对改良品种的效果有限。而常异花授粉作物品种群体和异花授粉作物群体经混合选择后,仍保持一定比例和程度的杂合性,既保持了较高的生活力,避免近亲繁殖引起生活力的衰退,又保持了群体的遗传多样性,使整个群体得到进一步改良。更适合于常异花授粉作物品种群体和异花授粉作物品种群体的改良,增加群体内优良基因或基因型的频率。根据选择的次数,混合选择也可分为一次混合选择法、多次混合选择法和改良混合选择法。在育种实践中,为了提高选择效果,混合选择又演变成了集团选择法、单粒传选择法、轮回选择法。

3、配子选择法:主要用于玉米自交系、单交系和双交种的改良。 四.以一种作物为例,简述分子标记辅助育种现状(20分)06789年P277

现状:1980年RFLP,即限制性片段长度多态性技术的问世,开创了分子标记的新纪元。分子标记技术是以生物大分子(主要是遗传物质DNA)多态性为基础的遗传标记技术,它的问世和发展为定向地对作物进行遗传操作和改良提供了可能性。而将分子标记应用于作物改良过程中进行选择的分子标记辅助选择(Marker-assisted Selection,MAS)技术,通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记的基因型来进行育种,不仅弥补了传统育种中选择技术准确率低的缺点,而且提高了育种效率,显示出广阔的应用前景。随着20世纪80年代中后期PCR技术的诞生和人类基因组计划及之后的水稻等多种作物基因组计划的相继推动

下,分子标记辅助选择技术的研究和应用得到迅速发展。

分子标记辅助育种主要包括分子标记辅助选择(marker—assisted selection,MAS)和分子标记辅助杂种选育,分子标记辅助选择是指通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记的基因型,借助分子标记对目标性状基因型进行选择。分子标记辅助育种缩短了育种年限,加快了育种进程,提高了育种效率,克服了很多常规育种方法中的困难。

分子标记一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为两大类:一类是以Southern杂交技术为核心的分子标记,如RFLP,这类分子标记被称为第一代分子标记;另一类是以PCR技术为核心的分子标记,如STS、RAPD、AFLP、SSR等,这类分子标记被称为第二代分子标记;单核苷酸多态性(SNP)标记被称为第三代分子标记。

目前MAS在作物育种上的应用主要在质量性状和数量性状的选择这2个方面。 一种基于DNA变异的新型遗传标记——DNA分子标记,或简称分子标记。反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段,它直接反映基因组DNA间的差异。

其优越性表现为:(1)直接以DNA的形式表现,在生物体的各个组织、各个发育阶段均可检测到,不受季节、环境限制,不存在表达与否等问题;(2)数量极多,遍布整个基因组,可检测座位几乎无限;(3)多态性高,自然界存在许多等位变异,无须人为创造;(4)表现为中性,不影响目标性状的表达;(5)许多标记表现为共显性的特点,能区别纯合体和杂合体。

目前分子标记已广泛用于植物分子遗传图谱的构建;植物遗传多样性分析与种质鉴定;重要农艺性状基因定位与图位克隆;转基因植物鉴定;分子标记辅助育种选择等方面。

第1类是以分子杂交为核心的分子标记技术,RFLP(限制性片段长度多态性标记)、它是指基因型之间限制性片段长度的差异,这种差异是由限制性酶切位点上碱基的插入、缺失、重排或点突变所引起的。该技术包括以下基本步骤:DNA提取;用DNA限制性内切酶消化;凝胶电泳分离限制性片段;将这些片段按原来的顺序和位置转移到易操作的滤膜上;用放射性同位素或非放射性物质标记的DNA作探针与膜上的DNA杂交(称Southern杂交);放射性自显影或酶学检测显示出不同材料对该探针的限制性酶切片段多态性。

第2类是以聚合酶链式反应(PCR)为核心的分子标记技术,包括RAPD(随机扩增多态性DNA标记)利用合成的随机引物对基因组DNA进行PCR扩增,然后电泳检测PCR产物的多态性。SSR(简单序列重复标记)即微卫星DNA,是一类由几个(多为1-5个)碱基组成的基序(motif)串联重复而成的DNA序列,其长度一般较短,广泛分布于基因组的不

同位置。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标记产生的基础。尽管微卫星DNA分布于整个基因组的不同位置,但其两端序列多是保守的单拷贝序列,因此可以根据这两端的序列设计一对特异引物,通过PCR技术将其间的核心微卫星DNA序列扩增出来,利用电泳分析技术就可获得其长度多态性,即SSR标记。AFLP扩展片段长度多态性标记(是RFLP与PCR结合的产物,基于对植物基因组DNA双酶切经PCR扩增后的限制性片段进行选择)、STS序标位、SCAR序列特征化扩增区域;

第3类是一些新型的分子标记,如:SNP单核苷酸多态性(它是指不同生物个体基因组DNA序列之间单个核苷酸的差异,这种差异可以通过设计特异PCR引物扩增和电泳检测显示出来,SNP标记是根据基因组测序结果发展起来的,其数量十分丰富,检测SNP的最佳方法是DNA芯片技术)、EST表达序列标签 三 分子标记技术在玉米遗传育种中的应用

分子标记技术,是新近发展起来的现代育种技术之一。这些技术主要包括RFLP、RAPD、STS、SSR和AFLP等。获得的分子标记在玉米育种中的作用和意义主要表现在以下几方面:

(1)利用分子标记划分杂种优势群。通过分子标记可以揭示杂种优势的遗传基础,鉴定种质资源(亲本)的遗传多样性,并对其进行分类,从而有效地选配亲本。玉米育种中,此方面的研究最多。利用分子标记研究亲本遗传差异与杂种优势的相关性首先是在玉米中开展的。Smith和Stuber等对玉米的研究结果表明,杂种表现与亲本遗传距离间存在高度相关性。吴敏生等先后利用RAPD和AFLP标记对亲本遗传距离与玉米杂种产量有事的关系进行了研究,发现利用分子标记技术预测杂种优势作用有限。刘敏芝等首次利用RAPD标记对中国目前推广杂交种的15个主要亲本自交系进行了类群划分,结果表明利用此标记进行玉米自交系类群划分与系谱法一致,表明RAPD在玉米自交系类群划分的应用时可行的。吴敏生,番兴明吴渝生等也先后证明利用RAPD,AFLP,SSR标记在玉米杂种优势群划分中的可行性。

2)利用分子标记辅助育种(MAS)。该技术的关键是鉴定出与重要农艺性状紧密连锁的DNA分子标记,通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择。美国、日本、西欧各国近年都投入巨资开展这方面的工作。水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等重要作物的一批重要基因已被标记,如抗病虫、耐盐基因等。利用鉴定到的分子标记进行辅助选择育种也取得了一定的进展。在育种中利用分子标记辅助选择可以不受环境条件的干涉与影响,而且可克服对隐性基因控制的性状进行选择困难的问题,可以准确地对育种目标进行选择,从而大大缩短育种周期,提高育种效率。MAS成功应用于育种实践例子

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