作物育种相关问题解答 (1).doc

1 简述自交和异交的遗传效应
自交的遗传效应
　　１、使杂合的基因型趋向纯合
　　 一对杂合基因型，经过连续的自交，后代中纯合基因型的个体出现的频率逐代增加，后代中杂合体数每代递减 1/2 ，纯合体每代递增 1/2 。
　　２、后代性状分离 自交引起杂合基因后代发生性状分离。
３、后代生活力衰退
　　 杂合基因型作物，自交后代的生活力衰退， 称为自交衰退（ inbreeding depression ）表现为：生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低等。
异交的遗传效应
　　 １、异交形成杂合基因型： 异交是基因型不同的两亲配子结合受精。由于产生基因交换、重组，从而后代具有杂合的基因型。
　　 ２、增强后代的生活力： 异交使后代的生长势、生活力、抗逆性等方面增强和产量提高，称为杂种 优势 。

2 作物育种的主要目标性状有哪些？
　 育种目标 是在一定自然、栽培和经济条件下，对所要育成新 品种提出应具备的优良特征特性，也就是 对新品种的具体 要求 。
作物育种的主要目标性状有高产，优质，稳产， 生育期适宜 ，适应农业机械化.
一、高 产
二、优 质
1.谷物品质： 碾磨品质、加工品质、营养品质。
2.棉花纤维品质： 长度、细度、强度成熟度。
3.食用油品质： 含油量、油的成分。
三、稳产
1.抗病虫品种是防止病虫害的最经济有效的措施
2.抗逆性：抗旱、耐瘠、抗寒、耐湿、耐盐碱、抗 倒伏等
3.抗除草剂、抗草等
4.适应性：指作物品种对生态环境的适应范围和程度
四、生育期适宜
1 、适当早熟：品种的早熟特性对于某些作物向北推 移及耕作制度的改革有重要意义，可以扩大作物的 种植面积。早熟和丰产带有一定矛盾，所以品种 早 熟的程度应以能充分利用当地光、热资源，获得全 年高产为原则 ，不宜片面追求早熟。
2 、早熟品种还能避开或减轻某些自然灾害。
五、适应农业机械化
　　要求品种株型紧凑，秆硬不倒，生长整齐，株高一 致，穗、荚、铃部位适中，成熟度一致，不裂荚， 不落粒。

3 亲本选配重要意义
　　亲本选配是杂交育种取得成败的关键。亲本选得好，出的品种多。一个优良的杂交 组合，往往能在不同的育种单位分别育成多个优 良品种。
二、 选配亲本的原则
（一）双亲优点多缺点少有缺点互补
　　由于数量性状的遗传特点，杂种后代的表现与亲 本平均值密切相关，故亲本优点要多。
　　性状互补是指亲本的若干优良性状综合起 来应能满足育种目标需要。
　　 要针对一个亲本的 主要缺点来选配 另一亲本。
　　亲本的目标性状应有足够的强度，同时避免 带有特殊不良性状的品种。
　　 例：克服晚熟性， 应选特别早熟的品种；克服感病性， 选用抗性机强或免疫的品种。
　　双亲优点多，缺点少，优缺点互补是 选配 亲本的 首要原则 ，是杂种后代具有优良 基因型的基本保证。
（二）亲本之一最好为当地优良品种
　　适应性是一个复杂的性状，包括对光温、土 壤、生物、栽培等条件的适应，是影响高产 稳产的主要因素。
　　为了育成品种能在大面积上推广 ， 亲本 之中最好有一个是本地推广品种， 作为上述 特性的提供者。
（三）杂交亲本间在生态型和系统来源上有差异
　　地理远缘、生态远缘、亲缘较远 的亲本杂 交，也是亲本选配成功的经验。
　　例：我国的冬小麦育种几乎都是亲本中使用一个 国外品种，或由国外品种衍生的品种育成的。
　　实质： 是亲本间的遗传差异性及互补的问题。
　　亲本间遗传差异大，有不同的优缺 点，其杂交后代变异类型多，容易选出超 亲和适应性强的新品种。
（四）亲本的配合力要好
　　育种实践告诉我们：好品种不一定是好亲本 。
　　一般配合力： 指一个亲本与其他若干品种杂 交后杂种后代在某个性状上表现的平均值。
　　一般配合力好的亲本，往往会得到好的后代，育出好的品种。

4为什么说杂交方式是影响杂交育种成败的重要因素之一？杂交方式有哪些？试说明在单交、三交、四交、双交等杂交方式中，每一亲本遗传组成的比重如何？为什么在三交和四交中要把农艺性状好的亲本放在最后一次杂交？
1）杂交后代核中各亲本的遗传组成比重与杂交的次序有关： 最后一个杂交的亲本在后代的核中占有 1/2 的遗传比重。一般将综合性状好、适应性强、有一定丰产性的亲本放在最后占有较大比重，以增强杂交后代的优良性状。
2）杂交方式：单交： （ single cross ）二个亲本进行一次杂交。 以 A × B 或 A / B 表示。
复交：（ multiple cross ） 两个以上的亲本间进行一次以上的杂交；
1. 复交的方式：
① 三交（ triple cross ）：（ A × B ）× C A / B // C
② 双交（ double cross ）：两个单交杂种再杂交一次。
三品种双交：（ A × C ）×（ B × C ） A / C // B / C
四品种双交：（ A × B ）×（ C × D ） A / B // C / D
③ 四交（ tetra cross ）： [ （ A × B ）× C] × D A / B // C /3/ D
④ 五交（ penta cross ）： {[ （ A × B ）× C] × D} × F A / B // C /3/ D /4/ F
回 交 双亲杂交 F 1 与亲本之一再杂交的方式。

5 系谱法： （ Pedigree method ）从杂种的分离世代开始进行连续 性的单株选择，直到选得优良一致的 系统升入产量比较试验。 特点：以株建系，可查祖谱。

6 回交的遗传效应
1）. 在不加选择的情况下，回交的最后产物为 轮回亲本 ；
　　 在选择的情况下可得到非轮回亲本的 目标性状 + 轮回亲本综合性状的后代 ，即 将供体亲本的目标性状转移到受体亲本。
2）. 有利打破连锁
　　 若非轮回亲本中目标性状基因与不良 基因连锁时，则轮回亲本优良基因置换非 轮回亲本的相应不良基因的进程将要减 缓，其减缓程度依连锁的紧密程度即交换 价（ C ）的大小而异。

7 在回交育种中它们各有何作用？在选用轮回亲本和非轮回亲本时要注意哪些问题？
1）. 轮回亲本：新品种除了目标性状其余都是轮回亲本的遗传基础。
　　（1）轮回亲本是未来品种丰产性和适应性的基础， 要求综合性状要好。改良后仍能在生产上有较长时间的使用价值。
　　（2）作为改造对象，要求被改良性状要少，即从非轮回亲本中转移的性状不能太多，否则工作量大，且效果不好。
2）. 非轮回亲本：目标性状的提供者。
　　（1） 目标性状强度突出，遗传力高，易于鉴定选择，最好是显性的，且转移到新品种后不因遗传背景的影响而减弱大
（2） 尽可能没有严重缺点 ，可使回交育种进程快些， 最好不与不良基因连锁 ，如与不良基因连锁则进程慢。

8 试述化学诱变特点。
化学诱变剂及处理方法
诱变剂： 1. 烷化剂： 带有一个或多个活泼的烷基，可转移到其他分子上，置换碱基中的氧原子。
2. 叠氮化钠： NaN3 ，可使复制中的 DNA 的碱基发生替换，是目前诱变率高而安全的一种诱变剂。
3. 碱基类似物： 与 DNA 碱基的化学机构相类似，能与 DNA 结合，导致错误配对，碱基置换，产生突变。

9 试说明远缘杂交不易成功的原因。

原 因
　　1. 花期不遇与花器构造的隔离： 有些植物花器构造特殊，花柱特别长，即使其他种的花粉在柱头上能发芽生长也无法到达胚囊。

　　2. 生理差异的隔离： 细胞渗透压、酶的组成，激素以及酸碱度的微小差异都可阻止外来花粉的发芽。
　　3. 遗传上的差异： 染色体数目，结构及基因组成的差异都可以导致不易交配。

10 倍性育种的意义
1）多倍体的育种意义
① 利用染色体加倍的 剂量效应 ，增大作物 的营养器官或果实；
② 通过异源多倍体 克服远缘杂交的困难 （杂交不实、杂 种不育）；
③ 遗传桥梁 ：不同倍数性植物间或种间的的遗传桥梁。 是进行基因转移的有效手段。
2） 快速得到纯合体，缩短育种年限、提高育种效率：
　 提高诱变育种效率：
　　 单倍体较易发生突变，变异当代便可表现， 便于早期识别选择。
. 合成育种新材料：
　　远缘杂交 F1 产生单倍体后进行而倍化，可获得染色体附加系和由双亲部分遗传物质组成的崭新材料 .

11 杂种优势表现的遗传基础
1）显性假说
基本观点： 杂种优势是由于双亲的有利显性基因全部聚集在杂种中所引起的互补作用的结果。杂交亲本的有利性状大都由显性基因控制，不利性状大都由隐性基因控制，通过杂交，使双亲的显性基因全部聚集在杂种里。
优点： 获得了双亲节多和节长的有利显性基 因，节多且长。
缺点： 只考虑显性作用，且许多数量性状只 有累加效应而无显性作用。

2） 超显性假说
杂种优势是由于双亲基因型的异质结合引起的等位基因间的相互作用的结果。
杂合等位基因相互作用大于纯合等位基 因的作用。 a 1 a 2 > a 1 a 1 或 a 2 a 2
异质等位基因的互作常导致来源于双亲新陈代谢功能的互补

3）染色体组 —— 胞质基因互作模式
　　由 Srivatava （ 1981 ）提出：基因组间互补可能包括细胞核与叶绿体、线粒体体基因组的互作与互补，杂种优势就是由这些互作互补所致。

12 三系的概念
　　雄性不育系：（ male sterility line ）具有雄性不育特性的品系。遗传组成： S(rfrf)
　　雄性不育恢复系：（ male sterility restorer line ） 正常可育， 用其花粉给不育系授粉，其后代恢复为正 常的育性的品种或品系。遗传组成： N ( RfRf ) S ( RfRf )
　　雄性不育保持系：（ male sterility maintainer line ） 正常可育，用 其花粉给不育系授粉后代仍能保持雄性不育的 特性的品种或品系。遗传组成： N(rfrf)

13 杂种品种的亲本选配原则及理由
1）选遗传差异大的亲本配组
亲本间遗传物质的差异是产生杂种优势的根本原因，选择遗传差异大的亲本配组能提高杂种异质结合程度和丰富其遗传基础，表现出强大的杂种优势。
2）．选择产量高、配合力好的亲本配组
杂种优势的大小是由亲本配合力决定的，应该挑选一般配合力和特殊配合力都好的亲本配组，让杂种的各种重要性状得以最佳配合，使构成杂种优势的加性效应、显性效应能够充分发挥。
3）．选优良性状多并能互补的亲本配组
两亲应具有较多的优良性状和较广的适应性，通过杂交使优良性状在杂种中得到累加和加强，特别是杂种优势不明显的性状，及由多基因控制的数量性状如熟期、品质性状和一些产量因素，杂种的表现多倾向于中间型，因此只有两亲本的性状都优良才能配出符合育种目标的杂种。
任何亲本都会有缺点，要选择缺点少且易克服的亲本配组，要做到双亲互补，不仅要掌握亲本性状的表现型还要了解有关性状的遗传行为，优良性状的遗传传递力要强，最好是显性性状，若为隐性性状，则双亲都应具有这一优良性状，否则不能得到理想杂种。
4）选有利于异交的亲本配组
商品杂种品种的获得是通过异交完成的，选择有利于异交的亲本配组才能够提高种子产量，降低生产成本获得更大的经济效益。

14 基因对基因学说
　　1）针对寄主方面每一个垂直抗病基因，在病原菌方面或迟或早也会出现一个相对应的毒性基因（ virulent gene ）；
　　 毒性基因只能克服其相应的抗性基因，而产生毒性（致病）效应；
　　 在寄主 — 寄生物体系中，任何一方的每个 基因都只有在另一方相应基因的作用下，才能被鉴定出来。
2）Hatchett 和 Gallur （ 1970 ）把基因对基因的 概念延伸到昆虫 —— 寄主的关系中：即当寄主中每有一个主效抗虫基因时，在害虫中便有一个相应的致害基因，当寄主具有抗虫 基因而害虫不具有致害基因时，表现抗虫；当 寄主具有抗虫基因，而害虫具有相应的强致害 基因时，寄主是不抗虫的。

15 什么是垂直抗生和水平抗性，两者有何区别？
1）生理小种： 按毒性差别划分的类型，称为生理小种，因小种划分的主要依据是毒性，故也称 为毒性小种。
2）垂直抗性 ： 又称为小种特异性抗病性或专化性抗病性等。
　　其特点是： 寄主对某些病原生理小种是免疫的 或高抗的；而对另一些生理小种则高度感染。 即同一寄主品种对同一病菌的不同生理小种具 有 “ 特异 ” 反应或 “ 专化 ” 反应。
3）水平抗性（ horizontal resistance ）： 又称 为非小种特异性抗性和非专化抗性等。
其特点是： 寄主品种对各个小种的抗病反应， 大体上接近于同一水平，它对病原菌的不同小 种没有 “ 特异 ” 反应或 “ 专化 ” 反应，其病原菌致 病性的差异是侵袭力的不同。

16 产生体细胞克隆变异的遗传基础是什么？如何利用体细胞克隆变异培育新品种？
1）染色体数目变异 最多见的是多倍体，主要是培养基中使用了细胞分裂素。
2）2.染色体结构变异 染色体结构变异似乎是体细胞克隆变异的主要来源，最重要的是染色体缺失、倒位、重复和易位。
3）碱基点突变

17如何细胞工程技术克服远缘杂交的不亲和性？
植物原生质体培养和体细胞杂交
① 原生质体的分离和培养； 一般用愈伤组织或叶肉细胞等分生能力强的细胞分离原生质体；改良或选用合适的培养基和培养方法，用于培养原生质体、PEG、点融合。
② 原生质体间的融合； 融合方法：NaNO3、高pH-高浓度钙离子处理、
③ 融合后杂种细胞的选择；
④ 诱导杂种细胞产生愈伤组织和再生植株；

18 简述用基因工程改造植物的主要步骤？
1）目的基因的获得
　 根据基因表达产物 —— 蛋白质进行克隆 . 从基因组 DNA 或 mRNA 序列克隆基因
2）受体材料的选择
　　常用受体系统有： 愈伤组织再生系统 直接分化组织再生系统 胚状体再生系统 生殖细胞受体系统。
3）目的基因重组质粒的构建
从原核生物中获取目的基因的载体并进行改造；利用限制性内切酶将载体切开，并用连接酶把目的基因连接到表达载体上，获得T-DNA重组体。将T-DNA重组体转入农杆菌中，再用农杆菌侵染受体组织。
4）转化体的筛选和鉴定
筛选： 用标记基因，如抗生素抗性基因、除草 剂抗性基因 鉴定： DNA 水平、转录水平、翻译水平

19作物育种过程中高产的必要性是什么？

　　高产是现代农业对品种的基本要求，随着全球 人口数目 的增加，耕地面积的减少，以及粮食安全问题等现象的出现，特别是在我国，对于育种工作更要加强对品种的高产 性的要求，以适应我国的国情。

20克服远缘杂交不易交配的方法

　　1. 亲本的选择与组配：
　　用两个物种内不同变种或品种广泛测交，选找适当的亲本，以克服远缘杂交不易交配性。　　② 注意正反交差异，确定合适的母本也很重要；
　　2. 媒介法（桥梁法）和预先无性接近法：
　　① 媒介法 ：当远缘亲本直接杂交不易成功时，可寻找能分别与双亲杂交的第三种作物做媒介，使杂交或得成功；例：有一农艺性状好的小麦与黑麦交配不易成功，可将该品种×中国春的 F 1 或 F 2 选株×黑麦
　　② 预先无性接近法：将不易杂交的一个亲本的营养体嫁接到另一物种的植株上，使它们彼此的生理状况得到接近，然后再进行远缘杂 交，易于得到种子，前苏联在果树及瓜类中应用曾得到良好结果；
　　3. 采取特殊的授粉方式：
　 　<1> 混合授粉： a. 父本不亲和性花粉中掺入少量母本亲和性花粉，可解除母本柱头上分泌的阻碍异种花粉发芽的特殊物质；例：苹果×梨，梨花中加少量苹果花粉
　　b. 不亲和性花粉与亲和性花粉混合授粉，利用亲和性死花粉的蛋白质，使柱头识别上发生误差， “ 蒙骗 ” 过关。
　　<2> 重复授粉：由于母本柱头的成熟程度和生理状况在不同时间内有所不同，故在不同时间内重复授粉就可能遇到柱头最适宜的授粉时期。
　　<3> 提前或延迟授粉：母本柱头上分泌的识别物质，在柱头未成熟和过度成熟时可能都处于最低状态，此时授粉有可能提高远缘杂交的可交配性。
　　4. 染色特预先加倍：
　　在远缘杂交前将亲本的染色体加倍，能促进杂交成功。例：将无茎薯（ 2n=48 ）和葡枝染色体（ 2n=48 ）染色体加倍，再与马铃薯（ 2n=28 ）杂交，得到大量杂种。又如：将黑麦染色体加倍与卵穗山羊草杂交，获得成功。
　　5. 理化因素处理：
　　温度、紫外线、电离辐射、植物激素等，通过理化作用提高杂交亲和性。例：用 x 射线、紫外线照射母本去雄穗或父本穗子后再进行授粉，可使小麦与燕麦杂交成功。花粉和花柱中除了酶外，还有生理活性物质（生长素等），影响受精过程。
　　6. 柱头手术，子房受精与试管受精：
　　柱头手术： 将母本柱头剪短，使花粉经历较短的行程到达胚囊，也可以将父本已经授粉，花粉刚发芽的柱头割取上端部分移植到母本柱头 上。
　　子房受精： 切除花柱，将花粉直接散在子房顶端。试管受精 ：先将未受精的胚珠从子房中剥出，在试管内进行离体人工培养。
　　 　　7. 细胞融合：
　　近年来高等植物体细胞杂交获得很大进展，在有性远缘杂交不能进行时，可采用体细胞杂交获得种属间杂中，目前已在烟草等植物上获得成功。

21克服远缘杂交不易交配的特 点

　　① . 杂交不亲和，即交配不易成功。例：粳稻品种农垦 58 ×高粱（四个品种混合 花粉），共做 357 朵花，只得 1 粒 F 1 种子，杂 交成功率 0.28%
　　② . 杂种易夭亡： 幼苗发育不良，易中途死亡。
　　③ . 杂种结实率低，甚至完全不育：水稻×稗草， F 1 结实率 <5% 。
⑤ . 杂种后代强烈分离： 分离范围广，时间长，中间类型不易稳定。
22试述物理诱变特点
物理诱变剂及处理方法
　　诱变剂： 能诱导植物发生基因突变的因素。
种类： 电磁波辐射：γ射线、X 射线；中子、紫外线、激光。
23作物育种学中株系的概念是什么
株系就是一个单株的后代形成的一群个体，是通过系谱选择法选择后形成的群体内性状一致的一个系统
24什么是作物育种基本步骤答案
如果是个体育种者要进行杂交育种。
可以先了解该作物相关的遗传特性和品种特征，确定自己的育种目标。针对育种性状目标收集或引进资源材料，再根据目标性状的遗传规律，选配亲本，即父母本，在花期去雄隔离，开展雌雄花器官杂交工作，在种子成熟后，到种子，次年（季）播种，再在后代中，筛选出符合育种目标的杂种F1代，如没出现目标单株，还需进一步杂交改良，直到选理想后代为止。有了好的单株后代，还要通过与生产上主栽品种进行对比试验，如确实优秀，再扩大到主产区进行中间种植试验，通过严格区域试验后，如再优秀者，便可申报品种审定，这需要农业种子主管部门来审理，通过品种审定后，才能在生产上推广应用。这个过程很慢长，可能需要8-10年。
25按育种实用价值可将种质资源分为
地方品种、主栽品种、 野生近缘种、原始栽培类型和人工创造的种质资源等5 类。
26保存种质资源的方法
有种植保存、离体保存、贮藏保存和 基因文库技术。
27鉴定种质资源和育种材料的方法有：
直接鉴定和间接鉴定、 自然鉴定和控制条件鉴定、当地鉴定和 异地鉴定、 田间鉴定 和实验室鉴定。 育种目标
28作物育种和良种繁育学：
是研究选育和繁育作物优良品种的 理论和技术的科学。 植物学上的种子：指种子植物由胚胎发育而成的繁殖器官。
29农业生产上的种子：
指凡在农业生产上可以直接被利用作为 播种材料的植物器官都统称为种子，有真正的种子，类似种子 的果实，营养器官三种类型。
30品种：
指某一栽培作物适应于一定的自然生态和生产经济条 件，具有相对稳定的遗传性和充分一致的生物学特性和形态特 征，并以此与同一作物的其它类似群体相区别的生态类型。