植物分子育种复习题纲加答案.docx

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植物分子育种复习题纲加答案

第一章绪论

植物分子育种复习

这些只是大纲的题目，不是必考题）

1、植物分子育种的概念及其研究容

分子植物育种是依据分子遗传学，遗传学和植物育种学的理论，利用DNA重组技术和DNA标记技术来改良植物品种的新型学科

分子育种的研究容

1、标记辅助选择（MAS）育种：

通过DNA标记技术来对某些重要农艺性状座位直接进行选择改良，由于可以考虑到多个生产性状座位（目标性状，背景基因型选择），也有称为基因组扫描选择育种或基因组育种。

2、转基因育种（TransgenicBreeding）：

通过基因转移技术将外源基因导入到某种植物的基因组上，从而达到改良重要农艺性状（产量、品质、抗性）或非常规育种性状的目标。

非常规育种性状（如生产人类药用蛋白，工业用酶等）

3、分子设计育种：

以生物信息学为平台，以基因组学和蛋白组学等数据库为基础，综合作物育种学流程中的作物遗传、生理、生化、栽培、生物统计等所有学科的有用信息，根据具体作物的育种目标和生长环境，在计算机上设计最佳方案，然后开展作物育种试验的分子育种方法

2、何谓分子标记辅助选择（MAS）

标记辅助选择（MarkerAssistedSelection,MAS）育种：

通过DNA标记技术来对某些重要农艺性状座位直接进行选择改良，由于可以考虑到多个生产性状座位（目标性状，背景基因型选择），也有称为基因组扫描选择育种或基因组育种。

3、分子标记辅助育种实施的基础

微卫星或简单序列重复（SSR）。

1、与理想农艺性状共分离或紧密连锁的分子标记。

4、蛋白质组学的发展5、生物信息学的发展。

第二章分子标记

SSR：

以2-6个核苷酸为基本单元的简单串联重复序列称为

InDel：

插入和删除的多态性

CAPS:

是先对样品DNA进行专化性扩增，再用限制性切酶对扩增产物进行酶切检测其多态性，称为CAPS标记。

dCAPS：

SNP:

SNP即单核苷酸多态性（SingleNucleotidePolymorphism），是指同一位点的不同等位基因之间仅有个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等。

基因功能标记:

1、遗传标记的种类

1）形态标记:

指能明确显示遗传多态性的外观性状或经简单测试即可识别的生理特性、抗病虫性。

2）细胞学标记:

指明确反映遗传多态性的细胞学特征，主要包括染色体的结构和数量特征

3）蛋白质标记：

用作遗传标记的蛋白质分为酶蛋白和非酶蛋白

4）DNA标记：

DNA分子标记是DNA水平上遗传多态性的直接反映。

DNA水平的遗传多态性表现为核苷酸序列的任何差异。

2、显性与共显性标记的概念哪些分子标记为显性标记哪些分子标记为共显性标

记？

显性标记：

以扩增产物有无的差异来表现不同来源的基因组的标记显性标记：

以扩增片段大小的差异来表现不同来源的基因组的标记

显性标记有：

ISSRAFLP、RAPD、STS共显性标记有：

ISSRAFLP、RAPD、STSRFLRSSRSCAR、

CAPs

3、特异引物PCR标记与随机引物PCR标记的概念，哪些分子标记为特异引物PCR标记，哪些分子标记为随机引物PCR标记

随机引物的PCR标记：

随机引物PCR扩增的DNA区段产生多态性的分子基础是模板DNA扩增区段上引物结合

位点的碱基序列发生了突变。

常用的随机引物PCR标记主要有可分为RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR等

特异引物的PCR标记：

所用的引物是针对已知序列的DNA区段而设计的，具有特定核苷酸序列，引物长度通常

为18—24核苷酸。

根据引物序列的来源，主要可分为SSR标记、SCAR标记、STS标记及RGA标记等。

4、哪些分子标记属于基于PCR的分子标记，哪些分子标记属于基于限制性酶切和PCR相结合的分子标记

基于限制性酶切和PCR的DNA标记

1）一种是先将样品DNA用限制性切酶进行酶切，再对其酶切片段有选择地进行扩增，然后检测其多态性，这种标记称为AFLP标记。

2）另一种是先对样品DNA进行专化性扩增，再用限制性切酶对扩增产物进行酶切检测其多态性，称为CAPS标记。

基于PCR技术的DNA标记：

1、随机引物的PCR标记2、特异引物的PCR标记

5、如何开发SSR和InDel分子标记

开发SSR1、在网上寻找并下载目标序列2、找出SSR基序3、在NCBI上进行比对找出SSR的多态4、用

primerprimer5.0设计SSR的弓I物5、检测SSR的多态性

开发InDel分子标记：

1、在NVBI上寻找并下载BAC/PAC克隆序列2、在NCBI上进行比对找出InDel的多

态性3、用primerprimer5.0设计的InDel引物4、检测InDel的多态

6、参照文献1图1A模板序列（IR24和Asominori），试设计一对基于EcoRI酶切位点（GAATTC）

的dCAPS标记引物

Genera1Asuririori---GCAGGGTACCAGTA*CTGCATGATGCI4ATTtGAT*-GCTGAGCTCGIGTTA^TCTGICATCCG■--

如啪-・-OCAWiTAGC^tA.AC'f&CATtjATGCTA^ttOri.ftl•・・ECTi□虫灯GTCUTtjTTnntGT&TGATGCG

MAAsominori上的名态位处为T*IR24王的芬态忙点为CL'XAsominari的上游一段DNA}f列为模版阳15条不同的JI物FhF5,IR24下游的一段DNAI?

列为模版设计一条反向引物一、RI-F5在不同的位点齐含仃一个爭配诚爆|井与反向引物连接进疔PCR反陆niismalulilotheallele2geiu）micsequenceatthi?

XicrtiiinLLs.MAnexampleoftheexaminingdieeffectofincorporating

nilsmasheswkliinfournucleotidesofthe3'tertninusonthe耳^cifichyofallele-KpecificPCR+Inthistrsit,wetriedtogenerateallele-sjxjcificPCRprimerstodifieriminn（cbetweentheNippon-b^rcandZenith（P⑵genomesultheSNPz3W3locus-JlicmisiiKUchcdbasesan:

underlinedinthesequencesottheprimersusedinthetest-ForPCRampliiicatioD^allele1DNA（Nipponbare）uii!

；usedisth亡template.Th〔presenceorabsence«f吧EichPCRproductwasanalyzedon2%agarosegels

第三章基因组分子标记遗传图

RIL群体：

RIL重组自交系）群体是杂种后代经过多代自交而产生的一种作图群体。

通常从F2代开始，采用单

粒传的方法来建立。

DH群体：

单倍体经过染色体加倍形成的二倍体称为加倍单倍体或双单倍体（DH）

LOD值：

1、分子标记连锁图谱构建的基本步骤（程序）

1）选择适合作图的DNA标记；2）选择用于建立作图群体的亲本组合；

3）建立作图群体（分离群体）；4）测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型；

5）对标记基因型数据进行连锁分析，构建标记连锁图。

2、常用的临时性作图群体与永久性作图群体、构建方法与群体特点

暂时性分离群体特点:

F2、F3、F4、BC、三交群体等•群体的分离单位是个体、一经自交或近交其遗传组

成就会发生变化，无法永久使用。

永久性分离群体特点:

RIL、DH、BIL群体等•群体中分离单位是株系，不同株系间存在基因型的差异，而

株系个体间的基因型是相同且纯合的，是自交不分离的。

暂时性分离群体构建方法1）亲本的选配2）分离群体类型的选择暂时性分离群体：

F2、F3、F4、BC、三

交群体等3）群体大小的确定

永久性分离群体构建方法1）亲本的选配2）分离群体类型的选择永久性分离群体：

RIL、DH、BIL群体等

3）群体大小的确定

第三章质量性状基因的分子标记定位

近等基因系：

一组遗传背景相同或相近，只在个别染色体区段上存在差异的株系，称为近等基因系（NIL）。

BSA：

分离体分组混合分析法（bulked-segregantanalysis），简称BSA法

RCA:

连锁累赘：

在回交导入目标基因的同时，与目标基因连锁的染色体片段将随之进入回交后代中，这种现象称

为连锁累赘。

1、BSA的基本原理

基于性状表现型的BSA法是根据目标性状的表现型对分离群体进行分组混合的。

在作图群体中，依据目标性状表型的相对差异（如抗病与感病），将个体或株系分成两组，然后分别将两组中的个

体或株系的DNA混合，形成相对的DNA池。

基于标记基因型的BSA法是根据目标基因两侧的分子标记的基因型对分离群体进行分组混合的。

这种方法适合于目标基因已定位在分子连锁图上，但其两侧标记与目标基因之间相距还较远，需要进一步寻找更

为紧密连锁的标记的情况

以下两题大家最好去看一下文献

2、指出文献3图3A—F图中、哪些图形分子标记与目标基因连锁，哪些图形分子标记与目标基因

不连锁，在分子标记与目标基因连锁的图形中，哪些图形表示分子标记与目标基因区段发生了明显

的交换。

P1VT13C9.Bulksweremadeforaltemateallelesof弹

fromF2individualsofcvs.CaJmarxKontaaLThefirstlaneccfitamsbulkedDNAfromhomozygous-susceptibleindividuals^thesecondlanecontainsDNAfrombomozygous-resistartindividuals.ThethirdandfouithlanescontainparentalDNAfromP1VT13WandSafficr,rc^pcctivdyS-C）,orKordaatandCalmar】respectively

答案：

A/B/C/D/E与目标基因连锁，其中E图的分子标记与目标基因发生明显交换，F与目标基

因不连锁

示隐性不育亲本目标基因座位、写出文献|4图1A、B图中1、2、3和4电泳nblblsofDNAsampler

identificadonofachromosomerepon

的组成PSG.

RG30（AhamarkerlocusLinkedtolocuspms!

orRG553tfwhichisnotlinkedtoaPSGMSIocu&,Lanei：

1,thebulkof低哄刖an屏2,thef«tikparenE；3,thesterikpamil;&lb亡bulk堪nerile"Jami

A是以与pmsl连锁的RG30标记的

B是以不与PSGMS连锁的RG533标记的

A1、

mF

2、mF

3、MF

4、MF

B1、

Mf

2、mf

3、mf

4、Mf

本题答案二

:

A1MmFf

2MMFF

3mm

ff4

mmff

BMmFf

2MMFF

3mmff

4Mm

Ff

第四章数量性状基因的分子标记定位

（QTL）。

QTL:

控制数量性状的基因在基因组中的位置称为数量性状基因座

QTL定位：

利用分子标记进行遗传连锁分析，可以检测出QTL的位置和效应，即QTL定位

加性效应:

等位基因间与非等位基因间的累加作用引起的效应

QTL的初级定位：

用初级群体（QTL定位研究常用的群体有F2、BC、RI和DH）进行的QTL定位的精度通常不会很高，因此只是初级定位。

QTL的精细定位：

在初级定位的基础上，还必须对QTL进行高分辨率（亚厘摩水平）的精细定位。

1、QTL定位的基本步骤

1）检测、筛选亲本并构建遗传群体；2）检测群体的分子标记基因型并构建分子标记连锁图谱；

3）应用根据相应的统计模型和方法编写的计算机软件处理分析实验数据，确定分子标记与QTL的连锁关系及

QTL在染色体上的区域

2、QTL定位的基本原理（基于标记的分析方法和基于性状的分析方法）

基于标记的分析法原理:

通过检验标记的不同QTL基因型之间的差异来推知标记是否与QTL连锁。

基于性状的分析法原理:

利用极端类型个体分析，将大多数的中间类型淘汰，则高值和低值两种极端表型的个体就可以明确地区分开来，分成两组。

3、QTL定位的遗传模型有哪些？

（1）均值差检验法

（2）性状-标记回归法（3）性状-QTL回归法（4）性状-QTL-标记回归法

4、提高QTL定位灵敏度和精确度的方法

1、要提高QTL定位的灵敏度和精确度，就必须排除遗传背景和环境效应的影响。

消除遗传背景效应的方法：

1）从实验材料着想：

利用染色体置换系（代换系）、近等基因系等构建的次级实

验群体。

2）从统计方法着想：

复合区间定位法。

消除环境噪音效应的方法：

从试验设计着想：

如设置重复

2、选择性基因型测定是扩大QTL效应的一种方法：

选择高、低两种极端表型个体组成的子群体

第五章分子标记辅助选择前景选择：

对目标基因的选择称为前景选择

背景选择：

对基因组中除了目标基因之外的其他部分（即遗传背景）的选择

图示基因型：

根据相邻标记可以推测出一个反映全基因组组成状况的连续的基因型，这种连续的基因型能直

观地用图形表示出来

基因聚合：

是指将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中。

基因转移或基因渗入是指将供体亲本中的有用基因（即目标基因）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

连锁累赘是指有利基因（目标基因）与不利基因（非目标基因）间的连锁。

2、如何根据两个相邻标记的基因型来推测出它们之间染色体区段的来源和组成。

1、从一条染色体看，如果两个相邻标记座位上的等位基因来自不同的亲本，则说明在这两个标记之间的染色体区段上发生了单交换或更高的奇数次交换。

2、如果两标记座位上的等位基因来自同一个亲本，则可近似认为这两个标记之间的染色体区段也来自这个亲本

3、背景选择的作用

1）可以推测出各个标记座位上等位基因的可能来源（指来自哪个亲本），进而可以推测出该个体中所有染色体的

组成。

2）根据两个相邻标记的基因型来推测出它们之间染色体区段的来源和组成。

3）根据相邻标记可以推测出一个反映全基因组组成状况的连续的基因

第六章分子设计育种（参看文献5-7）分子设计育种一般概念的分子育种大致包括两个方面,即转基因育种和分子标记辅助选择育种

1、开展分子设计育种的条件

1）高密度分子遗传图谱和高效的分子标记检测技术2）对重要基因的定位与功能有足够的了解

3）建立并完善可供分子设计育种利用的遗传信息数据库

4）开发并完善进行作物设计育种模拟研究的统计分析方法及相关软件,用于开展作物新品种定向创制的模拟研究

5）掌握可用于设计育种的种质资源与育种中间材料,包括具有目标性状的重要核心种质或骨干亲本及其衍生的重

组自交系、等基因系、加倍单倍体群体、染色体片段导人替换系

2、作物分子设计育种的步骤

（1）找到育种目标性状的基因QTL或其紧密连锁标记；

（2）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；

（3）进行目标基因型的途径分析，制定育种方案；（4）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

4、中国作物分子育种的现状

（1）我国已拥有生物信息学的研究力量和技术。

。

（2）已开展虚拟分子育种。

（3）已拥有建立大型的数据搜集和处理系统的技术和经验（4）已拥有基因作图、比较基因组学研究、等位基因多样性研究等关键技术