華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳育種展業(yè)博士資格考試題庫

博士資格考試試題

1.試述高通量基因型分析的含義及其在遺傳爭論中的作用。

高通量基因型分析就是使用基因芯片及一代測序技術(shù)開掘序列多態(tài)性〔主要是SNP標(biāo)記)，目

前SNP主要以三種形式存在，轉(zhuǎn)換、顛換、及插入缺失。

在遺傳爭論中的作用：［1)利用高通量基因型分析來快速構(gòu)建高密度的遺傳連鎖圖譜，較常

規(guī)的基于PCR的標(biāo)記分析通量更高，更省時省力。在遺傳圖譜構(gòu)建中高通量的基因分型方法可以

更精準(zhǔn)地檢測出群體中的重組大事并確定重組斷點，最終提高遺傳圖譜的區(qū)分率，有利于更加精

準(zhǔn)的定位QTLs。(2)在基于自然群體的全基因組關(guān)聯(lián)分析中，高通量的SNP技術(shù)更加能顯示其

通量高，省時省力的優(yōu)勢，也只有高通量的基因型分析產(chǎn)生的大批量分子標(biāo)記才能適合全基因組關(guān)

聯(lián)分析。［3)更便利構(gòu)建材料的DNA指紋圖譜分析，用于品種的系譜來源爭論及純度分析2.請

您簡述(1)農(nóng)作物群體改進(jìn)的原理(2)自花授粉作物群體改進(jìn)的方法(3)如何利用現(xiàn)代生

物技術(shù)手段提高群體改進(jìn)的效率

農(nóng)作物群體改進(jìn)的原理：在一個完全隨機(jī)交配的群體內(nèi)，假設(shè)沒有其他因素(如選擇、突變

等)干擾時，基因與基因型頻率保存恒定，各世代不變，這是基因平衡定律。群體改進(jìn)即不斷的

通過人為選擇，打破群體基因和基因型的平衡，不斷提高改進(jìn)群體內(nèi)人類所需基因及基因型的頻

率。選擇和重組是群體進(jìn)化的主要動力。

自花授粉作物群體改進(jìn)的關(guān)鍵在于使其異交化，在合成根底群體時導(dǎo)入雄性不育基因，建立

異交群體的方法是首先用雜交、回交法把隱形雄性核不育基因?qū)肴后w中的每個品系，然后再把

回交獲得的品系的種子等量混合在隔離區(qū)種植。由于只收獲雄性不育株的種子，因此高水平的隱

性雄性不育特性將連續(xù)保存在群體中。每一代選擇優(yōu)良的雄性不育株，以該改進(jìn)群體作為其次輪

改進(jìn)的根底群體，重復(fù)這個過程。

現(xiàn)在生物技術(shù)可以承受分子標(biāo)記關(guān)心選擇來提高群體改進(jìn)的效率，前提是我們通過QTL定位

等獵取某些性狀嚴(yán)密連鎖的分子標(biāo)記，然后可以用分子標(biāo)記對根底群體中的每一個株系進(jìn)展選擇，

通過分子標(biāo)記選擇具有我們需要的優(yōu)良等位基因的株系混合作為根底群體進(jìn)展群體改進(jìn)。其次在

每一代的選擇中我們都可以通過分子標(biāo)記在苗期進(jìn)展選擇，選擇具有優(yōu)良等位基因的單株進(jìn)行群

體改進(jìn)，縮小群體及削減工作量。最抱負(fù)的狀態(tài)是通過對全部性狀的分子機(jī)制的理解，進(jìn)展全基

因組關(guān)心的分子設(shè)計育種，做到定向、高效、精準(zhǔn)育種。

3.如何利用生物技術(shù)和基因組學(xué)爭論的成果抑制傳統(tǒng)育種方法的缺陷

傳統(tǒng)育種存在的缺陷：門)種間農(nóng)藝性狀的轉(zhuǎn)移簡潔受到種間生殖隔離的限制；

(2)通過雜交進(jìn)展轉(zhuǎn)移優(yōu)良基因的時候，簡潔受到連鎖累贅的影響；

(3)優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移成功與否依靠于表型的鑒定，受到環(huán)境的影響大

轉(zhuǎn)基因育種：轉(zhuǎn)基因技術(shù)可針對目標(biāo)性狀準(zhǔn)確改進(jìn)，不僅省時而且可打破物種的界限，充分

利用遺傳資源

分子標(biāo)記關(guān)心選擇育種：我們通過QTL定位等獵取某些性狀嚴(yán)密連鎖的分子標(biāo)記，然后可以

用分子標(biāo)記對根底群體中的每一個株系進(jìn)展選擇，通過分子標(biāo)記選擇具有我們需要的優(yōu)良等位基因

的株系混合作為根底群體進(jìn)展群體改進(jìn)。其次在每一代的選擇中我們都可以通過分子標(biāo)記在苗期進(jìn)

展選擇，選擇具有優(yōu)良等位基因的單株進(jìn)展群體改進(jìn)，縮小群體及削減工作量。最抱負(fù)的狀態(tài)是

通過對全部性狀的分子機(jī)制的理解，進(jìn)展全基因組關(guān)心的分子設(shè)計育種，做到定向、高效、精準(zhǔn)育種。

分子設(shè)計育種：在分子標(biāo)記關(guān)心育種的根底上，隨著近年來大量基因組序列數(shù)據(jù)、高通量基

因型和植物表型鑒定技術(shù)的進(jìn)展，眾多重要性狀功能基因的開掘，以及對分子標(biāo)記與目標(biāo)性狀關(guān)

系的深入了解進(jìn)一步催生了設(shè)計育種的概念，即育種家可以依據(jù)需要，在電腦上進(jìn)展模擬，從而

設(shè)計出抱負(fù)基因型的品種。分子設(shè)計育種在基因挖掘、定向引入改進(jìn)目標(biāo)性狀、創(chuàng)制種質(zhì)材料、

改造親本材料、縮短育種年限、提高選擇準(zhǔn)確度、提高雜種優(yōu)勢利用率等方面具有傳統(tǒng)育種方法

不行比較的優(yōu)越性。

4.關(guān)聯(lián)分析的原理，常見問題及解決方法，在作物育種中的應(yīng)用。

關(guān)聯(lián)分析的原理：關(guān)聯(lián)分析以連鎖不平衡為根底鑒定某一群體內(nèi)性狀與遺傳標(biāo)記或候選基因間

的關(guān)系。連鎖不平衡是不同基因座位上等位基因的非隨機(jī)組合。當(dāng)位于某一座位的特定等位基因

與同一條染色體另一座位的某一等位基因同時消滅的幾率大于群體中因隨機(jī)分布而使兩個等位

基因同時消滅的幾率時，就稱這兩個座位處于LD狀態(tài)。

關(guān)聯(lián)分析的根本步驟：群體選擇一估算群體構(gòu)造一性狀考察一多態(tài)性檢測一統(tǒng)計分析

影響關(guān)聯(lián)分析的因素

(1)標(biāo)記數(shù)量，在全基因組掃描中，用標(biāo)記對目標(biāo)性狀表型變異有奉獻(xiàn)的全部座位進(jìn)展掃描，

需要大量分子標(biāo)記。解決方法：1利用LD程度高的群體進(jìn)展全基因組關(guān)聯(lián)分析，可削減使用的標(biāo)

記數(shù)量。2連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合，依據(jù)連鎖分析的結(jié)果，選擇效應(yīng)值比較大的QTL位點，利用

更多的標(biāo)記對自然群體進(jìn)展LD分析，對目標(biāo)位點進(jìn)展精細(xì)定位，然后依據(jù)基因組的信息選擇適

當(dāng)?shù)暮蜻x基因進(jìn)展關(guān)聯(lián)分析。

(2)群體構(gòu)造，指的是一個群體內(nèi)存在多個亞群。亞群的混合使整個群體的LD強(qiáng)度增加，

可能導(dǎo)致不連鎖的多態(tài)性基因位點與性狀的關(guān)聯(lián)，從而得出假陽性結(jié)果。解決方法：利用大量的不連

鎖、隨機(jī)分別的SSR或RFLP標(biāo)記對群體進(jìn)展分析，再用統(tǒng)計方法消退群體構(gòu)造和假陽性

(3)LD衰減距離，LD衰減距離越小，用更多的分子標(biāo)記分析

關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)用：

(1)關(guān)聯(lián)分析進(jìn)展功能基因的驗證，對那些很難通過遺傳轉(zhuǎn)化驗證基因功能的基因位點，

(2)關(guān)聯(lián)分析進(jìn)展功能標(biāo)記的開發(fā)，從而用于標(biāo)記關(guān)心選擇。開發(fā)過程：在多個材料中對目

標(biāo)性狀進(jìn)展調(diào)查，對目標(biāo)基因進(jìn)展序列分析，結(jié)合性狀和基因序列信息進(jìn)展基于連鎖不平

衡的關(guān)聯(lián)分析，開發(fā)最優(yōu)等位基因的功能標(biāo)記

(3)關(guān)聯(lián)分析進(jìn)展數(shù)量性狀的爭論，全基因組關(guān)聯(lián)分析可定位到更多的QTLs,候選基因關(guān)

聯(lián)分析可用于查找最優(yōu)的等位基因型

關(guān)聯(lián)分析優(yōu)點：〔與連鎖分析相比)

(1)花費的時間少，一般以現(xiàn)有的自然群體為材料，無需構(gòu)建特地的作圖群體。

(2)廣度大，可以同時檢測同一座位的多個等位基因。

(3)精度高，可到達(dá)單基因的水平

5.列舉一種生物技術(shù)在抗病和抗逆育種中的應(yīng)用。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物抗病及抗逆育種中的應(yīng)用格外有效且很廣泛。以下主要以抗病和抗蟲育種

為例。轉(zhuǎn)基因可以有效利用該物種中克隆得到的抗病和抗蟲基因，也可以是該物種不存在的而在

其他物種中存在的抗病基因。

我們通過圖位克隆或者反向遺傳學(xué)得到了某物種的抗病基因，可以直接將其通過轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移到

主栽的感病品種中，特定的轉(zhuǎn)移某一個基因，不存在回交育種過程中的連鎖累贅，不轉(zhuǎn)變該主栽

品種的其他優(yōu)良性狀。比方目前利用做多的來自蘇云金芽抱桿菌中的Bt蛋白，目前在棉花水稻抗

蟲育種中都得到了較好的利用，在我國轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉成功的防治了棉鈴蟲等鱗翅目害蟲，水稻

中也得到了轉(zhuǎn)Bt基因水稻，具有較好的抗蟲性，在2023年獲得安全證書。6.簡

述一種基于轉(zhuǎn)錄本分析植物基因表達(dá)的技術(shù)及其原理和應(yīng)用

目前較常用的為RNA-seq技術(shù)即轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，就是把mRNA,smallRNA和

NONcodingRNA用高通量測序技術(shù)把它們的序列測出來，以反映出它們的表達(dá)水平。一

原理：提取總RNA,將所需的RNA純化出來并進(jìn)展片段化，隨后反轉(zhuǎn)錄成cDNA,并

在cDNA片段兩端加上測序接頭和引物，獲得cDNA文庫］用其次代測序技術(shù)進(jìn)展高通量測

序二假設(shè)有叁主基因組，將測序后得到的reads直接與叁考基因組比對，最終計算得每個基

因的RPKM值；假設(shè)沒有參考基因組，先組裝轉(zhuǎn)錄組，然后再寫組裝的轉(zhuǎn)錄組比對得到每個

轉(zhuǎn)錄子的RPKM值［RPKM即每百萬reads中比對到平均1Kb的基因(轉(zhuǎn)錄子〕上的read

個數(shù))此值的大小即為基因(轉(zhuǎn)錄子〕的表達(dá)豐度。

應(yīng)用：」1〕轉(zhuǎn)錄本構(gòu)造爭論：可極大地豐富基因注釋的很多方面，包括573,邊界鑒定、

UTRsg域鑒定以及的轉(zhuǎn)錄區(qū)域鑒定，可變剪切的鑒定

變覺察序列差異：如融合基囪室定、編碼序列多態(tài)性爭論

73)基因表達(dá)水平爭論：相比傳統(tǒng)的基的起身技術(shù)，RNA-seq技術(shù)能更準(zhǔn)確確實定

細(xì)胞中RNA的表達(dá)水平。

7簡述一種基于蛋白質(zhì)水平分析植物基因表達(dá)的方法技術(shù)原理及應(yīng)用。

常用的方法有雙向凝膠電泳聯(lián)合質(zhì)譜方法、鳥槍法LC-MS質(zhì)譜鑒定、抗體芯片方法等。

雙向凝膠電泳聯(lián)合質(zhì)譜的原理是：第一向依據(jù)蛋白質(zhì)的等電點不同用等電聚焦分別，其次向

則按分子量的不同用SDS-分別，把簡單蛋白質(zhì)混合物中的蛋白質(zhì)在二維平面上分開。凝膠染色

后可以利用圖像分析系統(tǒng)成像，然后通過分析軟件對蛋白質(zhì)點進(jìn)展定量分析*M感興趣的蛋

白質(zhì)點進(jìn)展定位。通過特地的蛋白質(zhì)點切割系統(tǒng)，可以將蛋白質(zhì)點所在的膠區(qū)域進(jìn)展精精準(zhǔn)割。接

著對膠中蛋白質(zhì)進(jìn)展酶切消化，酶切后的消化物經(jīng)脫鹽/濃縮處理后就可以通過點樣系統(tǒng)將蛋白質(zhì)點

樣到特定的材料的外表(MALDLTOF)。最終這些蛋白質(zhì)就可以在質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)展分析，從而得

到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù)，通過與已有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)展比對確定候選蛋白。

鳥槍法LC-MS質(zhì)譜鑒定的根本原理是：蛋白質(zhì)混合物經(jīng)過簡潔或不經(jīng)過SDS-分別就被酶切

消化成肽段混合物，肽段混合物經(jīng)過高效液相色譜分別形成較簡潔的組分,然后將其導(dǎo)入高區(qū)分

率質(zhì)譜儀中進(jìn)展質(zhì)量分析。肽段在質(zhì)譜儀中經(jīng)離子化后，帶上肯定量的電荷，通過質(zhì)量分析器的

分析，可檢測個肽段的質(zhì)量與電荷的比值。通過與數(shù)據(jù)庫匹配進(jìn)展肽段鑒定，最終再從鑒定的肽

段推導(dǎo)可能的蛋白。

抗體芯片方法：抗體芯片是蛋白芯片的一種，它的基因原理是首先制備目標(biāo)蛋白的特異性的

抗體，將不同的蛋白樣品用熒光分子標(biāo)記，再與抗體芯片雜交，雜交信號強(qiáng)弱反響了蛋白的表達(dá)

水品凹凸。

這三種技術(shù)可用于分析作物的不同品種，或不同生理、病理條件下蛋白組的表達(dá)差異，有助

于鑒定出影響作物品質(zhì)、抗逆性、產(chǎn)量等性狀的重要蛋白質(zhì)。

8列舉三種常用的其次代測序技術(shù)平臺，簡述其根本原理及其在作物遺傳育種技術(shù)中的應(yīng)用。進(jìn)

入21世紀(jì)后，以Roche公司的454技術(shù)、Illumina公司的Solexa技術(shù)和ABI公司的SOLiD

技術(shù)為標(biāo)志的其次代測序技術(shù)誕生了。

(1)454技術(shù)原理

①待測DNA文庫的構(gòu)建。把待測序列用噴霧法(nebulization)打斷成300-800bp的小片段并

在小片段兩端加上不同的接頭，構(gòu)建單鏈DNA(ssDNA)文庫。②EmulsionPCR。將這些ssDNA

與磁珠在一起孵育、退火，由于磁珠外表含有與接頭互補(bǔ)的寡聚核昔酸序列，因此ssDNA會特異

地連接到磁珠上。同時孵育體系中含有PCR反響試劑，因此可以保證每一個與磁珠結(jié)合的小片段

都會在各自的孵育體系內(nèi)獨立擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物仍可以結(jié)合到磁珠上。反響完成后，破壞孵育體系

并富集帶有DNA的磁珠。經(jīng)過擴(kuò)增反響，每一個小片段都將被擴(kuò)增大約100萬倍，從而達(dá)到下

一步測序反響所需的模板量。③測序。預(yù)先用Bacillusstearothermophilus聚合酶和單鏈結(jié)合蛋白處

理帶有DNA的磁珠，然后將磁珠放置在PTP平板上，PTP板上含有很多直徑約為4411m的小孔。

測序反響承受焦磷酸測序法，將一種含有比PTP板上小孔直徑更小的磁珠放入小孔，啟動測序反響。

測序反響以磁珠上大量擴(kuò)增的ssDNA為模板，每次反響參加一種dNTP進(jìn)展合成反響。假設(shè)這種

dNTP能與待測序列配對，則會在合成后釋放焦磷酸基團(tuán)。釋放的焦磷酸基團(tuán)會與反響體系中的

ATP硫酸化酶反響形成ATPo生成的ATP和熒光素酶共同氧化反響體系中的熒光素分子并發(fā)出熒

光。測序反響產(chǎn)生的熒光信號由放置在PTP板另一側(cè)的CCD照相機(jī)記錄，再經(jīng)過計算機(jī)分析轉(zhuǎn)

換為測序結(jié)果。由于每種dNTP在反響中產(chǎn)生的熒光顏色不同，因此可以依據(jù)熒光的顏色來確定被

測分子的序列。

(2)Illumina公司的Solexa技術(shù)

①待測DNA文庫的構(gòu)建把待測序列打斷成200-500bp的小片段，并在小片段兩端加上不同

的接頭，建ssDNA文庫。②這些ssDNA隨機(jī)地附著在流淌槽外表的channel上③向反響體系中

添加未標(biāo)記的核甘酸和酶，進(jìn)展BridgePCR擴(kuò)增反響。經(jīng)擴(kuò)增將橋型ssDNA擴(kuò)增成橋型dsDNA。

④將橋型dsDNA變性成ssDNA,連續(xù)擴(kuò)增。經(jīng)過不斷的擴(kuò)增變性循環(huán)，每一種ssDNA都在各自

的位置到達(dá)能支持下一步測序反響所需信號強(qiáng)度的模板量。⑤測序方法承受邊合成邊測序的方法

(SBS)o向反響體系中同時添加DNA聚合酶、接頭引物和帶有堿基特異熒光標(biāo)記的4種dNTP。

由于這些dNTP的3,羥基被化學(xué)方法保護(hù)，因而每輪合成反響都只能添加一個dNTP。在dNTP

被添加到合成鏈上后，全部未使用的游離dNTP和DNA聚合酶會被洗脫。參加激發(fā)熒光所需的緩

沖液，用激光激發(fā)熒光信號，用光學(xué)設(shè)備完成熒光信號的記錄，再通過計算機(jī)分析轉(zhuǎn)化為測序結(jié)

果。

(3)ABI公司的SOLiD技術(shù)

①待測DNA文庫的構(gòu)建把待測序列打斷成很小的片段，并在小片段兩端加上不同的接

頭，構(gòu)建ssDNA文庫。?EmulsionPCR?與454技術(shù)的EmulsionPCR類似，將帶接頭的ssDNA

固定在磁珠外表，進(jìn)展PCR擴(kuò)增，并對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)展3,端修飾。③連接酶測序。體系中參加DNA

連接酶、通用測序引物和具有3，、*!111M22-5，構(gòu)造的八聚核甘酸。在這個八聚核甘酸中，第1和

第2位上的堿基是確定的，并依據(jù)種類的不同在第6-8位上加了不同的熒光標(biāo)記。當(dāng)八聚核甘酸

由于第1和第2位配對而被連接酶連接上時，會發(fā)出熒光。在記錄下熒光信息后，通過化學(xué)方法

在第5和第6位之間進(jìn)展切割，淬滅熒光信號，以進(jìn)展下個位置的測序。通過這種方法，每次測

序的位置都相差五位，即第一次測第1和第2位，其次次測第6和第7位……在測到末尾后，將

合成的鏈變性、洗脫。而后用通用測序引物進(jìn)展其次輪測序。

第三代測序技術(shù)：基于邊合成邊測序的思想，將待測序列隨機(jī)打斷成小片段并在3”末端加上

Poly(A),用末端轉(zhuǎn)移酶在接頭末端加上Cy3熒光標(biāo)記。用小片段與外表帶有寡聚Poly(T)的平板

雜交。然后，參加DNA聚合酶和Cy5熒光標(biāo)記的dNTP進(jìn)展DNA合成反響，每一輪反響加一

種dNTPo將未參與合成的dNTP和DNA聚合酶洗脫，檢測上一步記錄的雜交位置上是否有熒光

信號，假設(shè)有則說明該位置上結(jié)合了所參加的這種dNTP。經(jīng)過不斷地重復(fù)合成、洗脫、成像、

淬滅過程完成測序。

9傳統(tǒng)育種學(xué)是通過提高一般協(xié)作力和特別協(xié)作力來提高雜交種品種產(chǎn)量潛力，現(xiàn)代分子育種學(xué)

是通過優(yōu)良基因的聚合和累積優(yōu)良基因的互作來提高雜交種產(chǎn)量潛力，你認(rèn)為這兩種觀點是否沖突?

我們應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)用這些觀點來指導(dǎo)雜交品種育種？

不沖突。一般協(xié)作力指一個純系〔自交系)親本與其他假設(shè)干個品種〔自交系)雜交后，雜

種一代在某個數(shù)量性狀上的平均表現(xiàn)。由基因的加性效應(yīng)打算的。一個自交系所包含的有利基因

位點越多，其一般協(xié)作力越高。特別協(xié)作力是指兩個特定親本系所組配的雜交種的產(chǎn)量水平，又

稱為某一特定組合F1的實測值與其雙親一般協(xié)作力得到的推測值之差。特別協(xié)作力只能在特定的

組合中由雙親的等位基因間或者非等位基因間的互作而反響出來，是不能遺傳的局部。

我們在雜交品種選育的過程中首先要選擇協(xié)作力高的兩個親本，尤其是一般協(xié)作力要高〔也

就是說具有的優(yōu)良基因多)，這樣簡潔得到強(qiáng)優(yōu)勢的雜種一代。另外盡可能選擇性狀良好并且能

互補(bǔ)的兩個材料，這樣優(yōu)良基因存在互補(bǔ)并更簡潔在雜種一代中累加。在選擇一般協(xié)作力高的同

時，我們也要盡可能選擇特別協(xié)作力高的材料，也就是充分利用雙親間優(yōu)良基因的互作。

所以傳統(tǒng)育種學(xué)中的一般協(xié)作力本質(zhì)上也就是現(xiàn)代分子育種學(xué)中的優(yōu)良基因的聚合，而特別

協(xié)作力本質(zhì)上也就是優(yōu)良基因之間的互作。

10全基因組策略

2023年，全基因組選擇的概念被提出，即估量全基因組上全部標(biāo)記或單倍型的效應(yīng)，從而得到基因

組估量育種值。與傳統(tǒng)的標(biāo)記關(guān)心選擇的最大區(qū)分在于，全基因組選擇不僅僅依靠于一組顯著的

分子標(biāo)記，而是聯(lián)合分析群體中的全部標(biāo)記，以進(jìn)展個體育種值的推測。與傳統(tǒng)的分子標(biāo)記關(guān)心

選擇相比，全基因組選擇有兩大突破，一是基因組定位的雙親群體可以直接應(yīng)用于育種；二是更

適合于改進(jìn)由效應(yīng)較小的多基因掌握的數(shù)量性狀。

農(nóng)作物簡單性狀的分子育種需要操控很多因素，其中包括植物生長、發(fā)育和對各種生物和非

生物逆境條件的反響。通過全基因組策略分子標(biāo)記關(guān)心育種的操作更加簡潔，并由此產(chǎn)生革命性

影響。全基因組策略的分子標(biāo)記關(guān)心育種利用全基因組測序和全基因組分子標(biāo)記對代表性的或者全

部遺傳資源和育種材料進(jìn)展分析，有效地考慮分子育種中面臨的各種基因組和環(huán)境因素。大規(guī)模

高密度的基因型鑒定和全基因組選擇是該策略的兩個重要組成局部。高通量和準(zhǔn)確的表型鑒定和環(huán)

境測試(e-typing)也是全基因組策略的重要組成局部。目前全基因組策略的根本策略包括(1)基于

種子DNA的基因型鑒定，簡化分子標(biāo)記關(guān)心選擇，降低育種本錢、增加規(guī)模和提高效率［2)選擇性基

因型鑒定和表型鑒定，結(jié)合DNA混合池分析，捕獲和育種相關(guān)的大多數(shù)重要因素，(3)敏捷的基

因型鑒定系統(tǒng)14)結(jié)合連鎖作圖和LD作圖的方法進(jìn)展標(biāo)記-性狀關(guān)聯(lián)分析(5)基于序

列進(jìn)展分子標(biāo)記開發(fā)、等位基因開掘、基因功能爭論和分子育種。

11CRISPR/Cas9

CRISPR-Cas最初被覺察是由于它作為細(xì)菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，利用RNA引導(dǎo)的核酸酶來剪

切外來的基因元件。目前為止，在細(xì)菌和古生物中一共覺察了三類CRISPR系統(tǒng)，它們都由Cas

基因、非編碼RNA和一個特別的重復(fù)元件構(gòu)成的CRISPRRNA(crRNA)陣列組成。

在利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)進(jìn)展基因編輯時，Cas9可以被引導(dǎo)至不同目的基因的序列從而編輯不同

的目的基因。此外，利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)已經(jīng)在不同的生物體和細(xì)胞系中成功進(jìn)展了基因編輯,

在這個過程中，為了保證基因編輯的最大成功率，通常要依據(jù)物種的不同，對Cas9要進(jìn)展優(yōu)化。

CRISPR/Cas9系統(tǒng)通過特異性設(shè)計針對目的基因序列20個核甘酸大小的引物，可以將Cas9特異性

地引導(dǎo)至目的基因序列，在操作時間上大大縮短。設(shè)計針對靶基因的引物大約就花費1-2周時間，

而目的基因敲除的細(xì)胞系在2-3周內(nèi)即可獲得；CRISPR/Cas9系統(tǒng)也存在脫靶效應(yīng)。目前為止，

科研工作者對其主要缺點的解決方法是，通過生物信息學(xué)推測出多個簡潔脫靶的潛在位點，從而

在sgRNA設(shè)計過程中避開這些潛在脫靶位點。

12請以抗蟲棉的研制為例，闡述基因工程育種的一般過程。

(1)目的基因或DNA的獲得。獲得途徑：①依據(jù)基因表達(dá)產(chǎn)物一蛋白質(zhì)進(jìn)展基因克隆②從基因

組DNA或mRNA序列克隆基因；目前使用的棉花抗蟲基因的來源包括蘇云金芽抱桿菌的Bt基因

和胰蛋白酶抑制基因。

(2)含有目的基因或DNA的重組質(zhì)粒的構(gòu)建。構(gòu)建步驟：從原核生物中獵取目的基因的載體并

進(jìn)展改造，利用限制內(nèi)切酶將載體切開，并用連接酶把目的基因連接到載體上，獲得DNA重組體。

(3)受體材料的選擇和再生系統(tǒng)的建立。良好的植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)應(yīng)滿足以下條件：高效

穩(wěn)定的再生力量；受體材料要有較高的遺傳穩(wěn)定性；具有穩(wěn)定的外植株來源；對篩選劑敏感。

(4)轉(zhuǎn)基因方法確實定和外源基因的轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化方法包括基因槍法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、花粉管通

道法。

(5)轉(zhuǎn)化體的篩選與鑒定。為了有效選擇出這些真正的轉(zhuǎn)化細(xì)胞，必需使用特異性的選擇標(biāo)記

基因進(jìn)展標(biāo)記，轉(zhuǎn)化體的鑒定依據(jù)檢測水平的不同分為DNA、轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的鑒定。13

如何全面描述一個育種方法(如系譜、混合或輪回選擇)的流程？

(1)系譜法，從雜種的第一次分別世代(單交F2,復(fù)交F1)開頭，進(jìn)展連續(xù)性的單株選擇，直

到選得性狀優(yōu)良而又整齊全都的系統(tǒng)，升入產(chǎn)量比較試驗。

系譜法根本程序：a、雜種一代(F1)：以組合為小區(qū)種植，每小區(qū)30-50株。自花作物自由授粉，

異花植物組合間隔離、組合內(nèi)自