林木育種學(xué)復(fù)習(xí)題和答案1.簡(jiǎn)述林木育種的主要目標(biāo)及其與農(nóng)作物育種的主要差異。林木育種的主要目標(biāo)包括：提高生長(zhǎng)量（如樹(shù)高、胸徑、材積）、改善材質(zhì)（如木材密度、纖維長(zhǎng)度、管胞形態(tài)）、增強(qiáng)抗性（抗蟲(chóng)、抗病、抗旱、抗寒、抗鹽堿）、優(yōu)化干形（通直度、分枝角度）及適應(yīng)性（適生范圍擴(kuò)展）等。與農(nóng)作物育種的差異主要體現(xiàn)在：①林木為多年生植物，育種周期長(zhǎng)（通常1020年），而農(nóng)作物多為1年生，周期短；②林木多為異花授粉，遺傳雜合度高，近交衰退明顯，農(nóng)作物自交或常異交類(lèi)型更多；③林木群體遺傳結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自然變異豐富，但性狀遺傳力較低，農(nóng)作物因長(zhǎng)期人工選擇，遺傳基礎(chǔ)相對(duì)狹窄但遺傳力較高；④林木育種更注重長(zhǎng)期適應(yīng)性和生態(tài)效益，農(nóng)作物側(cè)重短期產(chǎn)量與品質(zhì)。2.說(shuō)明林木遺傳變異的主要來(lái)源及其在育種中的利用價(jià)值。林木遺傳變異的主要來(lái)源包括：①基因突變（自然或人工誘變產(chǎn)生新等位基因）；②染色體變異（結(jié)構(gòu)或數(shù)目改變，如多倍體、缺失、倒位）；③基因重組（減數(shù)分裂中同源染色體交換或獨(dú)立分配，產(chǎn)生新基因型組合）；④基因流（不同群體間雜交引入外源基因）；⑤表觀遺傳變異（DNA甲基化等不改變序列的可遺傳變異）。利用價(jià)值：基因突變是新性狀的根本來(lái)源，可通過(guò)誘變育種創(chuàng)制新材料；染色體數(shù)目變異（如多倍體）可提高生長(zhǎng)勢(shì)或抗性；基因重組是選擇育種和雜交育種的基礎(chǔ)，通過(guò)組合不同親本優(yōu)良性狀獲得雜種優(yōu)勢(shì)；基因流可通過(guò)引種或遠(yuǎn)緣雜交拓寬遺傳基礎(chǔ)；表觀遺傳變異可能影響適應(yīng)性，為環(huán)境響應(yīng)育種提供新方向。3.解釋廣義遺傳力與狹義遺傳力的區(qū)別，并說(shuō)明其在育種實(shí)踐中的應(yīng)用意義。廣義遺傳力（H2）是基因型方差占表型方差的比例（H2=V_G/V_P），反映總遺傳效應(yīng)（包括加性、顯性、上位性效應(yīng)）的貢獻(xiàn)；狹義遺傳力（h2）是加性遺傳方差占表型方差的比例（h2=V_A/V_P），僅反映可穩(wěn)定遺傳給后代的加性效應(yīng)。應(yīng)用意義：廣義遺傳力高的性狀（如果實(shí)大小），表型選擇效果較好；狹義遺傳力高的性狀（如木材密度），親本選擇對(duì)后代改良更有效。育種中，早期選擇多依據(jù)廣義遺傳力，確定性狀是否可遺傳；制定雜交或選擇策略時(shí)依賴(lài)狹義遺傳力，預(yù)測(cè)遺傳增益（ΔG=h2×S，S為選擇差）。4.簡(jiǎn)述優(yōu)樹(shù)選擇的基本程序及主要技術(shù)要點(diǎn)?；境绦颍孩俅_定選種目標(biāo)（如速生、抗?。┖蜆?biāo)準(zhǔn)（如材積超過(guò)對(duì)比木15%以上）；②劃定選種范圍（天然林、人工林或種子園）；③初選（目測(cè)候選樹(shù)，標(biāo)記并記錄生長(zhǎng)、形態(tài)、抗性指標(biāo)）；④復(fù)選（精確測(cè)量，對(duì)比周?chē)?5株優(yōu)勢(shì)木，計(jì)算材積、形質(zhì)等指標(biāo)）；⑤決選（通過(guò)子代測(cè)定驗(yàn)證遺傳穩(wěn)定性，最終確定優(yōu)樹(shù)）。技術(shù)要點(diǎn)：①對(duì)比木選擇需同齡、同立地，排除環(huán)境誤差；②多性狀綜合評(píng)分（如速生占50%、干形占30%、抗性占20%）；③避免近交（優(yōu)樹(shù)間距至少200m以上，減少親緣關(guān)系）；④記錄地理坐標(biāo)、生境信息，便于后續(xù)遺傳分析。5.比較雜交育種中單交、回交、雙交的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)。單交（A×B）：適用于兩個(gè)親本各有12個(gè)互補(bǔ)優(yōu)良性狀，目標(biāo)是結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單、周期短（12代）；缺點(diǎn)是遺傳基礎(chǔ)較窄，難以聚合多個(gè)性狀?；亟唬?A×B)×A）：適用于將親本B的特定性狀（如抗?。┺D(zhuǎn)移到輪回親本A（如速生）中。優(yōu)點(diǎn)是目標(biāo)性狀傳遞效率高（每代回交可保留A的90%以上遺傳背景）；缺點(diǎn)是需多代回交（通常35代），可能丟失B的其他優(yōu)良基因。雙交（(A×B)×(C×D)）：適用于聚合4個(gè)親本的優(yōu)良性狀（如A速生、B抗蟲(chóng)、C耐旱、D優(yōu)質(zhì)）。優(yōu)點(diǎn)是遺傳基礎(chǔ)廣，可綜合多個(gè)性狀；缺點(diǎn)是雜交組合復(fù)雜，后代分離大，選擇難度高，周期長(zhǎng)（需3代以上）。6.分析多倍體育種在林木改良中的優(yōu)勢(shì)，并列舉兩種常用的多倍體誘導(dǎo)方法。優(yōu)勢(shì)：①器官巨大性（多倍體樹(shù)木通常莖粗、葉大、材積增長(zhǎng)10%30%）；②抗性增強(qiáng)（如三倍體楊樹(shù)抗?jié)儾∧芰μ岣撸?；③育性降低（三倍體無(wú)籽，避免花粉污染或種子擴(kuò)散，適用于城市綠化）；④代謝產(chǎn)物增加（如四倍體桉樹(shù)單寧含量提高）。常用誘導(dǎo)方法：①秋水仙素處理（0.05%0.5%溶液浸泡種子、幼芽或生長(zhǎng)點(diǎn)，抑制紡錘體形成，導(dǎo)致染色體加倍）；②高溫/低溫處理（如38℃持續(xù)2小時(shí)，干擾細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)多倍體，適用于松屬等裸子植物）。7.說(shuō)明配合力分析在雜交親本選擇中的作用，區(qū)分一般配合力與特殊配合力的含義。作用：通過(guò)配合力分析可量化親本對(duì)雜種后代性狀的貢獻(xiàn)，篩選出最優(yōu)親本組合，提高雜交效率。一般配合力（GCA）是親本在多個(gè)雜交組合中后代性狀的平均表現(xiàn)，反映親本加性效應(yīng)的大?。ㄈ鏏親本與B、C、D雜交，后代平均材積高，則A的GCA高）；特殊配合力（SCA）是某一特定雜交組合（如A×B）后代性狀超出雙親GCA預(yù)期值的部分，反映非加性效應(yīng)（顯性或上位性）。育種中，GCA高的親本適合作為常規(guī)雜交的基礎(chǔ)材料，SCA高的組合可直接利用雜種優(yōu)勢(shì)（如桉樹(shù)的特定雜交組合）。8.簡(jiǎn)述分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）的原理及其在林木育種中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。原理：利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記（如SSR、SNP），通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記基因型間接選擇目標(biāo)性狀，避免表型鑒定的環(huán)境干擾。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①早期選擇（幼苗期即可篩選，縮短育種周期，如楊樹(shù)抗蟲(chóng)基因標(biāo)記在1年生苗中檢測(cè)）；②多性狀選擇（同時(shí)篩選多個(gè)抗病、速生標(biāo)記，提高選擇效率）；③隱性性狀選擇（如抗病隱性基因，表型無(wú)法直接識(shí)別，標(biāo)記可準(zhǔn)確篩選）；④低遺傳力性狀選擇（如木材密度遺傳力低，標(biāo)記輔助可提高選擇準(zhǔn)確性）。9.解釋無(wú)性系測(cè)定的目的與主要內(nèi)容，說(shuō)明其在無(wú)性系育種中的關(guān)鍵作用。目的：評(píng)估無(wú)性系（通過(guò)扦插、嫁接等獲得的遺傳一致群體）的遺傳穩(wěn)定性、適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)，篩選出最優(yōu)無(wú)性系用于生產(chǎn)。主要內(nèi)容：①建立測(cè)定林（隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)35次，設(shè)置對(duì)照）；②觀測(cè)生長(zhǎng)量（樹(shù)高、胸徑）、形質(zhì)（干形、分枝）、抗性（病蟲(chóng)害、逆境）等指標(biāo)；③統(tǒng)計(jì)分析（方差分析、遺傳力估算、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)）。關(guān)鍵作用：無(wú)性系測(cè)定是無(wú)性系育種的核心環(huán)節(jié)，通過(guò)排除環(huán)境誤差，確定哪些無(wú)性系的優(yōu)良性狀是可遺傳的（而非環(huán)境導(dǎo)致的表型變異），為建立采穗圃、推廣無(wú)性系提供科學(xué)依據(jù)（如楊樹(shù)I214無(wú)性系通過(guò)測(cè)定確認(rèn)速生、抗逆后廣泛種植）。10.論述種子園的分類(lèi)及其建園技術(shù)要點(diǎn)，分析提高種子園種子遺傳品質(zhì)的主要措施。分類(lèi)：按繁殖方式分，有性系種子園（由優(yōu)樹(shù)嫁接或扦插建立）和實(shí)生苗種子園（由優(yōu)樹(shù)種子播種建立）；按改良世代分，初級(jí)種子園（第一代優(yōu)樹(shù)）、改良種子園（經(jīng)遺傳測(cè)定的優(yōu)樹(shù)）、高級(jí)種子園（多世代選擇后的優(yōu)樹(shù)）；按隔離方式分，產(chǎn)地種子園（原地建立）、異地種子園（異地隔離）。建園技術(shù)要點(diǎn)：①選址（光照充足、排水良好，與同種或近緣種隔離500m以上防污染）；②配置（無(wú)性系采用隨機(jī)或棋盤(pán)式排列，避免近交，株行距46m保證授粉）；③去劣疏伐（根據(jù)子代測(cè)定結(jié)果，淘汰GCA低的無(wú)性系，保留1/31/2的優(yōu)良無(wú)性系）；④輔助授粉（人工收集高GCA無(wú)性系花粉，在雌花可授期噴灑，提高結(jié)實(shí)率和遺傳品質(zhì)）。提高遺傳品質(zhì)措施：①?lài)?yán)格選擇建園材料（經(jīng)遺傳測(cè)定的高GCA優(yōu)樹(shù)）；②控制授粉（隔離防止外來(lái)花粉污染，人工輔助授粉提高優(yōu)良基因組合頻率）；③疏伐淘汰不良無(wú)性系（減少近交，提高種子平均遺傳值）；④加強(qiáng)管理（施肥、灌溉促進(jìn)開(kāi)花結(jié)實(shí)，減少環(huán)境對(duì)種子質(zhì)量的影響）。11.比較實(shí)生選種與芽變選種的異同，說(shuō)明芽變選種在林木育種中的特殊價(jià)值。相同點(diǎn)：均基于自然變異，通過(guò)選擇獲得優(yōu)良個(gè)體；目標(biāo)均為改良性狀（如速生、抗性）。不同點(diǎn)：①變異來(lái)源：實(shí)生選種為有性繁殖中的基因重組或突變（變異廣泛但雜合），芽變選種為體細(xì)胞突變（發(fā)生在芽原基，變異局限于某一分枝）；②穩(wěn)定性：實(shí)生選種后代分離大（需多代選擇），芽變選種通過(guò)無(wú)性繁殖可直接穩(wěn)定遺傳；③變異頻率：芽變頻率低（10??10??），實(shí)生變異頻率較高（因重組）。特殊價(jià)值：芽變選種可在不改變?cè)袃?yōu)良性狀的基礎(chǔ)上，獲得個(gè)別性狀的改良（如從普通蘋(píng)果中選出短枝型芽變，保留原有品質(zhì)但更適合密植），尤其適用于無(wú)性繁殖為主的林木（如楊樹(shù)、橡膠樹(shù)），可快速育成新品種（如‘魯毛50’楊即為芽變選育）。12.簡(jiǎn)述誘變育種的主要類(lèi)型（物理誘變、化學(xué)誘變）及其在林木改良中的適用場(chǎng)景。物理誘變：利用電離輻射（γ射線、X射線、中子）或非電離輻射（紫外線）誘導(dǎo)基因突變或染色體畸變。適用場(chǎng)景：創(chuàng)制新變異（如輻射誘導(dǎo)楊樹(shù)抗蟲(chóng)突變體）、打破性狀連鎖（如分離速生與材質(zhì)不良的連鎖）、縮短育種周期（突變體可直接無(wú)性繁殖固定）。化學(xué)誘變：使用烷化劑（如甲基磺酸乙酯EMS）、堿基類(lèi)似物（如5溴尿嘧啶）等化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)取代、交聯(lián)等方式誘導(dǎo)DNA損傷。適用場(chǎng)景：誘導(dǎo)點(diǎn)突變（如EMS處理松屬種子獲得抗除草劑突變體）、提高突變頻率（比物理誘變高10100倍）、定向誘變（某些化學(xué)藥劑對(duì)特定基因有偏好性）。13.解釋遺傳增益的概念，說(shuō)明影響遺傳增益的主要因素及提高遺傳增益的途徑。遺傳增益（ΔG）指通過(guò)選擇或雜交，子代群體均值較親本群體均值的提高量，公式為ΔG=h2×S（h2為狹義遺傳力，S為選擇差）。影響因素：①遺傳力（h2高，增益大）；②選擇強(qiáng)度（選擇差S=群體均值入選親本均值，選擇比例越小，S越大）；③性狀變異幅度（變異大，可選出更優(yōu)個(gè)體）；④環(huán)境誤差（環(huán)境方差小，表型更接近基因型，選擇更準(zhǔn)確）。提高途徑：①提高h(yuǎn)2（通過(guò)遺傳測(cè)定準(zhǔn)確估算，選擇高h(yuǎn)2性狀）；②增加選擇強(qiáng)度（擴(kuò)大群體規(guī)模，嚴(yán)格篩選，如從1000株中選10株比從100株中選10株S更大）；③減少環(huán)境誤差（標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定條件，設(shè)置重復(fù)和對(duì)照）；④多世代選擇（每代積累增益，如二代種子園增益比一代高15%20%）。14.分析雜種優(yōu)勢(shì)形成的主要假說(shuō)（顯性假說(shuō)、超顯性假說(shuō)），并說(shuō)明其在林木雜交育種中的指導(dǎo)意義。顯性假說(shuō)：認(rèn)為雜種優(yōu)勢(shì)是顯性有利基因掩蓋隱性不利基因的結(jié)果（如親本AAbb×aaBB，雜種AaBb表現(xiàn)為A和B的顯性效應(yīng)互補(bǔ)）。超顯性假說(shuō)：認(rèn)為雜種優(yōu)勢(shì)源于雜合位點(diǎn)（如Aa）的基因互作，其效應(yīng)超過(guò)純合顯性（AA）或純合隱性（aa）（如Aa的酶活性高于AA或aa）。指導(dǎo)意義：顯性假說(shuō)強(qiáng)調(diào)選擇優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的親本（如A速生但感病，B抗病但慢生），通過(guò)雜交聚合顯性基因；超顯性假說(shuō)強(qiáng)調(diào)選擇遺傳差異大的親本（如不同地理種源），利用雜合位點(diǎn)的互作效應(yīng)。林木雜交中，多數(shù)雜種優(yōu)勢(shì)由顯性效應(yīng)主導(dǎo)（如楊樹(shù)不同派間雜交），但部分性狀（如抗逆性）可能涉及超顯性，需根據(jù)具體樹(shù)種選擇親本組合策略。15.簡(jiǎn)述細(xì)胞工程技術(shù)（如原生質(zhì)體融合、花藥培養(yǎng)）在林木育種中的應(yīng)用實(shí)例及潛在價(jià)值。原生質(zhì)體融合：去除細(xì)胞壁的原生質(zhì)體經(jīng)PEG或電激誘導(dǎo)融合，獲得體細(xì)胞雜種，可克服有性雜交不親和性。實(shí)例：松屬與云杉屬原生質(zhì)體融合獲得遠(yuǎn)緣雜種，兼具松的速生和云杉的抗寒性。潛在價(jià)值：突破生殖隔離，轉(zhuǎn)移野生種的抗性基因（如將野生樺樹(shù)的抗寒基因轉(zhuǎn)入栽培樺樹(shù)）?；ㄋ幣囵B(yǎng)：通過(guò)培養(yǎng)花藥中的小孢子誘導(dǎo)單倍體植株，經(jīng)染色體加倍獲得純合二倍體（DH系）。實(shí)例：杉木花藥培養(yǎng)獲得單倍體，加倍后用于雜交育種，縮短純合周期（常規(guī)需56代自交，花藥培養(yǎng)僅需2代）。潛在價(jià)值：快速獲得純系，加速雜交親本選育（如楊樹(shù)DH系用于雜種優(yōu)勢(shì)固定）。16.說(shuō)明遺傳測(cè)定的目的與主要方法（如progenytest、clonaltest），分析其在育種程序中的位置與作用。目的：評(píng)估親本或無(wú)性系的遺傳價(jià)值（GCA、SCA），確定其在育種中的利用方式（如作為雜交親本或直接推廣）。主要方法：①progenytest（子代測(cè)定）：將親本種子或無(wú)性系繁殖的子代種植于相同環(huán)境，觀測(cè)性狀表現(xiàn)，估算遺傳參數(shù)（如h2、GCA）；②clonaltest（無(wú)性系測(cè)定）：將無(wú)性系（如扦插苗）種植于多地點(diǎn)，評(píng)估其穩(wěn)定性和適應(yīng)性。位置與作用：遺傳測(cè)定是連接選擇與利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，位于優(yōu)樹(shù)選擇或雜交之后、推廣之前。通過(guò)測(cè)定可淘汰表型好但遺傳價(jià)值低的個(gè)體（如環(huán)境導(dǎo)致的虛旺生長(zhǎng)），確保推廣材料的遺傳增益可靠（如桉樹(shù)種子園通過(guò)子代測(cè)定淘汰20%30%的低GCA無(wú)性系）。17.比較常規(guī)育種與分子育種的技術(shù)特點(diǎn)，論述二者在現(xiàn)代林木育種中的互補(bǔ)關(guān)系。常規(guī)育種：依賴(lài)表型選擇和雜交，技術(shù)成熟但周期長(zhǎng)（1520年），受環(huán)境影響大（如材積測(cè)定需10年以上），適用于遺傳力高、變異明顯的性狀（如樹(shù)高）。分子育種：利用分子標(biāo)記、基因編輯等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基因型選擇，周期短（早期篩選），準(zhǔn)確性高（如抗蟲(chóng)基因標(biāo)記在苗期檢測(cè)），適用于低遺傳力或隱性性狀（如抗病性）?；パa(bǔ)關(guān)系：常規(guī)育種提供豐富的遺傳材料和表型數(shù)據(jù)，為分子育種定位目標(biāo)基因（如QTL定位）奠定基礎(chǔ)；分子育種加速常規(guī)育種的選擇過(guò)程（如MAS輔助選擇縮短子代測(cè)定時(shí)間），二者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)“表型+基因型”雙軌選擇（如楊樹(shù)育種中，先用MAS篩選抗病標(biāo)記，再通過(guò)常規(guī)測(cè)定評(píng)估生長(zhǎng)量），提高育種效率。18.簡(jiǎn)述林木抗性育種（抗蟲(chóng)、抗病、抗旱）的主要策略及常用鑒定方法?？瓜x(chóng)育種策略：①選擇天然抗蟲(chóng)個(gè)體（如從蟲(chóng)害林中篩選未受害植株）；②雜交導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因（如將蘇云金桿菌Bt基因轉(zhuǎn)入楊樹(shù)）；③利用抗蟲(chóng)化學(xué)物質(zhì)（如桉樹(shù)釋放萜類(lèi)化合物驅(qū)避害蟲(chóng)）。鑒定方法：田間自然感染（統(tǒng)計(jì)蟲(chóng)口密度）、室內(nèi)接蟲(chóng)（人工接種幼蟲(chóng)，觀測(cè)死亡率）、生化檢測(cè)（測(cè)定葉片單寧、酚類(lèi)含量）。抗病育種策略：①選擇抗病優(yōu)樹(shù)（如松材線蟲(chóng)病疫區(qū)篩選存活樹(shù)）；②遠(yuǎn)緣雜交（如楊樹(shù)與胡楊雜交獲得抗?jié)儾‰s種）；③誘導(dǎo)抗病突變（如輻射處理獲得抗病突變體）。鑒定方法：菌絲接種（測(cè)定病斑擴(kuò)展速度）、分子標(biāo)記（檢測(cè)抗病基因如R基因）、血清學(xué)檢測(cè)（ELISA法檢測(cè)病原菌抗原）。抗旱育種策略：①選擇干旱區(qū)天然林優(yōu)樹(shù)（如沙漠地區(qū)的樟子松）；②篩選氣孔調(diào)控能力強(qiáng)的無(wú)性系（減少水分蒸騰）；③基因工程導(dǎo)入抗旱基因（如LEA蛋白基因）。鑒定方法：干旱脅迫試驗(yàn)（控制土壤含水量，觀測(cè)萎蔫時(shí)間）、生理指標(biāo)（測(cè)定脯氨酸含量、葉片相對(duì)含水量）、同位素標(biāo)記（δ13C反映