林木遺傳育種試題及答案一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.遺傳力：指親代性狀傳遞給子代的能力，通常以遺傳方差占表型方差的比例表示，分為廣義遺傳力（V_G/V_P）和狹義遺傳力（V_A/V_P），是選擇育種中衡量性狀可遺傳性的關(guān)鍵參數(shù)。2.配合力：指親本在雜交后代中表現(xiàn)出的性狀組合能力，分為一般配合力（GCA，親本在多個雜交組合中平均表現(xiàn)的遺傳效應(yīng)）和特殊配合力（SCA，特定親本組合中超出一般配合力的額外效應(yīng)）。3.雜種優(yōu)勢：兩個遺傳組成不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種一代（F?）在生長勢、抗逆性、產(chǎn)量等性狀上優(yōu)于雙親的現(xiàn)象，其表現(xiàn)受顯性假說、超顯性假說等理論解釋。4.多倍體育種：通過人工誘導(dǎo)（如秋水仙素處理）或自然途徑（如未減數(shù)配子結(jié)合）獲得染色體數(shù)目加倍的多倍體植株，利用其器官巨大性、抗逆性增強等特性進(jìn)行品種改良的育種方法。5.分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）：利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記（如SSR、SNP）在早期世代對目標(biāo)性狀進(jìn)行間接選擇，提高選擇效率的現(xiàn)代育種技術(shù)。二、填空題（每空1分，共20分）1.孟德爾遺傳定律的兩大基礎(chǔ)是（分離定律）和（自由組合定律），其適用前提是（等位基因獨立分離）且（非等位基因自由組合）。2.林木選擇育種中，根據(jù)選擇方法可分為（單株選擇）和（混合選擇）；根據(jù)選擇依據(jù)可分為（表型選擇）和（基因型選擇）。3.遺傳力的估算方法主要有（親子回歸法）、（同胞相關(guān)法）和（方差分析法），其中（狹義遺傳力）更能反映性狀在選擇中的實際傳遞能力。4.雜交育種中，親本選配的原則包括（雙親性狀互補）、（地理遠(yuǎn)緣或生態(tài)型差異）、（配合力高）和（性狀遺傳力高）。5.誘變育種的常用方法包括（物理誘變）（如γ射線、X射線）和（化學(xué)誘變）（如EMS、NaN?），其核心目標(biāo)是（創(chuàng)造新變異）。6.多倍體可分為（同源多倍體）（如三倍體楊樹）和（異源多倍體）（如雜交鵝掌楸），前者通常通過（染色體加倍）獲得，后者通過（遠(yuǎn)緣雜交）后染色體加倍形成。7.品種審定的核心指標(biāo)包括（特異性）、（一致性）和（穩(wěn)定性），其中（特異性）是品種區(qū)別于其他品種的關(guān)鍵特征。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述雜交育種中親本選擇的原則及依據(jù)。答：親本選擇需遵循以下原則：（1）性狀互補：雙親應(yīng)具有不同的優(yōu)良性狀，且目標(biāo)性狀的優(yōu)缺點能相互彌補（如速生親本與抗病親本雜交）；（2）遺傳差異大：選擇地理遠(yuǎn)緣或生態(tài)型差異顯著的親本，可擴(kuò)大雜種后代的遺傳變異范圍（如南方速生樹種與北方耐寒樹種雜交）；（3）配合力高：優(yōu)先選擇一般配合力高的親本，以保證多數(shù)雜交組合表現(xiàn)優(yōu)良；（4）目標(biāo)性狀遺傳力高：選擇目標(biāo)性狀（如材積、抗蟲性）遺傳力較高的親本，可提高雜種后代的選擇效率；（5）適應(yīng)性強：親本需對栽培地區(qū)的氣候、土壤條件有良好適應(yīng)性，確保雜種后代能穩(wěn)定表現(xiàn)。2.說明多倍體育種的主要途徑及特點。答：多倍體育種途徑包括自然途徑和人工誘導(dǎo)：（1）自然途徑：通過未減數(shù)配子結(jié)合（如二倍體植株產(chǎn)生2n配子，與正常n配子結(jié)合形成三倍體）或體細(xì)胞染色體加倍（如芽變形成四倍體）；（2）人工誘導(dǎo)：常用秋水仙素處理種子、幼苗或分生組織，抑制紡錘體形成，使染色體加倍。其特點為：①器官巨大性（如葉片增厚、果實增大）；②生理代謝增強（如光合效率提高）；③抗逆性增強（如抗寒、抗旱能力提升）；④育性降低（同源多倍體因聯(lián)會紊亂常表現(xiàn)不育，而異源多倍體可通過染色體組加倍恢復(fù)育性）；⑤遺傳穩(wěn)定性較差（人工誘導(dǎo)的多倍體需多代選育穩(wěn)定）。3.比較輪回選擇與雜交育種的異同。答：相同點：均以創(chuàng)造遺傳變異為基礎(chǔ)，通過選擇提高群體或后代的優(yōu)良性狀表現(xiàn)。不同點：（1）目標(biāo)群體：輪回選擇針對綜合改良群體的多個性狀（如產(chǎn)量、抗性），而雜交育種側(cè)重特定性狀組合的固定（如速生+抗?。?；（2）操作流程：輪回選擇包括“雜交選擇重組”的多輪循環(huán)（一般35輪），持續(xù)提高群體均值；雜交育種通常為“親本選配雜交后代選擇品種固定”的單向流程；（3）遺傳基礎(chǔ)：輪回選擇保留群體的遺傳多樣性，適合長期改良；雜交育種通過自交或近交固定基因型，遺傳基礎(chǔ)較窄；（4）應(yīng)用場景：輪回選擇適用于多年生林木（如松樹、桉樹）的多性狀改良，雜交育種適用于目標(biāo)性狀明確、遺傳力高的樹種（如楊樹、刺槐）。4.簡述分子標(biāo)記在林木遺傳育種中的應(yīng)用。答：分子標(biāo)記的應(yīng)用主要包括：（1）遺傳多樣性分析：通過SSR、AFLP等標(biāo)記評估群體遺傳結(jié)構(gòu)，為親本選擇和資源保護(hù)提供依據(jù)（如分析馬尾松天然群體的遺傳分化）；（2）親緣關(guān)系鑒定：利用SNP標(biāo)記構(gòu)建DNA指紋圖譜，區(qū)分雜交種真?zhèn)危ㄈ玷b定三倍體毛白楊的父本來源）；（3）基因定位：通過QTL作圖定位與目標(biāo)性狀（如材積、抗蟲性）相關(guān)的基因位點（如定位楊樹抗銹病QTL）；（4）分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）：在苗期利用與目標(biāo)性狀連鎖的標(biāo)記（如與速生性狀連鎖的SSR標(biāo)記）進(jìn)行早期選擇，縮短育種周期；（5）品種純度檢測：通過標(biāo)記分析確保雜交種或無性系的一致性（如檢測杉木無性系的遺傳穩(wěn)定性）。5.說明人工選擇與自然選擇的區(qū)別及在林木育種中的聯(lián)系。答：區(qū)別：（1）選擇主體：自然選擇由環(huán)境壓力驅(qū)動（如干旱、病蟲害），人工選擇由育種目標(biāo)驅(qū)動（如速生、優(yōu)質(zhì)）；（2）選擇方向：自然選擇保留適應(yīng)環(huán)境的個體（如抗逆性強但生長慢），人工選擇保留符合人類需求的個體（如生長快但可能抗逆性弱）；（3）選擇強度：人工選擇強度通常高于自然選擇（如僅保留0.1%的優(yōu)樹），自然選擇強度受環(huán)境波動影響；（4）選擇結(jié)果：自然選擇提高群體對環(huán)境的適應(yīng)性，人工選擇提高群體的經(jīng)濟(jì)或生態(tài)價值。聯(lián)系：人工選擇需以自然選擇為基礎(chǔ)（如所選個體需先適應(yīng)栽培環(huán)境），二者共同作用于群體遺傳結(jié)構(gòu)；現(xiàn)代育種中常結(jié)合自然選擇（如田間抗性鑒定）與人工選擇（如生長量篩選），提高品種的綜合性能（如既速生又抗蟲的楊樹品種）。四、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合實例論述如何通過多途徑綜合育種提高林木抗逆性（如抗旱性）。答：提高林木抗旱性需綜合運用選擇育種、雜交育種、分子育種等多途徑：（1）選擇育種：從干旱區(qū)天然群體中篩選抗旱優(yōu)樹（如在西北干旱區(qū)選擇根系發(fā)達(dá)、葉片角質(zhì)層厚的刺槐單株），通過表型選擇或結(jié)合生理指標(biāo)（如脯氨酸含量、氣孔導(dǎo)度）提高選擇準(zhǔn)確性；（2）雜交育種：以抗旱親本（如鄉(xiāng)土耐旱樹種）與速生親本（如引進(jìn)速生樹種）雜交，利用雜種優(yōu)勢整合抗旱性與速生性（如旱柳×速生柳雜交后代中篩選抗旱速生單株）；（3）誘變育種：通過γ射線誘變處理種子或愈傷組織，誘導(dǎo)抗旱相關(guān)基因突變（如調(diào)控脫落酸合成的基因），結(jié)合干旱脅迫篩選突變體（如誘變獲得的抗旱楊樹突變株）；（4）分子育種：①Q(mào)TL定位：利用SSR標(biāo)記定位抗旱相關(guān)QTL（如楊樹中與根冠比、水分利用效率相關(guān)的QTL），為MAS提供標(biāo)記；②基因工程：克隆抗旱基因（如轉(zhuǎn)錄因子DREB1）并轉(zhuǎn)化目標(biāo)樹種（如將DREB1基因轉(zhuǎn)入桉樹，提高其干旱條件下的存活率）；③多倍體育種：誘導(dǎo)同源四倍體（如四倍體刺槐），利用其細(xì)胞體積大、保水能力強的特點增強抗旱性；（5）無性系選育：通過扦插或組培繁殖抗旱優(yōu)株，快速推廣抗旱無性系（如抗旱性強的杉木無性系）。例如，在黃土高原地區(qū)，通過“耐旱鄉(xiāng)土樹種（如河北楊）+速生引進(jìn)樹種（如歐美楊）雜交→F?代抗旱生理指標(biāo)（如相對含水量、丙二醛含量）測定→MAS篩選攜帶抗旱QTL的單株→無性繁殖→區(qū)域試驗”的綜合育種流程，成功培育出既抗旱又速生的“晉楊1號”，顯著提高了干旱區(qū)人工林的存活率。2.試述現(xiàn)代林木遺傳育種的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)突破。答：現(xiàn)代林木遺傳育種呈現(xiàn)以下趨勢：（1）從表型選擇向基因型選擇轉(zhuǎn)變：傳統(tǒng)育種依賴表型觀測（如樹高、材積），受環(huán)境影響大；現(xiàn)代育種通過分子標(biāo)記（如SNP）和基因組選擇（GS）直接選擇基因型，提高選擇效率（如利用全基因組標(biāo)記預(yù)測松樹生長量的育種值）。（2）從單一性狀改良向多性狀綜合改良發(fā)展：早期育種側(cè)重速生或材質(zhì)，現(xiàn)代育種需兼顧生態(tài)（如固碳、水土保持）、經(jīng)濟(jì)（如材性、林產(chǎn)品）和抗逆（如抗病、抗蟲）等多目標(biāo)（如培育“速生+高木質(zhì)素+抗松材線蟲”的馬尾松品種）。（3）從常規(guī)雜交向基因編輯與合成生物學(xué)拓展：CRISPRCas9技術(shù)可精準(zhǔn)編輯目標(biāo)基因（如敲除楊樹中負(fù)調(diào)控木質(zhì)素合成的基因，提高木材利用率）；合成生物學(xué)通過設(shè)計人工代謝途徑（如引入外源基因合成抗蟲次生代謝物），創(chuàng)造傳統(tǒng)育種難以獲得的性狀（如抗蟲楊樹）。（4）從經(jīng)驗育種向數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)育種發(fā)展：結(jié)合基因組學(xué)（如全基因組重測序）、表型組學(xué)（如無人機(jī)高光譜掃描獲取表型數(shù)據(jù)）和生物信息學(xué)（如機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測性狀），構(gòu)建“基因型表型環(huán)境”關(guān)聯(lián)模型，實現(xiàn)育種方案的數(shù)字化設(shè)計（如利用AI模型預(yù)測不同氣候下楊樹品種的適應(yīng)性）。關(guān)鍵技術(shù)突破包括：（1）基因組學(xué)技術(shù)：完成多種林木（如楊樹、松樹、桉樹）的全基因組測序，解析了生長、抗逆等關(guān)鍵性狀的遺傳基礎(chǔ)（如楊樹中控制形成層活動的WOX基因家族）；（2）基因編輯技術(shù)：CRISPRCas9系統(tǒng)在林木中的高效轉(zhuǎn)化（如在落葉松中實現(xiàn)靶基因的定點突變），解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)隨機(jī)性高的問題；（3）基因組選擇（GS）：利用全基因組標(biāo)記估計個體育種值，無需定位QTL即可實現(xiàn)多性狀同時選擇，顯著縮短林木育種周期（如松樹GS將選擇周期從10年縮短至3年）；（4）表型組學(xué)技術(shù)：高分辨率遙感（如LiDAR）、近紅外光譜（NIRS）等技術(shù)可快速獲取大規(guī)模林木表