2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程中的物種多樣性保護(hù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在物種多樣性保護(hù)的分子標(biāo)記應(yīng)用中，線(xiàn)粒體基因（如COI）相比核基因組標(biāo)記，通常具有的優(yōu)勢(shì)是？A.遺傳多樣性更高B.翻譯后修飾復(fù)雜，信息量大C.基因流動(dòng)快，適合分析種群近期結(jié)構(gòu)D.復(fù)制數(shù)多，檢測(cè)靈敏度高2.用于評(píng)估一個(gè)種群內(nèi)基因型多樣性水平的常用指數(shù)是？A.Shannon多樣性指數(shù)B.Nei's基因多樣性（He）C.Simpson優(yōu)勢(shì)指數(shù)D.Pielou均勻度指數(shù)3.在保護(hù)遺傳學(xué)中，測(cè)定不同地理種群間的遺傳距離，常用的方法之一是？A.構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)B.計(jì)算種群間的Fst值C.進(jìn)行主成分分析（PCA）D.繪制種群的地理分布圖4.從環(huán)境樣品（如土壤、水）中直接檢測(cè)和鑒定生物DNA的技術(shù)稱(chēng)為？A.基因芯片分析B.宏基因組測(cè)序C.環(huán)境DNA（eDNA）分析D.高通量DNA測(cè)序5.對(duì)于瀕危物種，遺傳多樣性過(guò)低可能導(dǎo)致的主要問(wèn)題是？A.抗病能力增強(qiáng)B.種群適應(yīng)性提高C.遺傳漂變加劇，近交衰退風(fēng)險(xiǎn)增加D.基因型頻率分布趨于均勻6.PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)在物種多樣性保護(hù)中的核心應(yīng)用包括？A.直接觀察細(xì)胞形態(tài)B.大規(guī)模物理樣品分類(lèi)C.快速、特異性地?cái)U(kuò)增目標(biāo)DNA片段用于鑒定或分析D.長(zhǎng)期保存生物樣本7.RFLP（限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性）分析依賴(lài)的關(guān)鍵分子工具是？A.基因編輯酶B.DNA連接酶C.限制性核酸內(nèi)切酶D.DNA聚合酶8.微衛(wèi)星標(biāo)記（SSR）在物種多樣性研究中常用的優(yōu)勢(shì)包括？A.分布廣泛，等位基因數(shù)量多B.遺傳穩(wěn)定性極高C.適用于所有物種，無(wú)需前期測(cè)序D.直接反映蛋白質(zhì)功能9.基于分子數(shù)據(jù)構(gòu)建的物種系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，其主要目的是？A.推測(cè)物種的地理分布范圍B.評(píng)估物種的瀕危程度C.展示物種間的進(jìn)化關(guān)系和親緣遠(yuǎn)近D.預(yù)測(cè)物種的未來(lái)生存概率10.將CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)應(yīng)用于保護(hù)遺傳學(xué)，其潛在的應(yīng)用方向可能包括？A.大規(guī)模引入外源基因以提高抗性B.精確修復(fù)瀕危物種中的有害突變基因C.快速改造保護(hù)員的工作環(huán)境D.直接消除整個(gè)物種的某個(gè)基因二、填空題（每空1分，共15分）1.利用分子標(biāo)記技術(shù)研究物種多樣性，其基本原理是分析生物體基因組中存在的________多樣性。2.DNA條形碼技術(shù)通常選用特定基因片段作為“身份證”，目前應(yīng)用最廣泛的動(dòng)物線(xiàn)粒體基因是________。3.限制性酶切圖譜（RFLP）的構(gòu)建過(guò)程通常包括DNA提取、限制性?xún)?nèi)切酶消化和________三個(gè)主要步驟。4.在保護(hù)遺傳學(xué)中，衡量種群遺傳結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)量是________。5.宏基因組學(xué)（Metagenomics）研究的是特定環(huán)境樣品中所有________的遺傳物質(zhì)。6.“近交衰退”是指種群有效大小減小時(shí)，由于近交導(dǎo)致的有害隱性純合基因頻率增加的現(xiàn)象。7.保護(hù)基因組計(jì)劃（GenomeSequencingforBiodiversityConservation）旨在收集、測(cè)定和研究關(guān)鍵物種的________。8.單核苷酸多態(tài)性（SNP）是指DNA序列中發(fā)生堿基替換而引起的________變化。9.環(huán)境DNA（eDNA）分析可以通過(guò)檢測(cè)環(huán)境樣品中的痕量DNA來(lái)推斷________的存在。10.分子標(biāo)記技術(shù)在入侵物種管理中的應(yīng)用包括早期檢測(cè)、________評(píng)估和種群來(lái)源分析等。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述PCR技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）的基本原理及其在物種多樣性研究中的主要應(yīng)用。2.簡(jiǎn)述使用線(xiàn)粒體DNA（如COI）作為分子標(biāo)記進(jìn)行物種鑒定的基本思路及其優(yōu)點(diǎn)。3.什么是遺傳多樣性？請(qǐng)列舉至少三種可用于測(cè)定種群遺傳多樣性的分子方法。4.簡(jiǎn)述環(huán)境DNA（eDNA）分析技術(shù)在瀕危物種調(diào)查中的潛在優(yōu)勢(shì)。四、論述題（每題10分，共30分）1.結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景，論述分子標(biāo)記技術(shù)在解決瀕危物種保護(hù)問(wèn)題（如物種鑒定、種群結(jié)構(gòu)分析、親緣關(guān)系確定）中的作用和局限性。2.論述遺傳多樣性在維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和功能中的重要性，并舉例說(shuō)明分子生物學(xué)技術(shù)如何幫助我們?cè)u(píng)估和提升保護(hù)對(duì)象的遺傳多樣性。3.探討將基因組編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）應(yīng)用于物種多樣性保護(hù)可能帶來(lái)的機(jī)遇與倫理挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.C6.C7.C8.A9.C10.B二、填空題1.基因2.COI3.凝膠電泳分離4.Fst5.微生物（或生物）6.概率7.基因組序列8.單堿基9.特定物種（或生物）10.親緣關(guān)系（或來(lái)源）三、簡(jiǎn)答題1.原理：PCR通過(guò)模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程，在體外利用特異性引物、DNA聚合酶、dNTP等，在變性、退火、延伸三個(gè)溫度循環(huán)下，指數(shù)級(jí)擴(kuò)增目標(biāo)DNA片段。應(yīng)用：在物種多樣性研究中，PCR可用于擴(kuò)增特定分子標(biāo)記（如COI、ITS、SSR、SNP），獲得DNA片段用于后續(xù)的物種鑒定（如構(gòu)建序列庫(kù)比對(duì)、構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)）、種群遺傳結(jié)構(gòu)分析、遺傳多樣性測(cè)定等。2.思路：首先選擇合適的線(xiàn)粒體基因片段（如COI），設(shè)計(jì)通用或半通用引物；然后從待鑒定樣品中提取DNA，利用PCR擴(kuò)增目標(biāo)片段；最后將擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序，將測(cè)序得到的序列與已知物種的參考序列庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)相似度判斷樣品所屬物種。優(yōu)點(diǎn)：線(xiàn)粒體DNA相對(duì)核基因組較小，易擴(kuò)增和測(cè)序；進(jìn)化速度快，適合物種和種群水平系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究；存在較高的物種特異性，是常用的DNA條形碼標(biāo)記。3.定義：遺傳多樣性是指一個(gè)種群內(nèi)基因的變異程度，包括等位基因的豐富度和基因型頻率的分布。方法：*等位基因頻率分析：如計(jì)算Nei's基因多樣性（He）、Shannon多樣性指數(shù)等，通?；谖⑿l(wèi)星（SSR）或SNP數(shù)據(jù)。*DNA測(cè)序：對(duì)種群內(nèi)個(gè)體進(jìn)行特定基因片段（如線(xiàn)粒體COI、核基因組基因）的測(cè)序，分析等位基因變異情況。*限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）：通過(guò)限制性?xún)?nèi)切酶消化DNA，分析酶切圖譜的差異來(lái)評(píng)估遺傳多樣性。4.優(yōu)勢(shì)：*非侵入性：無(wú)需捕捉或觀察目標(biāo)物種，通過(guò)分析環(huán)境樣品（水、土壤）即可推斷其存在。*早期檢測(cè)：即使目標(biāo)物種數(shù)量極少，其釋放到環(huán)境中的DNA也可能被檢測(cè)到。*覆蓋范圍廣：可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物種的DNA，進(jìn)行群落組成分析。*適用于難以捕捉或監(jiān)測(cè)的物種：如深海生物、隱士動(dòng)物、瀕?；驕缃^物種的遺存環(huán)境。四、論述題1.作用：*物種鑒定與分類(lèi)：利用DNA條形碼或特異性基因片段快速準(zhǔn)確區(qū)分物種，解決形態(tài)相似物種的鑒定難題，應(yīng)用于物種資源鑒定、物種入侵監(jiān)測(cè)等。例如，通過(guò)COI序列比對(duì)鑒定魚(yú)類(lèi)種類(lèi)。*種群遺傳結(jié)構(gòu)分析：通過(guò)分析種群間的遺傳差異（如Fst值、基因流），揭示種群分化歷史、基因交流模式，為制定保護(hù)區(qū)域和管理策略提供依據(jù)。例如，分析熊貓不同山系的遺傳隔離。*親緣關(guān)系與系統(tǒng)發(fā)育：構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，厘清物種間進(jìn)化關(guān)系，揭示生物多樣性形成歷史。例如，利用多基因序列構(gòu)建鳥(niǎo)類(lèi)或植物的進(jìn)化樹(shù)。局限性：*技術(shù)依賴(lài)：需要實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，成本相對(duì)較高。*數(shù)據(jù)偏差：樣本采集代表性、數(shù)據(jù)庫(kù)不完整可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。*標(biāo)記選擇：不同分子標(biāo)記的適用范圍和分辨率不同，單一標(biāo)記可能無(wú)法解決所有問(wèn)題。*信息有限：分子標(biāo)記主要反映遺傳信息，無(wú)法完全替代形態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)等數(shù)據(jù)，且不能直接反映表型適應(yīng)性和生態(tài)功能。2.重要性：遺傳多樣性是生態(tài)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。高遺傳多樣性的種群通常具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、抗病能力和恢復(fù)力，能夠更好地應(yīng)對(duì)環(huán)境變化和脅迫。維持遺傳多樣性有助于保障生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生產(chǎn)力和服務(wù)功能。分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用：*評(píng)估遺傳多樣性：利用SSR、SNP等技術(shù)精確測(cè)定物種或保護(hù)群體的遺傳多樣性水平及其變化趨勢(shì)。*識(shí)別遺傳脆弱性：識(shí)別遺傳結(jié)構(gòu)單一或近交程度高的種群，評(píng)估其瀕危風(fēng)險(xiǎn)。*指導(dǎo)保護(hù)育種：在遷地保護(hù)或恢復(fù)工程中，根據(jù)分子標(biāo)記信息選擇具有優(yōu)良性狀或高遺傳多樣性的個(gè)體進(jìn)行繁殖，提升后代種群遺傳質(zhì)量。例如，利用SSR標(biāo)記選擇遺傳多樣性高的野生水稻種質(zhì)資源。*監(jiān)測(cè)遺傳結(jié)構(gòu)變化：通過(guò)長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，評(píng)估保護(hù)措施對(duì)種群遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)的影響效果。3.機(jī)遇：*修復(fù)遺傳損傷：有潛力精確修復(fù)瀕危物種中由遺傳突變導(dǎo)致的功能喪失或適應(yīng)性下降的基因。*增強(qiáng)抗逆性：通過(guò)引入有利等位基因，增強(qiáng)瀕危物種對(duì)疾病、環(huán)境變化的抵抗力。*控制有害性狀：篩選并消除可能導(dǎo)致不良表型（如遺傳缺陷）的基因。