2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫——生物信息學(xué)在海洋資源保護中的作用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在利用生物信息學(xué)方法分析海洋微生物群落結(jié)構(gòu)時，以下哪項技術(shù)主要用于獲取環(huán)境樣本中的微生物遺傳物質(zhì)？A.流式細(xì)胞術(shù)B.電子顯微鏡觀察C.環(huán)境DNA（eDNA）采樣與測序D.蛋白質(zhì)組測序2.對于來自不同物種的長片段DNA序列，用于比較它們之間整體差異和構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹的最常用生物信息學(xué)工具是？A.BLASTB.ClustalWC.MAFFTD.Bowtie3.在分析高通量測序得到的海洋浮游植物群落數(shù)據(jù)時，以下哪個步驟通常用于去除低質(zhì)量的序列、去除引物序列和去除嵌合體？A.序列比對（Alignment）B.序列聚類（Clustering）C.數(shù)據(jù)質(zhì)控（QualityControl）D.功能基因預(yù)測（FunctionalGenePrediction）4.利用環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)檢測海洋中某稀有物種時，其核心優(yōu)勢在于？A.可以直接觀察物種形態(tài)B.無需捕捉或標(biāo)記目標(biāo)物種即可進行檢測C.可以精確量化物種密度D.只能檢測已知的物種5.在海洋遺傳資源發(fā)掘中，通過比較不同環(huán)境適應(yīng)性強弱的海藻基因組的表達(dá)譜，旨在發(fā)現(xiàn)哪些類型的基因？A.編碼結(jié)構(gòu)蛋白的基因B.與光合作用相關(guān)的基因C.參與脅迫應(yīng)答的基因D.與繁殖相關(guān)的基因6.對于需要大量處理和分析海量海洋宏基因組數(shù)據(jù)的場景，以下哪種計算資源架構(gòu)通常更為合適？A.單核CPUB.個人筆記本電腦C.云計算平臺或高性能計算集群D.移動設(shè)備7.在評估漁業(yè)資源時，利用微衛(wèi)星標(biāo)記或多重序列標(biāo)記分析魚群遺傳結(jié)構(gòu)，主要目的是？A.確定魚類的具體年齡B.評估魚類的生長速度C.了解魚群的遺傳多樣性和親緣關(guān)系，推斷種群數(shù)量和結(jié)構(gòu)D.檢測魚類的疾病感染8.以下哪項技術(shù)不常用于珊瑚礁基因組的宏基因組組裝（MetagenomeAssembly）？A.基于denovo組裝的策略B.基于參考基因組組裝的策略C.基于鳥槍法（Shotgun）測序的策略D.基于長讀長測序技術(shù)的策略9.生物信息學(xué)在監(jiān)測海洋入侵物種擴散方面發(fā)揮作用，主要體現(xiàn)在？A.可以預(yù)測物種入侵的精確時間B.可以通過分析物種遺傳標(biāo)記追蹤其擴散路徑和來源地C.可以直接物理清除入侵物種D.可以評估入侵物種對本地生態(tài)系統(tǒng)造成的具體經(jīng)濟損失10.將機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于海洋生物聲音識別，其主要目的是？A.自動記錄海洋生物發(fā)聲事件B.通過分析聲音特征自動識別發(fā)聲的海洋生物種類C.研究海洋生物發(fā)聲的物理機制D.測量海洋環(huán)境噪聲水平二、填空題（每空1分，共15分）1.生物信息學(xué)研究中，用于存儲和管理生物數(shù)據(jù)的巨大數(shù)據(jù)庫通常被稱為________。2.在進行基因序列比對時，常用的評估兩個序列相似性或差異性的指標(biāo)是________。3.分析RNA測序（RNA-Seq）數(shù)據(jù)以研究基因表達(dá)模式的過程，通常涉及________和差異表達(dá)分析等步驟。4.海洋環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對水下環(huán)境中原生生物的________。5.通過比較不同物種的基因組，可以構(gòu)建________，以揭示物種間的進化關(guān)系。6.在海洋微生物功能基因組學(xué)研究中，對預(yù)測的基因編碼產(chǎn)物進行________預(yù)測，有助于理解其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。7.利用生物信息學(xué)方法評估漁業(yè)資源的可持續(xù)性，需要考慮種群遺傳多樣性、________和捕撈死亡率等多個因素。8.系統(tǒng)發(fā)育樹是一種樹狀圖，用于表示________之間的進化關(guān)系。9.基于高通量測序技術(shù)的海洋生物多樣性分析中，Alpha多樣性通常用來衡量________。10.將生物信息學(xué)方法應(yīng)用于解決海洋保護問題，需要跨學(xué)科合作，特別是與________、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的專家協(xié)同工作。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述利用生物信息學(xué)方法進行海洋物種鑒定的基本流程。2.解釋什么是宏基因組學(xué)，并簡述其在海洋生態(tài)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用價值。3.環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)在海洋生物監(jiān)測中相比傳統(tǒng)方法有哪些優(yōu)勢？4.生物信息學(xué)在評估珊瑚礁健康方面可以提供哪些信息或支持？四、論述題（每題10分，共30分）1.設(shè)計一個利用生物信息學(xué)方法研究某片海域漁業(yè)資源遺傳多樣性與捕撈壓力關(guān)系的初步研究方案。2.討論生物信息學(xué)在保護瀕危海洋哺乳動物方面的潛在應(yīng)用，并分析可能面臨的挑戰(zhàn)。3.闡述人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)如何正在改變海洋生物信息學(xué)的研究范式，并舉例說明其在海洋資源保護中的應(yīng)用前景。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.C6.C7.C8.A9.B10.B二、填空題1.生物信息數(shù)據(jù)庫2.相似度得分（或序列一致性）3.數(shù)據(jù)預(yù)處理、讀段組裝（或轉(zhuǎn)錄本組裝）、4.識別與鑒定5.系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系（或進化關(guān)系）6.功能（或蛋白功能）7.種群結(jié)構(gòu)（或種群遺傳結(jié)構(gòu)）8.不同物種（或生物類群）9.物種豐富度10.海洋生物學(xué)（或海洋科學(xué)）三、簡答題1.答案：利用生物信息學(xué)方法進行海洋物種鑒定的基本流程通常包括：①樣本采集與DNA/RNA提?。虎讷@取目標(biāo)基因序列（如COI、16SrRNA等）；③序列質(zhì)量評估與修剪；④利用BLAST等工具將目標(biāo)序列與公共數(shù)據(jù)庫中的序列進行比對；⑤根據(jù)比對結(jié)果，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育樹等信息進行物種鑒定和分類。解析思路：考察對物種鑒定基本流程的掌握。流程應(yīng)涵蓋從樣本到最終鑒定的關(guān)鍵步驟，包括數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和比對識別。2.答案：宏基因組學(xué)是指直接對環(huán)境樣本中所有生物的總DNA或RNA進行測序和分析，以研究環(huán)境中所有生物的遺傳組成、功能潛力和生態(tài)互動。其在海洋生態(tài)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用價值包括：①揭示未培養(yǎng)微生物的遺傳多樣性；②評估海洋環(huán)境的生物地球化學(xué)循環(huán)功能；③識別與特定生態(tài)過程相關(guān)的關(guān)鍵功能基因；④監(jiān)測環(huán)境變化對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。解析思路：考察對宏基因組學(xué)概念及其在海洋生態(tài)學(xué)中應(yīng)用價值的理解。需要定義宏基因組學(xué)，并列舉其在海洋研究中的主要貢獻點。3.答案：環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)在海洋生物監(jiān)測中的優(yōu)勢在于：①非侵入性：無需捕捉或標(biāo)記目標(biāo)物種即可進行檢測；②便捷高效：采樣相對簡單，可快速覆蓋較大范圍水域；③可檢測隱匿或瀕危物種：即使目標(biāo)物種數(shù)量稀少或活動于人類難以到達(dá)的區(qū)域，只要有eDNA釋放，就有可能被檢測到；④多樣性檢測：一次采樣可能同時檢測多種生物的eDNA。解析思路：考察對eDNA技術(shù)優(yōu)勢的理解。需要從采樣方式、檢測能力、應(yīng)用場景等方面闡述其相較于傳統(tǒng)方法的優(yōu)越性。4.答案：生物信息學(xué)在評估珊瑚礁健康方面可以提供：①珊瑚和共生藻的遺傳多樣性分析，反映珊瑚礁的遺傳庫狀況和恢復(fù)潛力；②監(jiān)測珊瑚白化等脅迫事件的遺傳影響；③評估珊瑚礁生物的物種組成和群落結(jié)構(gòu)變化；④識別與珊瑚礁健康相關(guān)的功能基因和微生物群落特征；⑤通過基因組學(xué)分析研究珊瑚對環(huán)境變化的適應(yīng)機制。解析思路：考察生物信息學(xué)在珊瑚礁研究中的具體應(yīng)用。需要結(jié)合珊瑚礁生態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)知識，說明生物信息學(xué)能提供哪些方面的信息和支持。四、論述題1.答案：初步研究方案如下：①研究區(qū)域與目標(biāo)：確定研究海域，明確目標(biāo)魚種。②樣本采集：在研究區(qū)域布設(shè)采樣點，捕撈目標(biāo)魚種，采集遺傳樣本（如基因組DNA）。③數(shù)據(jù)生成：對捕獲樣本進行高通量基因組測序。④數(shù)據(jù)分析：①使用生物信息學(xué)工具進行基因組組裝和注釋；②提取微衛(wèi)星標(biāo)記或多重序列標(biāo)記位點信息；③對不同樣本的遺傳標(biāo)記進行基因分型；④運用統(tǒng)計方法（如結(jié)構(gòu)分析、主成分分析、遺傳距離計算）分析魚群的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)；⑤結(jié)合漁業(yè)管理數(shù)據(jù)（如捕撈量、捕撈年齡結(jié)構(gòu)），分析捕撈壓力與遺傳多樣性/結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系，評估資源可持續(xù)性。解析思路：考察綜合運用生物信息學(xué)知識設(shè)計研究方案的能力。方案需包含研究目標(biāo)、方法、數(shù)據(jù)分析和預(yù)期結(jié)果等關(guān)鍵要素，體現(xiàn)遺傳多樣性分析與資源評估的結(jié)合。2.答案：生物信息學(xué)在保護瀕危海洋哺乳動物方面的潛在應(yīng)用包括：①基因組測序與解析：獲取瀕危物種的基因組序列，了解其遺傳多樣性、演化歷史，為制定保護策略提供依據(jù)；②種群遺傳結(jié)構(gòu)與遷徙模式分析：通過分析遺傳標(biāo)記，確定不同種群間的聯(lián)系、遷徙路徑和隔離狀況，為設(shè)立保護區(qū)和制定跨境保護合作提供信息；③識別適應(yīng)性遺傳變異：尋找與抗病、耐逆等適應(yīng)性性狀相關(guān)的基因變異，為遷地保護或輔助育種提供線索；④利用聲音識別技術(shù)監(jiān)測種群：通過分析哺乳動物叫聲，自動計數(shù)個體數(shù)量、監(jiān)測種群分布和健康狀況。面臨的挑戰(zhàn)包括：①樣本獲取困難且成本高；②海洋哺乳動物種群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分析解讀需謹(jǐn)慎；③技術(shù)應(yīng)用需考慮倫理問題；④數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)人才和計算資源支持。解析思路：考察對生物信息學(xué)在瀕危物種保護中應(yīng)用潛力的思考，并能結(jié)合實際挑戰(zhàn)進行分析。需要列舉具體的技術(shù)應(yīng)用方向，并誠實指出實踐中可能遇到的問題。3.答案：人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）正在通過以下方式改變海洋生物信息學(xué)的研究范式：①提升數(shù)據(jù)處理效率：自動處理和分析海量的生物序列、影像和傳感器數(shù)據(jù)；②增強模式識別能力：從復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)中識別人類難以察覺的隱藏模式，如微小的基因變異、細(xì)微的影像特征；③驅(qū)動預(yù)測性分析：基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測生物性狀、疾病風(fēng)險或生態(tài)響應(yīng)；④