2025年大學《化學生物學》專業(yè)題庫——植物遺傳學研究進展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的首字母填入括號內(nèi)。）1.下列哪項技術(shù)利用了導向RNA（gRNA）來精確靶向并切割特定DNA序列？A.RNA干擾（RNAi）B.ZFN（鋅指核酸酶）編輯C.TALEN（類轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物核酸酶）編輯D.CRISPR/Cas9基因編輯2.在植物中，通過染色質(zhì)免疫沉淀測序（ChIP-seq）技術(shù)，研究人員可以檢測到：A.特定基因的轉(zhuǎn)錄本豐度變化B.DNA序列中的堿基組成偏好性C.組蛋白修飾或DNA甲基化等表觀遺傳標記的位點D.蛋白質(zhì)與特定DNA序列的相互作用3.研究發(fā)現(xiàn)，某個基因的啟動子區(qū)域存在一個順式作用元件，它能被一種轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合并激活下游基因的表達。這種元件屬于：A.反式作用因子B.反式作用元件C.協(xié)轉(zhuǎn)錄因子D.反式調(diào)控元件4.在植物遺傳學研究中，利用野生型植株與突變體進行正交和反交實驗，其主要目的是：A.確定基因的顯隱性關(guān)系B.定位基因在染色體上的位置C.分析基因型與表型之間的對應(yīng)關(guān)系D.評估環(huán)境因素對基因表達的影響5.以下哪項是植物基因組學研究的核心目標之一？A.闡明單個基因的功能B.測定特定基因的表達水平C.構(gòu)建完整的高質(zhì)量基因組序列，并分析其結(jié)構(gòu)特征D.確定基因突變引起的表型變化6.某研究團隊發(fā)現(xiàn)，過表達一個編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因能夠使植物種子中的油脂含量顯著提高。這項研究主要應(yīng)用了哪種功能基因組學策略？A.基因敲除B.基因過表達C.RNA干擾（RNAi）D.基因編輯7.甲基化修飾主要發(fā)生在DNA的哪個堿基上？A.腺嘌呤（A）B.胸腺嘧啶（T）C.胞嘧啶（C）D.鳥嘌呤（G）8.研究表明，某種環(huán)境脅迫（如鹽堿脅迫）會引起植物特定基因表達模式的變化，這種變化可能涉及表觀遺傳機制的調(diào)控。以下哪種表觀遺傳機制最可能參與其中？A.DNA重排B.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑C.DNA甲基化和組蛋白修飾D.基因刪除9.在化學生物學背景下，研究植物遺傳學進展的意義之一在于：A.發(fā)現(xiàn)新的天然產(chǎn)物先導化合物B.闡明化學物質(zhì)如何影響植物遺傳信息傳遞C.利用化學手段進行基因編輯或調(diào)控D.以上都是10.QTL（數(shù)量性狀位點）作圖分析的主要目的是：A.精確測定基因的堿基序列B.找到控制復雜性狀的基因或基因區(qū)間C.確定基因在細胞中的定位D.測量基因表達量的變化范圍二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線處。）1.CRISPR/Cas9系統(tǒng)中的“導向RNA”通過其______端與目標DNA序列進行互補配對，引導Cas9蛋白切割DNA。2.RNA-seq技術(shù)主要用于高通量測定細胞或組織中所有______的相對豐度，從而研究基因表達調(diào)控。3.表觀遺傳學修飾通常不改變DNA序列本身，但可以影響基因的______和表達。4.基于比較基因組學的分析，研究人員可以發(fā)現(xiàn)不同物種之間保守的______區(qū)域，這些區(qū)域往往包含重要的遺傳信息。5.在植物中，利用組織培養(yǎng)技術(shù)將單個細胞培養(yǎng)成完整植株的過程稱為______。6.限制性性別決定（SexDetermination）是指某些植物通過______（如染色體組倍性、特定基因表達）來決定性別的方式。7.群體遺傳學中的______是衡量一個種群中基因型多樣性大小的指標。8.研究植物對環(huán)境因子（如光照、溫度、水分）的遺傳響應(yīng)，是理解植物______的重要途徑。9.某種植物的抗病基因被證明位于2號染色體上一個約1Mb的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域被稱為______。10.利用化學合成的小分子抑制劑或激活劑來研究特定信號通路或遺傳過程的調(diào)控機制，是化學生物學與遺傳學交叉研究的一個典型方向，這體現(xiàn)了化學物質(zhì)在______中的作用。三、名詞解釋（每題4分，共20分。請給出簡潔、準確、符合專業(yè)術(shù)語定義的闡釋。）1.功能基因組學2.單倍體遺傳3.表觀遺傳調(diào)控4.基因組學5.重要性狀四、簡答題（每題6分，共18分。請簡要回答下列問題。）1.簡述CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的基本原理及其在植物遺傳學研究中的主要優(yōu)勢。2.比較表觀遺傳調(diào)控與DNA序列變異在決定植物表型方面的異同。3.簡述利用轉(zhuǎn)座子突變體庫進行植物基因功能研究的原理和一般步驟。五、論述題（每題10分，共20分。請就下列問題展開論述。）1.論述高通量測序技術(shù)（如RNA-seq,ChIP-seq,ATAC-seq）在解析植物復雜遺傳性狀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵作用和應(yīng)用實例。2.結(jié)合化學生物學的知識，論述遺傳因素與化學環(huán)境因子如何相互作用影響植物的生長發(fā)育或脅迫響應(yīng)，并舉例說明。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.B5.C6.B7.C8.C9.D10.B二、填空題1.配對2.轉(zhuǎn)錄本3.表達活性（或表達模式/可及性）4.同源5.組織培養(yǎng)（或脫分化和再分化）6.染色體組倍性（或基因/激素）7.雜交度（或遺傳多樣性）8.可塑性（或適應(yīng)性）9.QTL（或數(shù)量性狀基因座）10.遺傳調(diào)控（或遺傳研究）三、名詞解釋1.功能基因組學：一門旨在全面研究基因組中所有基因功能及其相互作用的學科。它利用高通量技術(shù)和生物信息學方法，系統(tǒng)地解析基因在生命活動中的角色和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。2.單倍體遺傳：指遺傳物質(zhì)（基因）只存在于單倍體細胞中的遺傳狀態(tài)。在單倍體生物中，一個等位基因的性狀可以直接表現(xiàn)出來。在二倍體生物中，通過單倍體育種（如花藥離體培養(yǎng)、雄性不育系）等方法，可以獲得單倍體植株，此時遵循孟德爾遺傳規(guī)律，一個基因的顯隱性關(guān)系可以直接觀察，大大簡化了遺傳分析。3.表觀遺傳調(diào)控：指不涉及DNA序列堿基序列改變的遺傳信息改變，這些改變可以影響基因的表達活性，并能通過細胞分裂在后代中傳遞。主要機制包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA（如siRNA,miRNA）的調(diào)控。4.基因組學：一門研究生物體整個基因組（包括全部DNA序列及其結(jié)構(gòu)）的組織、功能、進化和應(yīng)用的科學。它關(guān)注基因組作為一個整體如何運作，以及基因組變異如何導致表型差異。5.重要性狀：指對生物體生存和繁殖產(chǎn)生顯著影響的性狀。在進化過程中，重要性狀往往受到強烈的自然選擇壓力，例如植物的高度、產(chǎn)量、抗病性、對特定環(huán)境條件（如鹽、旱）的耐受性、開花時間、種子大小和數(shù)量等。四、簡答題1.原理：CRISPR/Cas9系統(tǒng)利用一段與目標DNA序列互補的向?qū)NA（gRNA）將Cas9核酸酶精確地導入細胞。gRNA識別并結(jié)合目標DNA上的特定序列（通常由PAM序列界定），引導Cas9在該位點切割雙鏈DNA，產(chǎn)生斷裂。細胞自身的DNA修復機制（NHEJ或HDR）會參與修復過程，可能導致基因敲除（通過NHEJ引入隨機突變）或基因精確替換/插入（通過HDR利用供體質(zhì)粒修復）。優(yōu)勢：①精確性高：gRNA可以設(shè)計用于靶向基因組上的幾乎任何位置。②效率強：編輯效率通常遠高于傳統(tǒng)方法。③成本低：相對簡單的實驗設(shè)計和試劑，易于操作和推廣。④靈活性大：可用于基因敲除、敲入、激活、抑制等多種功能研究，且可在多種生物類型中進行應(yīng)用。2.相同點：兩者都能改變生物體的表型，但改變的基礎(chǔ)不同。表觀遺傳調(diào)控和DNA序列變異都是遺傳信息的載體或調(diào)控方式，都能影響基因的表達或功能，并可能遺傳給后代（盡管表觀遺傳信息的穩(wěn)定性相對較差）。不同點：①基礎(chǔ)不同：表觀遺傳調(diào)控不改變DNA序列本身，改變的是DNA的化學修飾狀態(tài)（如甲基化）或染色質(zhì)結(jié)構(gòu)；DNA序列變異則涉及堿基對的替換、插入或缺失。②可逆性：表觀遺傳修飾通常具有可逆性，可以通過環(huán)境變化或藥物干預(yù)等方式去除；DNA序列變異通常是不可逆的。③遺傳傳遞：表觀遺傳信息的遺傳傳遞（表觀遺傳遺傳）存在不確定性，有時不穩(wěn)定；DNA序列變異是穩(wěn)定遺傳的。④作用范圍：某些表觀遺傳修飾（如染色體重塑）可能影響大片段染色質(zhì)區(qū)域，而DNA序列變異是點狀的。3.原理：轉(zhuǎn)座子是基因組中可以改變位置的DNA序列，也稱為“跳躍基因”。利用轉(zhuǎn)座子突變體庫進行基因功能研究的基本原理是：轉(zhuǎn)座子隨機插入到基因組的不同位置，導致插入點附近的基因表達沉默或發(fā)生功能改變，從而產(chǎn)生突變表型。通過篩選這些具有特定表型的突變體，定位轉(zhuǎn)座子的插入位點，就可以推斷受影響的基因及其功能。步驟：①獲取轉(zhuǎn)座子插入突變體庫：通常使用攜帶報告基因（如GUS或熒光標記）的活體轉(zhuǎn)座子（如Ac/Ds,T-DNA）轉(zhuǎn)化植物，獲得大量插入不同位點的突變體。②表型篩選：根據(jù)研究目的，在特定條件下（如特定脅迫、發(fā)育階段）篩選表現(xiàn)出異常表型（如抗病、矮化、顏色改變等）的突變體。③定位候選基因：提取篩選到的突變體DNA，通過Southern雜交或PCR等方法，將轉(zhuǎn)座子插入位點克隆出來。④基因克隆與功能分析：將插入位點的序列與基因組數(shù)據(jù)庫進行比對，找到插入位點附近的基因。通過基因敲除、過表達等手段驗證該基因的功能。五、論述題1.高通量測序技術(shù)極大地推動了植物復雜性狀遺傳研究的進程。RNA-seq通過測序轉(zhuǎn)錄本，能夠全面繪制基因表達圖譜，揭示不同組織、發(fā)育階段或環(huán)境條件下基因表達的模式和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。例如，通過比較野生型和突變體在不同處理下的RNA-seq數(shù)據(jù)，可以鑒定差異表達基因，進而研究特定基因或通路在性狀形成中的作用。ChIP-seq通過測序與表觀遺傳標記（如組蛋白修飾、DNA甲基化）結(jié)合的蛋白質(zhì)（如RNA聚合酶、染色質(zhì)修飾酶）所識別的DNA片段，能夠精確定位順式作用元件（如增強子、沉默子）和反式作用因子（如轉(zhuǎn)錄因子）的結(jié)合位點，從而解析表觀遺傳調(diào)控機制和轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。ATAC-seq（AssayforTransposase-AccessibleChromatinusingsequencing）通過測序經(jīng)轉(zhuǎn)座酶（Tn5）切割的開放染色質(zhì)區(qū)域，能夠快速繪制染色質(zhì)可及性圖譜，反映基因調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)狀態(tài)，間接預(yù)測潛在的轉(zhuǎn)錄起始位點和增強子區(qū)域。這些技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，使得從分子層面系統(tǒng)解析植物復雜性狀（如產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性）的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控機制成為可能，為性狀改良提供了重要的理論依據(jù)和分子工具。2.遺傳因素與化學環(huán)境因子通過復雜的相互作用共同影響植物的生長發(fā)育和脅迫響應(yīng)。遺傳因素決定了植物對環(huán)境因子的基礎(chǔ)響應(yīng)潛力，例如某些品種天生比其他品種更能抵抗干旱或鹽堿。化學環(huán)境因子（如重金屬、農(nóng)藥、污染物、植物激素、次生代謝物）可以直接影響植物遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性（如DNA損傷）、基因表達模式（如通過表觀遺傳修飾或直接與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合）或關(guān)鍵代謝途徑。例如，環(huán)境中的重金屬離子可能通過誘導氧化應(yīng)激損傷DNA，或干擾DNA復制和修復過程，導致遺傳損傷。某些化學物質(zhì)（如植物生長調(diào)節(jié)劑）可以模擬或干擾植物內(nèi)源激素的作用，從而顯著影響植物的生長發(fā)育進程，如促進或抑制細胞分裂、伸長、分化等。植物自身