2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫——生物信息學(xué)在植物適應(yīng)性進化研究中的作用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在研究植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)性進化時，以下哪種分子標(biāo)記通常被認為更適合檢測長期、緩慢的選擇壓力？A.快速可變的簡單序列重復(fù)（SSR）B.單核苷酸多態(tài)性（SNP）C.轉(zhuǎn)錄因子基因的長度多態(tài)性D.基因拷貝數(shù)變異（CNV）2.RNA-Seq技術(shù)能夠揭示植物的哪些適應(yīng)性相關(guān)信息？A.種群間的遺傳結(jié)構(gòu)B.基因在不同組織或環(huán)境條件下的表達模式變化C.特定基因位點的選擇強度D.基因組的整體結(jié)構(gòu)變異3.構(gòu)建不同地理種群植物材料的系統(tǒng)發(fā)育樹，主要目的是什么？A.確定物種的親緣關(guān)系遠近B.推測物種的起源地和分化歷史C.識別與適應(yīng)性相關(guān)的遺傳變異D.預(yù)測植物的生長高度4.以下哪項技術(shù)通常不直接用于檢測分子水平上的適應(yīng)性選擇？A.Fst統(tǒng)計量分析B.PAML軟件進行正選擇檢測C.基因表達譜的差異分析D.種群結(jié)構(gòu)可視化（如Admixture結(jié)果）5.在比較基因組學(xué)研究中，檢測到某基因家族在適應(yīng)性進化的植物中發(fā)生了顯著擴張，這通常暗示什么？A.該植物可能經(jīng)歷了基因組復(fù)制事件B.這些基因家族可能與適應(yīng)性性狀的獲得直接相關(guān)C.基因組規(guī)模一定增加了D.該基因家族的功能必然發(fā)生了喪失6.對植物線粒體基因組進行古遺傳學(xué)分析，主要可以推斷出什么？A.植物器官的發(fā)育模式B.植物在特定環(huán)境下的適應(yīng)性進化速率C.植物線粒體的基因組大小和結(jié)構(gòu)D.植物開花的時間節(jié)律7.適應(yīng)性進化導(dǎo)致種群中某個等位基因頻率發(fā)生變化。生物信息學(xué)中，通常使用什么指標(biāo)來量化這種選擇強度？A.樣本數(shù)量（N）B.遺傳多樣性（He）C.dN/dS比率D.群體雜合度8.分析來自不同海拔梯度植物樣本的SNP數(shù)據(jù)，研究者希望主要解決什么問題？A.區(qū)分不同植物物種B.識別與海拔適應(yīng)相關(guān)的選擇信號C.測量樣本間的親緣關(guān)系D.確定樣本的確切年齡9.以下哪種生物信息學(xué)分析方法最適合用于識別在特定環(huán)境壓力下被強烈選擇的基因？A.基于距離的聚類分析B.系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建C.基于模型的選擇壓力檢測（如PAML）D.基因組重復(fù)序列的鑒定10.將RNA-Seq數(shù)據(jù)與基因組注釋信息結(jié)合，進行基因功能注釋和通路富集分析，其主要目的是什么？A.確定基因在不同條件下的表達量B.闡明表達量變化大的基因可能參與的生物學(xué)過程或通路C.推斷基因的物理位置D.計算基因的進化距離二、填空題（每空2分，共20分）1.利用高通量測序技術(shù)獲取植物群體的____________（填三個詞）數(shù)據(jù)，是進行適應(yīng)性進化研究的常用起點。2.在進行基因表達差異分析時，常用的統(tǒng)計方法包括____________和____________。3.通過比較物種間____________（填一個詞）的差異，可以推斷基因在進化過程中受到的選擇壓力類型（如中性、純化、正向選擇）。4.____________（填三個字）分析是鑒定適應(yīng)性進化的關(guān)鍵步驟之一，旨在找出經(jīng)歷選擇作用的基因或位點。5.生物信息學(xué)工具可以幫助研究者構(gòu)建____________（填三個字），以展示物種間的進化關(guān)系和物種形成歷史。6.基于線粒體DNA的____________（填四個字）分析，對于研究植物的種群歷史和遷徙擴散具有重要意義。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述使用高通量測序數(shù)據(jù)（如RNA-Seq）研究植物對鹽脅迫適應(yīng)性進化的基本思路和涉及的關(guān)鍵生物信息學(xué)分析步驟。2.簡要說明系統(tǒng)發(fā)育分析方法在研究植物適應(yīng)性輻射（AdaptiveRadiation）中的作用。3.比較SNP芯片數(shù)據(jù)和RNA-Seq數(shù)據(jù)在研究植物適應(yīng)性進化方面的主要優(yōu)缺點。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述生物信息學(xué)方法在揭示植物抗病性適應(yīng)性進化機制中的主要應(yīng)用途徑和具體實例（可提及具體的分析方法或基因類型）。2.結(jié)合你所學(xué)的生物信息學(xué)知識，論述如何利用比較基因組學(xué)的方法來研究植物在從陸地重返水生過程中的適應(yīng)性基因組進化。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.B6.B7.C8.B9.C10.B二、填空題1.基因組/轉(zhuǎn)錄組/蛋白質(zhì)組(任填兩種或以上均可)2.DESeq2/EdgeR(或其他類似方法名),宏陣列分析(或其他類似方法名)3.核苷酸(或DNA/蛋白質(zhì))4.選擇信號5.系統(tǒng)發(fā)育樹/系統(tǒng)樹6.分子鐘/系統(tǒng)發(fā)育時鐘三、簡答題1.思路：數(shù)據(jù)獲取與處理->差異表達分析->基因功能注釋與通路富集->適應(yīng)性選擇分析。解析：首先，通過RNA-Seq技術(shù)獲取植物在鹽脅迫處理和正常對照組下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。然后，使用生物信息學(xué)工具進行數(shù)據(jù)質(zhì)控、標(biāo)準(zhǔn)化和差異表達基因分析，識別在鹽脅迫下顯著上調(diào)或下調(diào)的基因。接著，對差異表達基因進行功能注釋（如GO分析）和通路富集分析（如KEGG分析），了解這些基因主要參與的生物學(xué)過程和代謝通路。最后，可以利用基因家族分析、dN/dS分析等方法，進一步探究其中可能受到鹽脅迫選擇壓力的基因。2.思路：構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹->分析進化模式->關(guān)聯(lián)適應(yīng)性性狀。解析：首先，利用來自不同物種的分子標(biāo)記（如DNA或蛋白質(zhì)序列）數(shù)據(jù)，運用生物信息學(xué)方法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。通過分析樹的拓撲結(jié)構(gòu)，識別系統(tǒng)發(fā)育輻射事件，即短時間內(nèi)從一個祖先物種快速分化出多個生態(tài)位或形態(tài)不同的后代物種。然后，結(jié)合物種的形態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與適應(yīng)性性狀的演化聯(lián)系起來，推斷不同分支上的物種是如何適應(yīng)不同環(huán)境或生態(tài)位的。3.思路：SNP數(shù)據(jù)獲取與處理->群體遺傳結(jié)構(gòu)分析->選擇分析。解析：SNP芯片數(shù)據(jù)提供的是群體中大量個體的SNP位點信息，易于獲取群體水平的數(shù)據(jù)，成本相對較低，適用于大規(guī)模群體研究。但其分辨率有限，只能檢測芯片上設(shè)計的位點；數(shù)據(jù)可能存在偏倚；難以檢測結(jié)構(gòu)變異和拷貝數(shù)變異。RNA-Seq數(shù)據(jù)可以直接測序獲得個體水平的全基因組或轉(zhuǎn)錄組SNP信息，分辨率高，可以發(fā)現(xiàn)新的變異，且能檢測到拷貝數(shù)變異等。但數(shù)據(jù)量巨大，成本高，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，且檢測SNP的準(zhǔn)確性可能受測序質(zhì)量和組裝質(zhì)量影響。四、論述題1.思路：闡述研究方法->結(jié)合實例說明。解析：生物信息學(xué)通過分析病原體和寄主植物間的基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，研究抗病性適應(yīng)性進化。例如，可以通過比較抗病和感病品種的基因組，識別抗病相關(guān)基因（如RR型受體激酶、MIR基因等）的獲得或失活；通過分析病原菌和寄主間的協(xié)同進化基因組，尋找適應(yīng)性進化的信號；通過構(gòu)建病原菌和寄主間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，研究抗病性的傳播和演化；通過分析寄主在逆境下的轉(zhuǎn)錄組變化，尋找與抗病性相關(guān)的信號通路。具體實例如利用全基因組測序分析水稻對稻瘟病的抗性基因演化，或分析小麥對白粉病的轉(zhuǎn)錄組響應(yīng)差異。2.思路：闡述比較基因組學(xué)方法->結(jié)合水生適應(yīng)特征分析。解析：利用比較基因組學(xué)方法研究植物從陸生到水生的適應(yīng)性基因組進化，首先可以通過全基因組測序獲得陸生祖先和水生后代（或不同水生階段）的基因組序列。然后，進行基因組大小、重復(fù)序列含量、基因數(shù)量和組成、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域等方面的比較，尋找水生適應(yīng)相關(guān)的