2025年大學《生物信息學》專業(yè)題庫——生物信息學在植物與微生物互作機制研究中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在分析植物根際土壤宏基因組數(shù)據(jù)時，常用的__________數(shù)據(jù)庫用于物種鑒定和功能基因初步預測。A.NCBIGenBankB.UniProtC.GTDBD.KEGG2.如果研究者想要預測植物分泌蛋白中可能識別植物免疫受體的結構域，常用的工具是__________。A.BLASTB.HMMERC.InterProScanD.ClustalW3.在比較植物與病原菌互作前后基因表達譜差異時，常用的統(tǒng)計方法包括__________。A.t-testB.ANOVAC.DESeq2或edgeRD.PCA4.構建植物-微生物共表達網(wǎng)絡，主要目的是為了識別__________。A.物種豐度變化B.功能相關的基因或代謝物C.蛋白質(zhì)結構域D.蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用5.以下哪項技術通常不直接用于分析微生物群落結構及其與環(huán)境（包括植物）的相互作用？A.16SrRNA基因測序B.糖組學分析C.宏轉錄組測序D.嗜熱菌古菌群落分析6.對植物抗病基因家族進行系統(tǒng)發(fā)育分析，主要目的是__________。A.預測基因功能B.鑒定基因突變C.研究基因家族進化歷程和多樣性D.定量表達水平7.利用蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡識別“hubs”節(jié)點，這些節(jié)點在植物-微生物互作中通常扮演__________角色。A.被動的受體B.重要的調(diào)控中心C.孤立的基因D.低豐度的標記8.在分析植物與固氮菌互作的代謝組數(shù)據(jù)時，關注哪些代謝物通路是關鍵的？A.氨基酸合成通路B.光合作用通路C.核心糖酵解通路D.脂質(zhì)合成通路9.如果研究者希望鑒定植物根分泌物中可能誘導微生物群落結構變化的信號分子，可能需要結合__________數(shù)據(jù)進行分析。A.植物基因組B.微生物宏基因組與宏轉錄組C.植物轉錄組D.動物基因組10.生物信息學方法在解析植物-微生物互作信號識別機制方面的一個重要應用是__________。A.直接測序鑒定信號分子B.預測植物受體和微生物效應分子的結合模式C.統(tǒng)計分析信號分子濃度D.測量信號分子運輸速率二、填空題（每空1分，共15分）1.分析植物與微生物互作的基因組數(shù)據(jù)，可以預測__________、__________等可能參與互作的基因。2.基于16SrRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育樹構建，有助于了解__________群落的結構和進化關系。3.功能注釋通常通過比對數(shù)據(jù)庫（如__________）或利用蛋白家族數(shù)據(jù)庫（如__________）來完成。4.GO富集分析可以幫助我們了解一組差異表達基因主要在__________、__________和__________方面具有富集。5.代謝組學數(shù)據(jù)可以揭示植物與微生物互作過程中的__________變化，以及__________的交換。6.網(wǎng)絡分析中，節(jié)點度（Degree）可以反映該節(jié)點與其他節(jié)點的連接數(shù)量，在網(wǎng)絡中可能扮演__________角色。7.在進行多組學整合分析時，需要考慮不同組學數(shù)據(jù)的__________和__________問題，以獲得更全面的認識。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述利用生物信息學方法預測植物分泌蛋白的功能域的典型流程。2.解釋什么是宏轉錄組數(shù)據(jù)，它在研究植物-微生物互作中能提供哪些信息？3.描述一下構建和分析植物-微生物相互作用網(wǎng)絡的步驟。4.為什么在分析植物-微生物互作的多組學數(shù)據(jù)時，整合分析比單一組學分析更有優(yōu)勢？四、論述題（每題10分，共20分）1.論述生物信息學在解析植物與病原菌互作中，如何幫助我們識別潛在的抗病基因或藥物靶點。2.以一個具體的植物-微生物互作研究為例（如根瘤固氮、菌根共生或植物促生菌拮抗病害），詳細說明研究者可能運用哪些生物信息學分析方法來探索其互作機制。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.B5.B6.C7.B8.A9.B10.B二、填空題1.效應因子，植物受體2.微生物3.NCBIGenBank,InterPro4.生物過程，細胞組分，分子功能5.代謝，物質(zhì)6.關鍵節(jié)點7.數(shù)據(jù)類型，整合層次三、簡答題1.解析思路：首先明確目標是預測分泌蛋白功能域。流程應包含：①獲取候選分泌蛋白列表（如通過分泌信號肽預測）；②對列表中的蛋白序列進行數(shù)據(jù)庫比對（如使用BLAST或HMMER）；③利用功能預測工具（如InterProScan）識別已知的蛋白質(zhì)功能域；④整合結果，注釋功能域及其可能的功能。2.解析思路：先定義宏轉錄組是群落整體（包括植物和微生物）的總RNA測序數(shù)據(jù)。然后說明其能提供的信息：①不同物種（植物和微生物）在互作過程中的基因表達譜變化；②識別在互作中上調(diào)或下調(diào)的關鍵植物基因和微生物基因；③探索植物與微生物間可能存在的直接或間接相互作用（如共表達基因）；④了解互作相關的信號通路和代謝過程。3.解析思路：構建步驟應包括：①收集數(shù)據(jù)（如基因列表、PPI數(shù)據(jù)、共表達數(shù)據(jù)）；②選擇合適的網(wǎng)絡構建方法（如基于距離的閾值法、基于相似性的方法）；③使用軟件（如Cytoscape）構建網(wǎng)絡圖；分析步驟應包括：④識別網(wǎng)絡中的關鍵節(jié)點（如度中心性、介數(shù)中心性）；⑤分析模塊結構；⑥進行拓撲學分析；⑦將網(wǎng)絡結果與生物學知識結合進行解釋。4.解析思路：整合分析的優(yōu)勢在于能夠克服單一組學數(shù)據(jù)的局限性。①單一組學只能反映互作的某個方面（如基因表達或物種組成），整合可以提供更全面、立體的視角；②不同組學數(shù)據(jù)可以相互印證和補充，提高研究結果的可靠性和深度；③有助于揭示多層次的互作機制，如從基因表達到代謝變化再到群落結構的影響；④能夠發(fā)現(xiàn)單一組學分析中無法揭示的復雜相互作用關系。四、論述題1.解析思路：論述需涵蓋生物信息學在抗病基因/靶點識別中的多個方面。①可以從分析病原菌基因組入手，預測其分泌的效應因子；②通過生物信息學分析預測這些效應因子對應的植物受體基因；③對植物抗病基因家族進行系統(tǒng)發(fā)育和功能注釋，尋找保守且可能發(fā)揮關鍵作用的成員；④分析效應因子-受體相互作用的結構基礎（可能需要結合結構生物信息學）；⑤整合基因表達、互作網(wǎng)絡等數(shù)據(jù)，篩選在抗病過程中起關鍵作用且適合作為藥物靶點的基因。2.解析思路：選擇一個具體例子（如根瘤固氮）。研究可能運用的分析方法應包括：①對根瘤菌和寄主植物分別進行高通量測序（基因組、轉錄組、宏基因組/宏轉錄組）；②使用生物信息學工具進行序列組裝、注釋（如使用MGnify,BLAST,GeneOntology）；③預測根瘤菌的固氮基因、效應因子、植物受體基