2025年大學《生物統(tǒng)計學》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計學對植物進化研究的支持考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在植物進化研究中，若要比較兩種不同處理（如不同肥料）下植物株高的均值差異，最適合使用的推斷統(tǒng)計方法是？A.相關(guān)分析B.獨立樣本t檢驗C.配對樣本t檢驗D.方差分析2.當研究植物葉片性狀（如葉面積）與環(huán)境因素（如光照強度）的關(guān)系時，最適合描述兩者之間線性相關(guān)程度的統(tǒng)計量是？A.方差B.標準差C.相關(guān)系數(shù)D.回歸系數(shù)3.在構(gòu)建基于分子數(shù)據(jù)的植物系統(tǒng)發(fā)育樹時，最大似然法和貝葉斯法都屬于哪種統(tǒng)計推斷范疇？A.參數(shù)估計B.假設檢驗C.模型選擇D.非參數(shù)檢驗4.對于來自同一植物種群不同年齡層的樣本，若要分析年齡對其葉綠素含量的影響趨勢，最適合使用的統(tǒng)計方法是？A.單因素方差分析B.雙因素方差分析C.線性回歸分析D.非參數(shù)檢驗5.在群體遺傳學中，用于衡量一個種群中基因型多樣性的指標是？A.遺傳距離B.陽性選擇系數(shù)C.多樣性指數(shù)（如Shannon指數(shù)）D.系統(tǒng)發(fā)育樹高度6.如果研究者采集了多個物種的花期數(shù)據(jù)，并希望檢驗不同物種平均花期是否存在顯著差異，且數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性和方差齊性假設，應選擇哪種方法？A.Kruskal-Wallis檢驗B.Mann-WhitneyU檢驗C.單因素方差分析D.系統(tǒng)聚類分析7.在植物比較基因組學研究中，用于衡量兩個基因組之間相似程度的統(tǒng)計量是？A.相關(guān)系數(shù)B.遺傳距離C.相似性指數(shù)D.方差比8.當研究者想要探究某個環(huán)境因子（如海拔）是否影響植物種類的豐富度時，可以使用哪種統(tǒng)計模型？A.線性回歸B.邏輯回歸C.廣義線性模型D.時間序列分析9.在進行植物形態(tài)測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析前，首先需要進行的步驟通常是？A.假設檢驗B.數(shù)據(jù)標準化C.模型選擇D.參數(shù)估計10.對于分類數(shù)據(jù)（如植物顏色、花粉類型），若要分析兩種處理方式下類別分布是否存在差異，應使用哪種檢驗方法？A.t檢驗B.卡方檢驗C.F檢驗D.ANOVA二、填空題（每空2分，共20分）1.統(tǒng)計推斷的目的是利用______樣本的信息來推斷______的未知參數(shù)或特性。2.假設檢驗中，犯第一類錯誤（TypeIerror）是指______，其概率用______表示。3.在方差分析中，F(xiàn)統(tǒng)計量是______與______的比值。4.系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建旨在揭示生物類群之間的______關(guān)系，常用的構(gòu)建方法包括______、______和______等。5.群體遺傳學中，______是指種群中所有等位基因的變異程度，常用______指數(shù)來量化。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述參數(shù)估計和假設檢驗在植物進化研究中的主要區(qū)別和聯(lián)系。2.解釋什么是統(tǒng)計顯著性與生物學顯著性，兩者之間的關(guān)系如何？3.在植物進化研究中，使用相關(guān)性分析時需要注意哪些潛在的誤區(qū)？4.簡述實驗設計（如隨機化、重復、對照組）在減少統(tǒng)計誤差、提高進化研究結(jié)論可靠性方面的重要性。四、計算與分析題（共40分）1.（15分）研究者測量了5個隨機選擇的馬尾松（Pinusmassoniana）樣本的樹高（單位：米）和年齡（單位：年），數(shù)據(jù)如下：樹高：15,18,20,17,19；年齡：10,12,15,11,14。（1）計算馬尾松樣本的平均樹高和平均年齡。（2）計算樹高和年齡的樣本方差和標準差。（3）假設馬尾松樹高與年齡呈線性關(guān)系，請計算樹高關(guān)于年齡的簡單線性回歸方程（y=a+bx），其中y代表樹高，x代表年齡。（4）解釋回歸系數(shù)b的生物學意義。2.（25分）為了研究不同水分處理（干旱、正常、多水）對某種一年生植物種子萌發(fā)率的影響，隨機選取100粒種子進行實驗，分組培養(yǎng)，記錄發(fā)芽的種子數(shù)。結(jié)果如下：干旱組30粒發(fā)芽，正常組70粒發(fā)芽，多水組65粒發(fā)芽。（1）請設計一個合適的統(tǒng)計方法來檢驗水分處理對該植物種子萌發(fā)率是否存在顯著影響。（2）假設選擇卡方檢驗，請列出零假設和備擇假設。（3）描述如何計算該卡方檢驗的統(tǒng)計量（χ2）。（4）解釋如何根據(jù)χ2統(tǒng)計量及其對應的p值來判斷水分處理對種子萌發(fā)率的影響是否顯著，并說明在植物進化研究中得出此類結(jié)論可能具有的生物學意義。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.C6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.樣本；總體2.拒絕了實際上正確的零假設；α（或顯著性水平）3.組內(nèi)平方和（或誤差平方和）；組間平方和（或處理平方和）4.進化；距離矩陣法；最大簡約法；貝葉斯法5.遺傳多樣性；香農(nóng)（Shannon）三、簡答題1.參數(shù)估計旨在用樣本統(tǒng)計量（如樣本均值、樣本方差）來估計總體參數(shù)（如總體均值、總體方差），通常是點估計或區(qū)間估計。假設檢驗則是根據(jù)樣本信息判斷關(guān)于總體的某個假設（零假設）是否成立。兩者聯(lián)系緊密，假設檢驗?；趨?shù)估計的值（如樣本均值），且假設的參數(shù)值通常來自參數(shù)估計。2.統(tǒng)計顯著性（p值）指在零假設為真時，觀察到當前或更極端結(jié)果的概率。生物學顯著性指研究結(jié)果在生物學上是否具有實際意義或重要性。統(tǒng)計顯著不必然意味著生物學顯著（可能由于樣本量大，小效應也顯著），生物學顯著也不必然意味著統(tǒng)計顯著（可能由于方差大或樣本量小）。需要結(jié)合生物學背景和效應大小來綜合判斷。3.使用相關(guān)性分析時需注意：①相關(guān)不等于因果，不能從相關(guān)性直接推斷變量間的因果關(guān)系；②忽略了其他潛在混雜變量的影響；③相關(guān)性只適用于線性關(guān)系，對非線性關(guān)系可能存在誤導；④異常值會顯著影響相關(guān)系數(shù)的計算結(jié)果；⑤需要確認兩個變量都服從正態(tài)分布（對于Pearson相關(guān)）。4.實驗設計通過隨機化確保樣本代表性，減少選擇偏差；通過重復增加樣本量，提高統(tǒng)計檢驗的效力（降低犯第二類錯誤概率）；通過設置對照組，提供比較基準，從而更準確地評估處理效應或進化過程的影響，使研究結(jié)論更可靠、更具說服力。四、計算與分析題1.（15分）（1）平均樹高=(15+18+20+17+19)/5=89/5=17.8米；平均年齡=(10+12+15+11+14)/5=62/5=12.4年。（2）樹高方差s2<0xE2><0x82><0x98>=[(15-17.8)2+(18-17.8)2+(20-17.8)2+(17-17.8)2+(19-17.8)2]/(5-1)=[(-2.8)2+0.22+(2.2)2+(-0.8)2+(1.2)2]/4=(7.84+0.04+4.84+0.64+1.44)/4=14.8/4=3.7米2；樹高標準差s<0xE2><0x82><0x98>=√3.7≈1.92米。年齡方差s2<0xE1><0xB5><0xA4>=[(10-12.4)2+(12-12.4)2+(15-12.4)2+(11-12.4)2+(14-12.4)2]/(5-1)=[(-2.4)2+(-0.4)2+(2.6)2+(-1.4)2+(1.6)2]/4=(5.76+0.16+6.76+1.96+2.56)/4=17.2/4=4.3年2；年齡標準差s<0xE1><0xB5><0xA4>=√4.3≈2.08年。（3）回歸方程計算：b=[5(15*10+18*12+20*15+17*11+19*14)-(89*62)]/[5(102+122+152+112+142)-622]=[5(150+216+300+187+266)-5508]/[5(100+144+225+121+196)-3844]=[5(1229)-5508]/[5(786)-3844]=[6145-5508]/[3930-3844]=637/86=7.4米/年。a=平均樹高-b*平均年齡=17.8-7.4*12.4=17.8-91.76=-73.96?；貧w方程為y=-73.96+7.4x。（4）回歸系數(shù)b的生物學意義是，在控制其他因素不變的情況下，馬尾松的年齡每增加一歲，其樹高平均增加7.4米。2.（25分）（1）最適合的統(tǒng)計方法是卡方（χ2）擬合優(yōu)度檢驗，用于檢驗三個獨立組的比例（種子萌發(fā)率）是否符合某個理論預期比例（若無特定預期，則檢驗觀察頻數(shù)是否符合均勻分布，即各處理萌發(fā)率無差異）。（2）零假設H?：水分處理對該植物種子萌發(fā)率沒有影響（即三個處理組的種子萌發(fā)率相同）。備擇假設H?：水分處理對該植物種子萌發(fā)率有影響（即至少有一個處理組的種子萌發(fā)率與其他不同）。（3）χ2統(tǒng)計量計算步驟：①計算總發(fā)芽數(shù)和總未發(fā)芽數(shù)：總發(fā)芽=30+70+65=165；總未發(fā)芽=100-165=35。計算各處理的理論頻數(shù)：理論發(fā)芽數(shù)（干旱）=(100*165)/100=165；理論未發(fā)芽數(shù)（干旱）=(100-165)/100=35。理論發(fā)芽數(shù)（正常）=(100*165)/100=165；理論未發(fā)芽數(shù)（正常）=(100-165)/100=35。理論發(fā)芽數(shù)（多水）=(100*165)/100=165；理論未發(fā)芽數(shù)（多水）=(100-165)/100=35。（注：此處理論頻數(shù)計算基于“無影響”的零假設，即萌發(fā)率均為165/100=1.65，這不合常理，更合理的理論頻數(shù)應為總發(fā)芽數(shù)平均分配到各組，或總未發(fā)芽數(shù)平均分配，即理論發(fā)芽數(shù)各為165/3=55，理論未發(fā)芽數(shù)各為35/3≈11.67。為符合卡方檢驗常規(guī)，此處采用后者）。χ2=Σ[(觀察頻數(shù)-理論頻數(shù))2/理論頻數(shù)]。χ2=[(30-55)2/55+(70-55)2/55+(65-55)2/55+(70-11.67)2/11.67+(30-11.67)2/11.67+(35-11.67)2/11.67]=[625/55+225/55+100/55+(58.33)2/11.67+(-81.67)2/11.67+(23.33)2/11.67]≈[11.36+4.09+1.82+298.33/11.67+6671.09/11.67+544.49/11.67]≈[11.36+4.09+1.82+25.53+572.06+46.64]≈660.50。（修正：更標準的理論頻數(shù)計算應為H?下各處理期望比例相同，即發(fā)芽率均為165/100=1.65，不現(xiàn)實?；蚱谕l數(shù)均勻分布，即各處理發(fā)芽/未發(fā)芽數(shù)相等，如發(fā)芽55，未發(fā)芽12。按此計算：χ2=[(30-55)2/55+(70-55)2/55+(65-55)2/55+(30-12)2/12+(70-12)2/12+(35-12)2/12]=[625/55+225/55+100/55+324/12+3364/12+529/12]=[11.36+4.09+1.82+27+280.33+44.08]=369.68。我們采用后者進行演示）。χ2≈369.68。