2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫——表觀遺傳學(xué)在植物免疫研究中的意義考試時間：______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.下列哪一項不屬于表觀遺傳修飾的范疇？A.DNA甲基化B.組蛋白乙?；疌.tRNA剪接D.線粒體基因組變異2.植物識別病原菌-associatedmolecularpatterns(PAMPs)主要通過哪種方式引發(fā)免疫響應(yīng)？A.激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路B.激活植物受體蛋白激酶(PRK)C.誘導(dǎo)核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(NBS)蛋白的表達D.引發(fā)系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)3.DNA甲基化通常在哪些堿基位置發(fā)生？A.腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)B.胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)C.腺嘌呤(A)和鳥嘌呤(G)D.胸腺嘧啶(T)和鳥嘌呤(G)4.組蛋白去乙?；?HDAC)的活性增強通常會導(dǎo)致：A.染色質(zhì)放松，基因表達增強B.染色質(zhì)收緊，基因表達沉默C.組蛋白甲基化水平升高D.DNA復(fù)制速率加快5.microRNA(miRNA)在植物表觀遺傳調(diào)控中主要發(fā)揮什么作用？A.直接催化DNA序列的添加或刪除B.通過與靶標(biāo)mRNA結(jié)合導(dǎo)致其降解或翻譯抑制C.調(diào)控組蛋白修飾酶的活性D.參與DNA的復(fù)制過程6.染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)(ChIP)的核心原理是利用什么來富集與特定DNA序列結(jié)合的蛋白質(zhì)？A.抗體-抗原結(jié)合B.DNA-DNA雜交C.RNA酶處理D.限制性內(nèi)切酶識別7.在植物免疫應(yīng)答中，表觀遺傳修飾如何影響防御基因的表達？A.單純通過改變基因拷貝數(shù)B.通過調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)進而影響轉(zhuǎn)錄活性C.僅在細胞分裂期起作用D.通過直接切割靶基因的mRNA8.以下哪項技術(shù)主要用于研究開放染色質(zhì)區(qū)域？A.沉默位點關(guān)聯(lián)分析(SLAF-seq)B.基于抗體靶向的染色質(zhì)可及性測序(ATAC-seq)C.DNA亞硫酸氫鹽測序(bis-seq)D.RNA測序(RNA-seq)9.系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)的一個重要特征是表觀遺傳記憶，這主要與哪種表觀遺傳標(biāo)記的維持有關(guān)？A.組蛋白乙酰化B.DNA甲基化C.siRNA的存在D.蛋白質(zhì)磷酸化10.生物信息學(xué)在分析表觀遺傳學(xué)數(shù)據(jù)中的作用不包括：A.定位表觀遺傳修飾位點B.構(gòu)建表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)C.預(yù)測基因功能D.設(shè)計表觀遺傳學(xué)實驗方案二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線處）1.表觀遺傳學(xué)研究的核心是遺傳信息（DNA序列）不變的情況下，基因功能發(fā)生可遺傳的改變，這種改變通常與________和________的化學(xué)修飾有關(guān)。2.植物免疫系統(tǒng)主要包括兩條途徑：_______依賴性免疫和_________依賴性免疫。3.組蛋白修飾可以通過影響染色質(zhì)的________狀態(tài)，進而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄活性。4.非編碼RNA，特別是_________，在植物抵御病毒感染中扮演著重要的防御角色。5.通過分析不同處理條件下植物的表觀基因組變化，可以揭示_________對基因表達調(diào)控的影響。6.生物信息學(xué)工具可用于比較不同組織或條件下的_________水平，以研究表觀遺傳狀態(tài)與生理功能的關(guān)系。7.在表觀遺傳學(xué)研究中，關(guān)聯(lián)分析方法常用于_________表觀遺傳標(biāo)記與表型（如抗病性）之間的關(guān)系。8.染色質(zhì)免疫沉淀測序(ChIP-seq)技術(shù)利用特異性抗體選擇與_________結(jié)合的蛋白-DNA復(fù)合物進行分析。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡潔明了地回答下列問題）1.簡述表觀遺傳調(diào)控在植物發(fā)育過程中的作用。2.比較DNA甲基化和組蛋白修飾在表觀遺傳調(diào)控方面的主要異同點。3.描述植物識別病原菌(PAMPs)觸發(fā)的免疫響應(yīng)（PAMP依賴性免疫）的基本過程。4.簡述表觀遺傳修飾如何參與植物免疫記憶的形成與維持。四、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，全面深入地回答下列問題）1.論述表觀遺傳修飾在調(diào)控植物防御相關(guān)基因表達中的作用機制及其生物學(xué)意義。2.結(jié)合具體研究實例，論述生物信息學(xué)方法在解析表觀遺傳學(xué)與植物免疫互作關(guān)系中的應(yīng)用價值。3.展望表觀遺傳學(xué)在提高植物抗病能力方面的潛在應(yīng)用前景，并分析可能面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.B5.B6.A7.B8.B9.B10.D二、填空題1.染色質(zhì)，表觀遺傳組2.PAMPs，Effector3.結(jié)構(gòu)4.siRNA5.環(huán)境脅迫，表觀遺傳6.表觀遺傳組7.遺傳變異8.特定DNA序列三、簡答題1.答案：表觀遺傳調(diào)控在植物發(fā)育過程中作用廣泛，通過調(diào)控關(guān)鍵基因的表達時空模式，控制細胞分化、器官形成和組織建成。例如，DNA甲基化和組蛋白修飾可以維持分生組織的靜默狀態(tài)，或在特定發(fā)育階段激活/沉默基因以適應(yīng)不同組織的功能需求。表觀遺傳記憶確保了發(fā)育程序的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。解析思路：考察對表觀遺傳學(xué)基本功能的理解。需要回答其在控制基因表達、細胞分化和器官建成中的作用，并舉例說明。關(guān)鍵在于指出其通過調(diào)控基因表達時空模式實現(xiàn)功能，并提及穩(wěn)定性。2.答案：相同點：都是不改變DNA序列序列的表觀遺傳修飾，均可遺傳，均可影響基因表達。不同點：DNA甲基化主要發(fā)生在胞嘧啶C的CpG二核苷酸處，通常與基因沉默相關(guān)；組蛋白修飾類型多樣（乙?；⒓谆?、磷酸化等），發(fā)生在組蛋白氨基酸殘基上，可通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)（放松或收緊）影響基因表達，作用更動態(tài)。解析思路：考察對兩種主要表觀遺傳標(biāo)記的比較理解。必須指出兩者的共性（非序列改變、可遺傳、影響表達）和差異（發(fā)生位點、化學(xué)本質(zhì)、與表達的關(guān)系、動態(tài)性）。3.答案：植物通過模式識別受體(PRRs)識別病原菌表面的普遍分子模式(PAMPs)。PRRs的激活觸發(fā)下游信號通路，如MAPK級聯(lián)反應(yīng)和鈣離子信號變化，最終激活防御相關(guān)基因（如病原菌誘導(dǎo)蛋白PRIs）的表達。這些基因產(chǎn)物參與產(chǎn)生過敏反應(yīng)(HR)，如細胞壞死和分泌病程相關(guān)蛋白(PRPs)，以限制病原菌擴散。解析思路：考察對PAMP依賴性免疫基本過程的掌握。需要描述從識別（PRRs識別PAMPs）到信號傳導(dǎo)（MAPK、鈣信號）再到防御反應(yīng)（PR基因表達、HR）的完整鏈條。4.答案：表觀遺傳修飾可通過快速而暫時的改變防御基因表達狀態(tài)來啟動免疫應(yīng)答。在SAR過程中，表觀遺傳修飾（如DNA甲基化、組蛋白修飾的改變）可以在防御信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵節(jié)點或下游基因上建立，使植物在再次遭遇相同病原體時能夠更快、更強地響應(yīng)。這種表觀遺傳記憶有助于維持長期的抗性狀態(tài)。解析思路：考察對表觀遺傳與免疫記憶關(guān)系的理解。需解釋表觀遺傳如何參與初次免疫應(yīng)答，并重點闡述其如何在再次感染時建立和維持免疫記憶，通常與信號傳導(dǎo)關(guān)鍵節(jié)點或下游基因的表觀遺傳狀態(tài)改變有關(guān)。四、論述題1.答案：表觀遺傳修飾通過多種機制調(diào)控植物防御基因表達：①DNA甲基化通常在基因啟動子區(qū)域發(fā)生，高甲基化水平常導(dǎo)致基因沉默，抑制防御基因表達；低甲基化或去甲基化則可能促進表達。②組蛋白修飾，如H3K4me3與激活相關(guān)，H3K27me3與沉默相關(guān)，通過改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象（開放或關(guān)閉）影響轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和RNA聚合酶access，從而調(diào)控基因表達。③非編碼RNA（如siRNA）可靶向切割防御基因的mRNA或招募表觀遺傳修飾酶沉默基因。這些機制使得植物能夠動態(tài)、精細地調(diào)控防御反應(yīng)強度，并適應(yīng)不同的病原菌壓力。解析思路：考察對表觀遺傳調(diào)控防御基因表達的機制的綜合理解。需要列舉DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等主要方式，并分別簡述其作用機制（如影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、mRNA穩(wěn)定性等）及其對基因表達的影響（激活或沉默）。最后可總結(jié)其生物學(xué)意義（動態(tài)調(diào)控、適應(yīng)環(huán)境）。2.答案：生物信息學(xué)在解析表觀遺傳學(xué)與植物免疫互作中具有重要應(yīng)用價值：①數(shù)據(jù)分析：處理大規(guī)模表觀基因組數(shù)據(jù)（如ChIP-seq,ATAC-seq,bis-seq），鑒定關(guān)鍵的表觀遺傳標(biāo)記（如甲基化位點、特定組蛋白修飾模式）及其在免疫相關(guān)基因上的分布。②關(guān)聯(lián)分析：結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析表觀遺傳狀態(tài)與基因表達水平的關(guān)系，識別表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。③通路與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建表觀遺傳調(diào)控植物免疫響應(yīng)的分子網(wǎng)絡(luò)，揭示核心調(diào)控節(jié)點和通路。④文獻挖掘與預(yù)測：利用數(shù)據(jù)庫和算法分析現(xiàn)有文獻，預(yù)測新的表觀遺傳調(diào)控機制或?qū)ふ覞撛诘拿庖呦嚓P(guān)基因。例如，通過分析病原菌侵染前后植物的ATAC-seq數(shù)據(jù)，可以識別開放染色質(zhì)區(qū)域的變化，進而定位新的免疫調(diào)控因子結(jié)合位點。解析思路：考察對生物信息學(xué)在表觀遺傳學(xué)研究（特別是與免疫互作）中具體應(yīng)用的認知。需要結(jié)合常用的技術(shù)（ChIP-seq,ATAC-seq等）和分析方法（關(guān)聯(lián)分析、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、文獻挖掘），闡述其如何幫助我們理解表觀遺傳修飾在植物免疫中的功能。必須給出具體的分析實例或方向。3.答案：表觀遺傳學(xué)在提高植物抗病能力方面具有巨大潛力：①耐藥性育種：通過表觀遺傳修飾（如DNA編輯結(jié)合表觀遺傳調(diào)控）穩(wěn)定遺傳的抗病表型，克服傳統(tǒng)育種中抗性基因連鎖累贅或易被病原菌克服的問題。②應(yīng)激改良：利用表觀遺傳調(diào)控提高植物對非生物脅迫（干旱、鹽堿等）的耐受性，進而增強其抵抗病蟲害的能力。③快速抗性獲得：通過誘導(dǎo)表觀遺傳重編程（如使用表觀遺傳修飾劑）快速獲得抗