华中农业大学作物遗传育种展业博士资格考试题库

博士资格考试试题试述高通量基因型分析的含义及其在遗传争论中的作用

1.高通量基因型分析就是使用基因芯片及一代测序技术开掘序列多态性（主要是标记），目前SNP主要以三种形式存在，转换、颠换、及插入缺失SNP在遗传争论中的作用［）利用高通量基因型分析来快速构建高密度的遗传连锁图谱，较常规的1基于的标记分析通量更高，更省时省力在遗传图谱构建中高通量的基因分型方法可以更精准地PCR检测出群体中的重组大事并确定重组断点，最终提高遗传图谱的区分率，有利于更加精准的定位QTLs（）在基于自然群体的全基因组关联分析中，高通量的技术更加能显示其通量高，省时省力的2SNP优势，也只有高通量的基因型分析产生的大批量分子标记才能适合全基因组关联分析［）更便利构3建材料的指纹图谱分析，用于品种的系谱来源争论及纯度分析,请您简述（）农作物群体改进DNA21的原理（）自花授粉作物群体改进的方法（）如何利用现代生物技术手段提高群体改进的效率23农作物群体改进的原理在一个完全随机交配的群体内，假设没有其他因素〔如选择、突变等）干扰时，基因与基因型频率保存恒定，各世代不变，这是基因平衡定律群体改进即不断的通过人为选择，打破群体基因和基因型的平衡，不断提高改进群体内人类所需基因及基因型的频率选择和重组是群体进化的主要动力自花授粉作物群体改进的关键在于使其异交化，在合成根底群体时导入雄性不育基因，建立异交群体的方法是首先用杂交、回交法把隐形雄性核不育基因导入群体中的每个品系，然后再把回交获得的品系的种子等量混合在隔离区种植由于只收获雄性不育株的种子，因此高水平的隐性雄性不育特性将连续保存在群体中每一代选择优良的雄性不育株，以该改进群体作为其次轮改进的根底群体，重复这个过程现在生物技术可以承受分子标记关心选择来提高群体改进的效率，前提是我们通过定位等猎QTL取某些性状严密连锁的分子标记，然后可以用分子标记对根底群体中的每一个株系进展选择，通过分子标记选择具有我们需要的优良等位基因的株系混合作为根底群体进展群体改进其次在每一代的选择中我们都可以通过分子标记在苗期进展选择，选择具有优良等位基因的单株进行群体改进，缩小群体及削减工作量最抱负的状态是通过对全部性状的分子机制的理解，进展全基因组关心的分子设计育种，做到定向、高效、精准育种.如何利用生物技术和基因组学争论的成果抑制传统育种方法的缺陷3传统育种存在的缺陷［）种间农艺性状的转移简洁受到种间生殖隔离的限制；1（）通过杂交进展转移优良基因的时候，简洁受到连锁累赘的影响；2（）优良基因转移成功与否依靠于表型的鉴定，受到环境的影响大3转基因育种转基因技术可针对目标性状准确改进，不仅省时而且可打破物种的界限，充分利用遗传资源分子标记关心选择育种我们通过定位等猎取某些性状严密连锁的分子标记，然后可以用分QTL子标记对根底群体中的每一个株系进展选择，通过分子标记选择具有我们需要的优良等位基因的株系混合作为根底群体进展群体改进其次在每一代的选择中我们都可以通过分子标记在苗期进展选择，选择具有优良等位基因的单株进展群体改进，缩小群体及削减工作量最抱负的状态是通过对全部性状的分子机制的理解，进展全基因组关心的分子设计育种，做到定向、高效、精准育种分子设计育种在分子标记关心育种的根底上，随着近年来大量基因组序列数据、高通量基因型和植物表型鉴定技术的进展，众多重要性状功能基因的开掘，以及对分子标记与目标性状关系的深入了解进一步催生了设计育种的概念，即育种家可以依据需要，在电脑上进展模拟，从而设计出抱负基因型的品种分子设计育种在基因挖掘、定向引入改进目标性状、创制种质材料、改造亲本材料、缩短育种年限、提高选择准确度、提高杂种优势利用率等方面具有传统育种方法不行比较的优越性,关联分析的原理，常见问题及解决方法，在作物育种中的应用4关联分析的原理关联分析以连锁不平衡为根底鉴定某一群体内性状与遗传标记或候选基因间的关系连锁不平衡是不同基因座位上等位基因的非随机组合当位于某一座位的特定等位基因与同一条染色体另一座位的某一等位基因同时消灭的几率大于群体中因随机分布而使两个等位基因同时消灭的几率时，就称这两个座位处于状态LD关联分析的根本步骤群体选择一估算群体构造一性状考察一多态性检测一统计分析影响关联分析的因素（）标记数量，在全基因组扫描中，用标记对目标性状表型变异有奉献的全部座位进展扫描，需1要大量分子标记解决方法利用程度高的群体进展全基因组关联分析，可削减使用的标记数量1LD连锁分析和关联分析相结合，依据连锁分析的结果，选择效应值比较大的位点，利用更多的标2QTL记对自然群体进展分析，对目标位点进展精细定位，然后依据基因组的信息选择适当的候选基因LD进展关联分析（）群体构造，指的是一个群体内存在多个亚群亚群的混合使整个群体的强度增加，可能2LD导致不连锁的多态性基因位点与性状的关联，从而得出假阳性结果解决方法利用大量的不连锁、随机分别的或标记对群体进展分析，再用统计方法消退群体构造和假阳性SSR RFLP（）衰减距离，衰减距离越小，用更多的分子标记分析3LD LD关联分析的应用（）关联分析进展功能基因的验证，对那些很难通过遗传转化验证基因功能的基因位点，1（）关联分析进展功能标记的开发，从而用于标记关心选择开发过程在多个材料中对目标性2状进展调查，对目标基因进展序列分析，结合性状和基因序列信息进展基于连锁不平衡的关联分析，开发最优等位基因的功能标记（）关联分析进展数量性状的争论，全基因组关联分析可定位到更多的候选基因关联分析3QTLs,可用于查找最优的等位基因型关联分析优点（与连锁分析相比〕（）花费的时间少，一般以现有的自然群体为材料，无需构建特地的作图群体1（）广度大，可以同时检测同一座位的多个等位基因2（）精度高，可到达单基因的水平3,列举一种生物技术在抗病和抗逆育种中的应用5转基因技术在植物抗病及抗逆育种中的应用格外有效且很广泛以下主要以抗病和抗虫育种为例转基因可以有效利用该物种中克隆得到的抗病和抗虫基因，也可以是该物种不存在的而在其他物种中存在的抗病基因我们通过图位克隆或者反向遗传学得到了某物种的抗病基因，可以直接将其通过转基因转移到主栽的感病品种中，特定的转移某一个基因，不存在回交育种过程中的连锁累赘，不转变该主栽品种的其他优良性状比方目前利用做多的来自苏云金芽胞杆菌中的蛋白，目前在棉花水稻抗虫育种中都Bt得到了较好的利用，在我国转基因抗虫棉成功的防治了棉铃虫等鳞翅目害虫，水稻中也得到了转Bt基因水稻，具有较好的抗虫性，在年获得安全证书简Bt

20236.述一种基于转录本分析植物基因表达的技术及其原理和应用目前较常用的为技术即转录组测序技术，就是把和RNA-seq mRNA,smallRNA NONcodingRNA用高通量测序技术把它们的序列测出来，以反映出它们的表达水平原理提取总将所需的纯化出来并进展片段化，随后反转录成并在片段RNA,RNA cDNA,cDNA两端加上测序接头和引物，获得文库，用其次代测序技术进展高通量测序假设有参考基因组，cDNA将测序后得到的直接与参考基因组比对，最终计算得每个基因的值；假设没有参考基因reads RPKM组，先组装转录组，然后再与组装的转录组比对得到每个转录子的值（即每百万RPKM RPKMreads中比对到平均的基因（转录子）上的个数）此值的大小即为基因〔转录子）的表达丰度1Kb read应用〔〕转录本构造争论可极大地丰富基因注释的很多方面，包括边界鉴定、区域1573,UTRs鉴定以及的转录区域鉴定，可变剪切的鉴定觉察序列差异如融合基因鉴定、编码序列多态性争论2基因表达水平争论相比传统的基因芯片技术，技术能更准确确实定细胞中3RNA-seq RNA的表达水平简述一种基于蛋白质水平分析植物基因表达的方法技术原理及应用7常用的方法有双向凝胶电泳联合质谱方法、鸟枪法质谱鉴定、抗体芯片方法等LC-MS双向凝胶电泳联合质谱的原理是第一向依据蛋白质的等电点不同用等电聚焦分别，其次向则按分子量的不同用分别，把简单蛋白质混合物中的蛋白质在二维平面上分开凝胶染色后可以利用SDS-图像分析系统成像，然后通过分析软件对蛋白质点进展定量分析，并且对感兴趣的蛋白质点进展定位通过特地的蛋白质点切割系统，可以将蛋白质点所在的胶区域进展精精准割接着对胶中蛋白质进展酶切消化，酶切后的消化物经脱盐/浓缩处理后就可以通过点样系统将蛋白质点样到特定的材料的外表］最终这些蛋白质就可以在质谱系统中进展分析，从而得到蛋白质的定性数据，通过MALDI-TOF与已有的数据库进展比对确定候选蛋白鸟枪法质谱鉴定的根本原理是蛋白质混合物经过简洁或不经过分别就被酶切消化LC-MS SDS-成肽段混合物，肽段混合物经过高效液相色谱分别形成较简洁的组分,然后将其导入高区分率质谱仪中讲展质量分析肽段在质谱仪中经离子化后，带上肯定量的电荷，通过质量分析器的分析，可检测个肽段的质量与电荷的比值通过与数据库匹配进展肽段鉴定，最终再从鉴定的肽段推导可能的蛋白抗体芯片方法抗体芯片是蛋白芯片的一种，它的基因原理是首先制备目标蛋白的特异性的抗体，将不同的蛋白样品用荧光分子标记，再与抗体芯片杂交，杂交信号强弱反响了蛋白的表达水品凹凸这三种技术可用于分析作物的不同品种，或不同生理、病理条件下蛋白组的表达差异，有助于鉴定出影响作物品质、抗逆性、产量等性状的重要蛋白质列举三种常用的其次代测序技术平台，简述其根本原理及其在作物遗传育种技术中的应用进8入世纪后以公司的技术、公司的技术和公司的技术为21Roche454Illumina SolexaABI SOLiD标志的其次代测序技术诞生了技术原理1454

①待测文库的构建把待测序列用喷雾法打断成的小片段并在小DNA nebulization300-800bp片段两端加上不同的接头，构建单链文库

②将这些与磁珠在一DNAssDNA Emulsion PCR ssDNA起孵育、退火，由于磁珠外表含有与接头互补的寡聚核甘酸序列，因此会特异地连接到磁珠上ssDNA同时孵育体系中含有反响试剂，因此可以保证每一个与磁珠结合的小片段都会在各自的孵育体系PCR内独立扩增，扩增产物仍可以结合到磁珠上反响完成后，破坏孵育体系并富集带有的磁珠经DNA过扩增反响，每一个小片段都将被扩增大约万倍，从而达到下一步测序反响所需的模板量

③测100序预先用聚合酶和单链结合蛋白处理带有的磁珠，然后将磁珠放置Bacillus stearothermophilusDNA在平板上，板上含有很多直径约为的小孔测序反响承受焦磷酸测序法，将一种含有PTP PTP44|im比板上小孔直径更小的磁珠放入小孔，启动测序反响测序反响以磁珠上大量扩增的为模PTP ssDNA板，每次反响参加一种进展合成反响假设这种能与待测序列配对，则会在合成后释放焦dNTP dNTP磷酸基团释放的焦磷酸基团会与反响体系中的硫酸化酶反响形成生成的和荧光素酶ATP ATPoATP共同氧化反响体系中的荧光素分子并发出荧光测序反响产生的荧光信号由放置在板另一侧的PTP照相机记录，再经过计算机分析转换为测序结果由于每种在反响中产生的荧光颜色不同，CCD dNTP因此可以依据荧光的颜色来确定被测分子的序列公司的技术2Illumina Solexa

①待测文库的构建把待测序列打断成的小片段，并在小片段两端加上不同的接DNA200-500bp头，建文库

②这些随机地附着在流淌槽外表的上

③向反响体系中添加未标记ssDNA ssDNAchannel的核甘酸和酶，进展扩增反响经扩增将桥型扩增成桥型

④将桥型Bridge PCRssDNA dsDNAdsDNA变性成连续扩增经过不断的扩增变性循环，每一种都在各自的位置到达能支持下一ssDNA,ssDNA步测序反响所需信号强度的模板量

⑤测序方法承受边合成边测序的方法向反响体系中同时添加聚合酶、接头引物和带有碱基特异荧光标记的种由于SBS DNA4dNTP这些的羟基被化学方法保护，因而每轮合成反响都只能添加一个在被添加到合dNTP3,dNTP dNTP成链上后，全部未使用的游离和聚合酶会被洗脱参加激发荧光所需的缓冲液，用激光激dNTP DNA发荧光信号，用光学设备完成荧光信号的记录，再通过计算机分析转化为测序结果公司的技术3ABI SOLiD

①待测文库的构建把待测序列打断成很小的片段，并在小片段两端加上不同的接头，构建DNA文库

②与技术的类似，将带接头的固定在磁珠外表，ssDNA EmulsionPCR454EmulsionPCRssDNA进展扩增，并对扩增产物进展端修饰

③连接酶测序体系中参加连接酶、通用测序引物PCR3,DNA和具有，构造的八聚核甘酸在这个八聚核甘酸中，第和第位上的碱基是确定的，3-XXnnnzzzS12并依据种类的不同在第位上加了不同的荧光标记当八聚核甘酸由于第和第位配对而被连接6-812酶连接上时，会发出荧光在记录下荧光信息后，通过化学方法在第和第位之间进展切割，淬灭56荧光信号，以进展下个位置的测序通过这种方法，每次测序的位置都相差五位，即第一次测第和1第位，其次次测第和第位……在测到末尾后，将合成的链变性、洗脱而后用通用测序引物进267展其次轮测序第三代测序技术基于边合成边测序的思想，将待测序列随机打断成小片段并在末端加上3”用末端转移酶在接头末端加上荧光标记用小片段与外表带有寡聚的平板杂交PolyA,Cy3PolyT然后，参加聚合酶和荧光标记的进展合成反响，每一轮反响加一种将未DNA Cy5dNTP DNAdNTPo参与合成的和聚合酶洗脱，检测上一步记录的杂交位置上是否有荧光信号，假设有则说明dNTP DNA该位置上结合了所参加的这种经过不断地重复合成、洗脱、成像、淬灭过程完成测序dNTP传统育种学是通过提高一般协作力和特别协作力来提高杂交种品种产量潜力，现代分子育种学是通9过优良基因的聚合和累积优良基因的互作来提高杂交种产量潜力，你认为这两种观点是否冲突我们应当如何应用这些观点来指导杂交品种育种？不冲突一般协作力指一个纯系自交系亲本与其他假设干个品种〔自交系杂交后，杂种一代在某个数量性状上的平均表现由基因的加性效应打算的一个自交系所包含的有利基因位点越多，其一般协作力越高特别协作力是指两个特定亲本系所组配的杂交种的产量水平，又称为某一特定组合的实测值与其双亲一般协作力得到的推测值之差特别协作力只能在特定的组合中由双亲的等位F1基因间或者非等位基因间的互作而反响出来，是不能遗传的局部我们在杂交品种选育的过程中首先要选择协作力高的两个亲本，尤其是一般协作力要高也就是说具有的优良基因多〕，这样简洁得到强优势的杂种一代另外尽可能选择性状良好并且能互补的两个材料，这样优良基因存在互补并更简洁在杂种一代中累加在选择一般协作力高的同时，我们也要尽可能选择特别协作力高的材料，也就是充分利用双亲间优良基因的互作所以传统育种学中的一般协作力本质上也就是现代分子育种学中的优良基因的聚合，而特别协作力本质上也就是优良基因之间的互作全基因组策略10年，全基因组选择的概念被提出，即估量全基因组上全部标记或单倍型的效应，从而得到基因组2023估量育种值与传统的标记关心选择的最大区分在于，全基因组选择不仅仅依靠于一组显著的分子标记，而是联合分析群体中的全部标记，以进展个体育种值的推测与传统的分子标记关心选择相比，全基因组选择有两大突破，一是基因组定位的双亲群体可以直接应用于育种；二是更适合于改进由效应较小的多基因掌握的数量性状农作物简单性状的分子育种需要操控很多因素，其中包括植物生长、发育和对各种生物和非生物逆境条件的反响通过全基因组策略分子标记关心育种的操作更加简洁，并由此产生革命性影响全基因组策略的分子标记关心育种利用全基因组测序和全基因组分子标记对代表性的或者全部遗传资源和育种材料进展分析，有效地考虑分子育种中面临的各种基因组和环境因素大规模高密度的基因型鉴定和全基因组选择是该策略的两个重要组成局部高通量和准确的表型鉴定和环境测试（）e-typing也是全基因组策略的重要组成局部目前全基因组策略的根本策略包括⑴基于种子的基因型鉴DNA定，简化分子标记关心选择，降低育种本钱、增加规模和提高效率（）选择性基因型鉴定和表型鉴定，2结合混合池分析，捕获和育种相关的大多数重要因素，（）敏捷的基因型鉴定系统（）结合连DNA34锁作图和作图的方法进展标记■性状关联分析［）基于序列进展分子标记开发、等位基因开掘、LD5基因功能争论和分子育种11CRISPR/Cas9最初被觉察是由于它作为细菌的适应性免疫系统，利用引导的核酸酶来剪切外CRISPR-Cas RNA来的基因元件目前为止，在细菌和古生物中一共觉察了三类系统，它们都由基因、非编CRISPR Cas码和一个特别的重复元件构成的（〕阵列组成RNA CRISPRRNA crRNA在利用系统进展基因编辑时，可以被引导至不同目的基因的序列从而编辑不同的目CRISPR/Cas9Cas9的基因此外，利用系统已经在不同的生物体和细胞系中成功进展了基因编辑,在这个过CRISPR/Cas9程中，为了保证基因编辑的最大成功率，通常要依据物种的不同，对要进展优化Cas9CRISPR/Cas9系统通过特异性设计针对目的基因序列个核甘酸大小的引物，可以将特异性地引导至目的基20Cas9因序列，在操作时间上大大缩短设计针对靶基因的引物大约就花费周时间，而目的基因敲除的1-2细胞系在周内即可获得；系统也存在脱靶效应目前为止，科研工作者对其主要缺2-3CRISPR/Cas9点的解决方法是，通过生物信息学推测出多个简洁脱靶的潜在位点，从而在设计过程中避开这sgRNA些潜在脱靶位点请以抗虫棉的研制为例，阐述基因工程育种的一般过程12（）目的基因或的获得获得途径

①依据基因表达产物一蛋白质进展基因克隆

②从基因组1DNA或序列克隆基因；目前使用的棉花抗虫基因的来源包括苏云金芽泡杆菌的基因和胰蛋DNA mRNABt白酶抑制基因（）含有目的基因或的重组质粒的构建构建步骤从原核生物中猎取目的基因的载体并进展2DNA改造，利用限制内切酶将载体切开，并用连接酶把目的基因连接到载体上，获得重组体DNA（）受体材料的选择和再生系统的建立良好的植物基因转化受体系统应满足以下条件高效稳定3的再生力量；受体材料要有较高的遗传稳定性；具有稳定的外植株来源；对筛选剂敏感（）转基因方法确实定和外源基因的转化转化方法包括基因枪法、农杆菌介导法、花粉管通道法4（）转化体的筛选与鉴定为了有效选择出这些真正的转化细胞，必需使用特异性的选择标记基因5进展标记，转化体的鉴定依据检测水平的不同分为、转录水平和翻译水平的鉴定如何全面描DNA13述一个育种方法（如系谱、混合或轮回选择）的流程？（）系谱法，从杂种的第一次分别世代〔单交复交）开头，进展连续性的单株选择，直到选1F2,F1得性状优良而又整齐全都的系统，升入产量比较试验系谱法根本程序、杂种一代［）以组合为小区种植，每小区株自花作物自由授粉，异a F130-50花植物组合间隔离、组合内自由授粉，一般不做选择，按组合混收留种；、杂种二代是猛烈分F1b F2别的世代，也是留意选择的世代，入选的目标株应单株自交留种；、杂种三代按入选的单株c F3F2后代〔株系）为小区分别播种，每小区（）株（）个小区设以淘汰不良株系，优系中选优株51CK,自交，单株留种系内高度全都者可升级鉴定从以后均重复工作，优系中选优株自交直致系F4F3内纯合全都、品种比较试验条件全都、三次重复、设置比照、保护行入选最正确品系、区域e f试验在与品比试验方法相像的根底上，按不同地区多点设置一般由省或省级以上品种审定委员会安排，相应级别种子治理部门组织实施或程序亲本选配，配置组合；点播、组合编号，评定优良组合、淘汰不好组合，拔除假杂种、杂株、劣株，分组合混收，脱粒；按组合点播，确定优良组合，选优良单株，分株收获和脱粒，编号；中选单株点播种成株行，选出优良系统，再从中选择优良单株，分株收获、脱粒；按系统把中选单F2株播成系统，选优良单株，分株收获、脱粒，少量稳定品系，进展产量试验；边试验边选择；稳定品系，进展生产试验，生殖种子，示范推广优点能较早集中精力于优良株系，可准时组织试验、示范、生殖；系统间的亲缘关系格外清楚，便于查源，便于争论缺点中选率低，多基因掌握的性状易丧失；工作繁重（）混合法在自花授粉作物的杂种分别世代，按组合混收种植，不加选择，直到估量杂种后代纯2合百分率到达以上时〔约在）,才开头选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔80%F5-F8优良系统进展升级试验程序亲本选配，配置组合；混合播种，混收，混脱粒；混合播种，混收，混脱粒；混合播种，F2F3混收，混脱粒；混合播种，混收，混脱粒；混合播种，开头选株单收、单脱；入选单株，种成株F4F5行；产量试验，繁种优点早代不选，混收混种，工作简便；与系谱法比，多基因掌握的优良性状不易丧失缺点可能丧失早熟、耐肥、矮杆等类型；单株难选，由于对单株的上下代历史关系不清楚，不能进展比较，优良类型不易确定，评定取舍较难；育种年限较长。