分子育种题库

一、名词解释：

分子育种: 根据育种目标，通过在DNA分子水平上的操作，对植物基因组进行改良（如：引入外源基因和改良内源基因），创造符合人类需求的新性状（如：抗虫、抗病、抗除草剂等），具有新性状的植物，或通过适当的选择和繁殖直接形成一个新品种，或用它作为种质通过杂交育种途径育成一个新品种。

植物育种: 根据育种目标，用育种技术，诱导、创造和重组遗传变异，选育出符合育种目标（高产、优质、抗逆）的在遗传上稳定一致的优良新品种（基因型），并繁殖出足够量的种子或种苗供生产应用。

分子标记辅助育种:利用分子生物学技术，对一个目标性状（如抗病、抗虫）进行分子标记（如RFLP、SSR、RAPD），当分子标记与性状有连锁时，根据分子标记表型从DNA水平上直接选择目标性状。这种高效和精确地选取目标性状的技术称为分子标记辅助育种。

转基因育种：根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经 DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。

基因组：单倍体生物中所含的遗传物质（DNA 或RNA）总和。

基因组学：

启动子：DNA分子上被RNA聚合酶、转录调节因子等，识别并结合，形成转录起始复合物的区域。

终止子： 

内含子：DNA与成熟RNA 间的非对应区域。

外显子：DNA与成熟RNA 间的对应区域。

DNA的变性和复性：

转化体：

转化

1.受体

2.：是指将接受外源目的基因的植物细胞、组织、器官乃至植株。

载体：用于运载外源目的基因的DNA分子

共整合载体系统：是指一个含T-DNA和Vir相容性Ti质粒构成的单质粒系统

双元载体系统：也称反式载体，是指由两个分别含T-DNA和Vir相容性Ti质粒构成的双质粒系统。

Southern杂交：

Northern杂交：

Ti质粒：农杆菌中有一种致瘤质，.简称为Ti 质粒

报告基因：常是一些可起酶学反应的可容易被测定的基因

标记基因：常是抗性基因，如抗菌素基因

T-DNA：在Ti质粒中，有一段DNA序列，它能从农杆菌细胞转移到植物细胞中，并插入在植物染色体中而稳定遗传下去。这一段DNA叫转移DNA，简称T-DNA。 

转基因植物安全性：

遗传标记：可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。

同工酶：是指一个以上基因座位编码的酶的不同形式

分子标记：指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段，它直接反映基因组DNA间的差异。

RFLP：

RAPD：

SSR：

AFLP：

AP-PCR：

SCAR：

ISSR：

STS：

CAPS：

VNTR：

RGA：

遗传图谱：通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图，又称为遗传连锁图。

物理图谱：指利用性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离〔碱基对(bp) 或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)〕的图谱。

比较基因组学：是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科

同线性：是指一个物种某染色体或染色体片段上的两个或多个标记被定位于另一个物种的同源染色体上,  但这些标记间的相对顺序有时有变化。

共线性：则指同源染色体或染色体片段不仅其标记,  而且其标记间排列顺序都是保守的。

基因定位：将具有某一表现型性状的基因（主效/微效）或与该基因相关的标记定位在遗传连锁图或相应的染色体上，称为基因定位

RIL：

NIL：

DH：

QTL：

近等基因系：

连锁累赘：

基因聚合（基因垒集）：

MAS：

BSA分析法：

RACE：

PFGE：

二、简答题：

1.转基因育种包括哪些基本过程？与杂交育种比较，有何优越性？

过程：1）获得有用的目的基因，即基因的克隆；

2）将目的基因插入到植物表达载体中，获得重组载体；

3) 将重组载体通过体外转化等方法导入植物受体细胞；

4) 使获得带有外源目的基因的植物细胞或组织，再生成植株；

5) 带有外源目的基因的再生植株，通过有性杂交和选择，使目的基因能持续地传递下去，育成符合育种目标的转基因品种（或品系）。

优越性：1)有利于种质资源创新；(创新性强）

2)可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择；（预见性强）

3).可以大大提高选择效率；（效率高）

4).缩短育种年限，加快育种进程；(速度快)

5).克服不良性状的连锁表达 。（打破连锁）

6)克服有性杂交的生殖隔离，实现不同物种的基因交流。

2.简述分子标记辅助育种的基本原理，在育种选择中，显示出哪些优点？

优点：排除环境对基因型表达的干扰

3.简述提取细胞DNA的原理和主要过程。

原理：植物 DNA大部分是在染色体中，与组蛋白和非组蛋白结合在一起，细胞内有大量次生代谢物质，提取它，要比细菌和动物中的DNA难.

过程：1）细胞破碎，2）除去蛋白质等物质，3）沉淀DNA，4）纯化。 

4.试述植物转基因育种的主要步骤。

1）、获得有用的目的基因，即基因的克隆；

2）、将目的基因插入到植物表达载体中，获得重组载体；

3）、将重组载体通过体外转化等方法导入植物受体细胞；

4）、使获得带有外源目的基因的植物细胞或组织，再生成植株；

5）、带有外源目的基因的再生植株，通过有性杂交和选择，使目的基因能持续地传递下去，育成符合育种目标的转基因品种（或品系）。

5.克隆植物基因的途径有多条，试举2-3例。

1）、根据基因的功能分离目的基因

2)、根据mRNA特异性分离目的基因

6.什么叫质粒?在分子育种的基因操作中起何作用？

质粒是于染色体外的环状双链DNA分子。

作用：质粒DNA中含有许多基因，其中有不少基因是抗生素基因，可用于区别转化子和非转化子的鉴定，在自然条件下，质粒可从一个细菌转移到另一个细菌。

7.用于基因转化的Ti质粒必须具备那些条件？

1）、植物受伤信号

2）、T-DNA区域

3)、vir区域

4)、农杆菌染色体上的某些基因

5)、标记基因

6）、多克隆位点。

8.基因的转化途径有那些？

1）以借助生物体自身具有DNA转化能力的自然转化，如：农杆菌介导的转化；

2）用人工器具或化学处理将DNA直接导入细胞内或细胞吸收DAN的转化（Direct transformation)，如：基因法、原生质体电击法、PEG处理法、注射法等。

9.获得转基因植物后，如何对转基因植物进行检测？

1)凝胶电泳

2)大分子杂交

3) Southern 检测

4)Northern 检测

5)Western 检测

10.转基因的遗传成分有那些？对受体植物有什么影响？

11.转基因植物及其产品的安全性评价主要包括那些内容？

1)导入的外源基因对受体植物是否有不利影响

2)有关转基因作物释放或使用带来的生态学上的安全性问题。

3)有关毒理学(对人类和其它动物)方面的问题。

12.在植物遗传育种研究中可被利用的遗传标记应具备那些条件？

1）多态性高；

2）表现共显形；

3）对农艺性状影响小；

4）经济方便，容易观察记载。

13.简述RFLP标记的原理和特点。

原理:凡是可以引起酶解位点变异的突变，如点突变（新产生和去除酶切位点）和一段DNA的重新组织（如插入和缺失造成酶切位点间的长度发生变化）等均可导致性等位片段的变化，从而产生RFLP。

特点:1）遍布于整个基因组，数量几乎是无限的；

2）无表型效应，不受发育阶段及器官特异性；

3）共显性，可区分纯合子和杂合子；

4）结果稳定、可靠；

5）DNA需要量大，检测技术繁杂，难以用于大规模的育种实践中。 

14.简述RAPD标记的原理和特点。

原理：任何遗传材料的基因组DNA如果在引物特定结合区域发生了DNA片段的插入、缺失或碱基突变，就有可能导致引物结合位点的分布发生相应的变化，用PCR技术扩增出的目标片段就会出现增加、缺失或发生分子量变化，从而产生RAPD标记

特点：1）不需DNA探针，设计引物也无须知道序列信息；

2）显性遗传（极少数共显性），不能鉴别杂合子和纯合子；

3）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影等技术；

4）DNA样品需要量少，引物价格便宜，成本较低；

5）实验重复性较差，结果可靠性较低。 

6）存在共迁移问题。RAPD的扩增产物在不同个体中出现的相同分子量带，并不能保证这些个体拥有同一条（同源）片段；同时，在胶上看见的一条带也有可能包含了不同的扩增产物，因为所用的凝胶电泳类型（一般为琼脂糖凝胶电泳）只能分开不同分子量大小的片段，而不能分开相同分子量大小的片段，这增加了实验工作的艰巨性。一般讲，出现上述情况，可用1-2种核酸性内切酶对PCR产物进行处理，然后再进行凝胶电泳分析。

15.简述SSR标记的原理和特点。

原理:SSR即微卫星DNA，是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序（motif）串联重复而成的DNA序列，其长度一般较短，广泛分布于基因组的不同位置，如（CA）n、（AT）n、（GGC）n等重复。不同遗传材料重复次数的可变性，导致了SSR长度的高度变异性，这一变异性正是SSR标记产生的基础。尽管微卫星DNA分布于整个基因组的不同位置，但其两端序列多是保守的单拷贝序列，因此可以根据这两端的序列设计一对特异引物，通过PCR技术将其间的核心微卫星DNA序列扩增出来，利用电泳分析技术就可获得其长度多态性

特点:1）数量丰富，广泛分布于整个基因组；

2）具有较多的等位性变异；

3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；

4）实验重复性好，结果可靠；

5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息，因此    其开发有一定困难，费用也较高。 

16.简述AFLP标记的原理和特点。

原理：AFLP 即扩增片段长度多态性，是一种将RFLP与PCR相结合的分子标记，其基本原理是对基因组DNA性酶切片段进行选择性扩增，模板是连接双链人工接头的酶切片段，引物的结合部位是接头以及与之相连的酶切片段中的几个碱基序列。

特点：1）由于AFLP分析可以采用的性内切酶及选择性碱基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无限多的；

2）典型的AFLP分析，每次反应产物的谱带在50-100条之间，所以一次分析可以同时检测到多个座位，且多态性极高；

3）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传；

4）分辨率高，结果可靠；

5）模板DNA用量少，而且对模板浓度的变化不敏感；

6）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵，实验条件要求较高。 

17.分子标记与形态标记、细胞学标记和生化标记相比，有那些优越性？

1）、直接以DNA的形式表现，在生物体的各个组织、各个发育阶段均可检测到，不受季节、环境，不存在表达与否等问题；

2）、数量极多，遍布整个基因组，可检测座位几乎无限；

3）、多态性高，自然界存在许多等位变异，无须人为创造；

4）、表现为中性，不影响目标性状的表达；

5）、许多标记表现为共显性的特点，能区别纯合体和杂合体。

18.分子标记的主要应用有那些。

1)构建分子遗传图谱

2)比较基因组作图

3)基因定位

4)指纹分析

5)图位克隆

6)分子标记辅助选择

7)杂种优势预测等

19.简述构建分子遗传图谱的基本程序。

1)亲本确定 

2)构建遗传作图群体 

3)筛选亲本间具有多态性的标记 

4)检测群体中每个个体的标记型 

5)分析数据，建立连锁群 

6)确定连锁群所属的染色体

20.分子标记辅助选择应具备那些条件？

1)分子标记与目标基因共分离或紧密连锁；

2)分子标记检测容易，重演性好；

3)基本实验手段及计算机统计分析软件。

21.MAS育种时，有那些因素？如何进行改进？   

因素:

1)直接交给育种家使用的PCR为基础的标记还不多，已筛选出的标记在不同遗传背景下不稳定；

2)还缺乏真正意义上的低成本、高效率、操作简便的标记检测体系；

3)部分研究人员的知识结构不合理，植物育种家与分子遗传学家之间的有机结合、相互沟通不够。

.降低成本办法:

1)发展和应用DNA微量快速提取技术， 只要能提取DNA，尽量使用廉价药品；

2)减少PCR反应体积，如从每管25µl，减少到15-10µl；

3)琼脂糖凝胶可反复多次使用，EB染胶观察可在反应管中直接进行；

4)改EB染色为甲烯篮染色，该UV观察为可见光观察，减少人体伤害。

22.MAS育种时，如何提高分子标记的筛选效率?

1）、多重PCR法

2）、相斥相分子标记选择法

3）、选用与目标性状紧密连锁的分子标记

23.简述在大群体范围内应用单目标分子标记辅助选择基本原理和基本步骤。

24.简述利用MAS对目标性状进行回交转育的基本过程和基本程序。

1)、合适分子标记的选择

2)、亲本多态性筛选

3)、目标性状的间接选择

4)、轮回亲本的遗传背景恢复

25.进行MAS育种时，采用那些育种策略?

1）针对质量性状的分子标记辅助选择，主要应用回交育种法；

2）将作物重要农艺性状分析与新品种培育结合起来，QTL分析放在回交高世代进行；

3）在大群体范围内应用单目标分子标记辅助选择4）将MAS与常规育种结合起来

三、论述题：

1.用基因工程的有关技术，将苏芸金芽孢杆菌毒蛋白基因（Bt）导入到棉花中，育成了一个抗虫的棉花品种，你如何在分子水平上检测（验证）这个品种中含有Bt基因和该基因的表达产物。

2.用基因工程的有关技术，将苏芸金芽孢杆菌毒蛋白基因（Bt）导入到棉花中，育成了一个抗虫的棉花品种，Bt基因的作用原理在芽胞形成过程中，可产生伴胞晶体，它由一种或多种蛋白组成，具有高度特异性杀虫活性，这种蛋白通常被称作δ-内毒素（δ-endotoxins）或杀虫结晶蛋白（in-secticidal crysta1 protein，ICP）。ICP通常以原毒素（protoxin）形式存在，当昆虫取食ICP后，原毒素在昆虫的消化道内被活化，转型为毒性多肽分子。活化的ICP与昆虫肠道上皮细胞上的特异性结合蛋白结合，全部或部分嵌合于细胞膜中，使细胞膜产生一些孔道，细胞因渗透平衡遭破坏而破裂。导致昆虫幼虫停止进食，最终死亡。但是目前Bt抗虫棉在应用中存在一些问题，从ICP角度来分析存在那些问题？如何解决这些问题，请提出一些应对的策略。

　现有抗虫棉本身有待改进提高. 　有些地方出现抗虫棉品种退化和抗虫性下降现象. 　抗虫棉种植技术上的问题　抗虫棉品种多、乱、杂的状况依然存在.

　加强对抗虫棉的安全性与生态环境的关注与

监控　加强对抗虫棉的管理. 　抗虫棉的产业化与抗虫杂交棉的利用　正确对待抗虫棉的国外引进和自主研究培育

抗虫棉抗虫范围窄、抗虫强度差

抗虫棉抗性持久性和存在的潜在威胁

抗虫棉对天敌的影响

抗虫棉对人畜的安全性

转基因抗虫棉对其他病虫害的抗性的影响,棉铃虫对转基因抗虫棉的抗性影响. 转基因抗虫棉对刺吸式害虫的影响. 对其他生态环境的影响. 担心转基因作物可能变成有侵害性的杂草. 转基因作物对非靶标生物的影响.转基因作物与野生植物之间的基因交流。

3.基因的分离与鉴定是分子育种应用比较重要的内容，请设计某一作物抗病相关基因的分离与鉴定实验方案（即研究方法）。

4.举例说明MAS技术在作物育种程序如何对单个基因控制的目标性状进行选择。