作物分子育种习题答案

一、名词解释1 作物分子育种: 直接从分子水平上改变某一作物品种基因组成而创造可稳定遗传变异来进行新品种培育的过程，称为作物分子育种。

2 基因组: 一个物种单倍体细胞所含有的整套染色体，物种全部遗传信息的总和，包括核基因组和细胞器基因组。

3 人工染色体: 人工组建的具有染色体功能的DNA分子。

4 功能标记: 称诊断标记，是基于生物功能已知的引起表型变异的基因内部序列多态性位点开发的分子标记。

5 分子设计育种: 利用作物基因组学蛋白质组学和代谢组学的生物数据，借助生物信息学的方法和手段，对整个基因组控制作物重要农艺性状的基因及基因网络进行分子水平上的设计和操作，进而培育作物新品种的过程。

6 基因组学: 研究基因组结构、功能和进化的科学。

7 染色体工程：按照人们预定目标，采用一定的方法和步骤，通过染色体操纵改变生物染色体组成并进而改变其遗传性的过程。

8 物理图谱：用分子生物学方法直接检测DNA标记在染色体上的实际位置绘制成的图谱。

9 序列图谱：以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱。

10 遗传图谱：指基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离。

通常用cM表示（基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率）。

11 转录图谱：以EST为位标，根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱，它是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的分布图，是基因图的雏形。

12 同源：如果两条或多条序列拥有共同祖先，则称它们同源。

13 直系同源：不同物种间，功能相同或相似的序列来源于共同祖先的现象。

14 并系同源：同一物种中，由于基因倍增事件产生相似序列的现象。

15 异同源：指物种间遗传物质平行转移的现象。

16 染色体转导：（染色体介导的基因转移技术）将同特定基因表达有关的染色体或染色体片段转入受体细胞，是该基因得以表达，并能在细胞分裂中一代一代地传递下去，又称染色体转导。

17 序列比对：通过比较生物分子序列，发现它们的相似性，找出序列之间共同的区域，同时辨别序列之间的差异，从而揭示生物序列的功能、结构和进化的信息。

二、填空1国际作物分子育种领域主要争夺的焦点是生物基因资源。

2作物分子育种大致经历了常规育种阶段、生物技术渗透阶段和分子育种阶段。

3TRAP标记是利用生物信息工具和EST数据库信息, 产生目标候选基因区多态性标记。

4将功能标记定位到染色体上，一般有非整倍定位技术、连锁标记技术、FISH技术和电子定位技术。

5基因组学研究应该包括结构基因组学和功能基因组学两方面的内容。

6 基因间存在直系同源、并系同源和异同源三种同源现象。

7作物分子育种大致经历了从常规育种到分子育种再到设计育种的三个历程。

8 SRAP标记是利用独特的引物设计对ORFs进行扩增,上游引物长17bp，下游引物长18bp。

9染色体微切割常用的两种方法是细玻璃针切割法和显微激光切割法。

10作物基因组包括核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三部分。

11转基因作物外源DNA整合位点是随机的，但多发生在同源系列区和高度重复序列区。

三、选择题1分子标记可以位于：（ ABCD）A 内含子区B 外显子区C 重复区D 5’UTR2 针对外显子扩增的功能标记有：（ BD ）A ISAPB STSC PRAPD RGA3一个基因结构中，变异较大的是：（ ACD）A内含子区 B外显子区 C 3’UTR D 5’UTR4以下是禾本科作物比较基因组数据库的是：（D）A NCBIB TrEMBLC CATHD Gramene5使用农杆菌转化法整合外源基因获得的拷贝数：（BC）A 较多B 较少C 一般单拷贝 D一般多拷贝6以下基因具有抗虫功能的有：（ BC）A PEPCase基因B vip基因C Bt基因D phy基因7可以用来进行染色体物理图谱绘制的技术有：（BCD ）A RE技术B YAC重叠群技术C STS标志技术D FISH技术8染色体工程操纵的水平有：（ABC）A 染色体片段水平B 染色体水平C 染色体组水平D 基因水平9引物设计时应考虑的因素有：（ ABD）A 引物长度B 发夹结构C 浓度D GC含量10在比对结果的query序列中用小写字母代表：（ D）A插入序列 B 短重复序列C缺失序列 D LCR11 Cre/lox定位重组系统可以使两个loxP位点之间的序列发生：（ACD）A缺失 B 重复 C 特异重组 D 倒位12针对启动子扩增的功能标记有：（ C）A ISAPB STSC PRAPD RGA13一个基因结构中，相对保守的是：（ B）A内含子区 B 外显子区 C 3’UTR D 5’UTR14以下是作物基因组数据库的是：（A）A GrainGenesB TrEMBLC CATHD Gramene15使用基因枪转化法整合外源基因获得的拷贝数：（AC）A较多B较少C一般单拷贝D一般多拷贝16以下基因具有增产功能的有：（ A）A PEPCase基因B vip基因C Bt基因D phy基因17 可以用来确认基因功能的实验技术有：（BCD）A瞬时表达技术 B 基因敲除技术 C 反义RNA技术 D 转座子插入突变技术18作物染色体最基本的组成元件有：（ABD）A CENB TELC BACD ARS19以下属于核酸序列数据库的有：（BD）A SWISS-PROTB GenBankC PIRD EMBL四、问答题1、如何开发一个STS功能标记？(1)获得某一已知功能的基因序列。

(2)同源序列或等位基因比较获得变异区序列。

(3)针对变异区设计引物。

(4) 特异扩增。

(5)图谱分析，差异条带寻找UniGene 数据库2、无标记基因转基因作物获得技术有哪些？(1)共转化法剔除转基因植株中道德选择标记，基因枪共转化法、农杆菌共转化法。

(2)MAT载体系统剔除转基因植株中的选择标记。

(3)定位重组系统剔除转基因植株中的选择标记。

(4)转座子再定位系统剔除转基因植株中的选择标记。

(5)同源重组作用剔除转基因植株中的选择标记。

3分子设计育种的基本技术有哪些？一是选择优良基因进行DNA标记，进行分子标记辅助选择；二是用转基因方法，导入优良性状的基因；三是通过计算机技术进行分子设计，提出分子育种的最佳策略和技术途径。

4简述bt基因类型及抗虫谱。

CryⅠ:鳞翅目 CryⅡ:鳞翅目和双翅目 CryⅢ:鞘翅目 CryⅣ:双翅目CryⅤ:鳞翅目和鞘翅目PS17a(CryⅤ):线虫 PS52A1(CryⅥ):线虫 PS140E2: 膜翅目5作物核基因组结构有哪些特点？(1)由多条染色体组成，以染色质形态存于核内。

(2)遗传物质含量差异最大。

1000多倍。

(3)无操纵子结构，基因以基因家族形式出现。

(4)非编码区多于编码区。

(5)基因不连续，为断裂基因。

(6)转录物为单顺反子。

(7)多个复制起点。

(8)符合孟德尔规律6如何将功能标记定位到染色体上？(1)非整倍体定位技术：即用功能标记的特异引物对相应非整倍体物种基因组进行扩增分析，若哪一条染色体或染色体臂未被扩增出目标条带，则标记被定位在该染色体或染色体臂上。

(2)连锁标记技术：即寻找与功能标记紧密连锁的分子标记，计算重组率，将功能标记定位在连锁图谱上。

一般所用分子标记是SSR标记。

(3)FISH技术：即用功能标记扩增得到的序列作探针，与基因组染色体进行荧光原位杂交，有杂交信号的染色体即是定位到的染色体。

(4)电子定位技术：利用生物信息学和公用生物数据库工具进行查询、分析功能标记的染色体图谱位置。

7开展分子设计育种的基本条件有哪些？(1)高密度分子遗传图谱和高效的分子标记检测技术。

(2)对重要基因／QTLs的定位与功能有足够的了解。

(3)建立并完善可供分子设计育种利用的遗传信息数据库。

(4)开发并完善进行作物设计育种模拟研究的统计分析方法及相关软件，用于开展作物新品种定向创制的模拟研究。

(5)掌握可用于设计育种的种质资源与育种中间材料8简述抗虫基因有哪些类别？(1)从微生物分离出的杀虫晶体蛋白基因：Bt。

(2)从植物分离出的昆虫蛋白酶抑制剂基因：PI和豇豆胰蛋白酶抑制剂基因cpti。

(3)植物凝集素基因：lectin gene9要想成功地设计某一基因的特异引物，需要考虑哪些因素？(1)引物长度（primer length）， (2)产物长度（product length），(3)序列Tm值 (melting temperature)， (4)ΔG值(internal stability)，(5)引物二聚体及发夹结构（duplex formation and hairpin）， (6)错误引发位点（false priming site），(7)引物及产物GC含量（composition），有时还要对引物进行修饰，如增加限制酶切点，引进突变等。

10、引物设计的原则首先引物要跟模板紧密结合；其次引物与引物之间不能有稳定的二聚体或发夹结构存在；最后引物不能在别的非目的位点引起高效DNA聚合反应(即错配)。

11作物分子育种研究内容分子标记与基因作图；基因克隆定位；载体构建与基因重组；遗传转化与筛选；基因表达与调控；生物信息学与功能基因组学；分子设计育种12、试验确认基因：基因克隆、基因敲除、基因超表达、反义RNA技术、RNAi、转座子插入突变。

核酸序列数据库：DDBJ、EMBL、GenBank 蛋白质序列：SWISS-PROT、PIR 作物基因组数据库：GrainGenens 禾本科比较基因组数据库：Gramene13、蛋白酶抑制剂分类及抗虫谱：（1）丝氨酸类蛋白酶抑制剂：豇豆胰蛋白酶抑制剂CpTI；鞘、鳞、直翅目；马铃薯蛋白酶抑制剂Pi，抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶；鳞、直翅目；（2）巯基蛋白酶抑制剂Ori：水稻巯基蛋白酶抑制剂CO-1；鞘、同翅目；（3）金属蛋白酶抑制剂.14.功能标记特点：（1）优点：共显性标记系统；多态性强；DNA需要量少；简单且花费少；标记分布均匀（2）缺点：若未利用扩增区域序列的任何信息，则产生的标记是随机分布的，严格地说，不是功能标记。

若针对某一特定基因设计SRAP引物，则标记为功能标记15、遗传图谱缺陷：分辨率有限，精确性不够。