華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳育種展業(yè)博士資格考試題庫(kù)整理-2018.doc

博士資格考試試題1試述高通量基因型分析的含義及其在遺傳研究中的作用。高通量基因型分析就是使用基因芯片及新一代測(cè)序技術(shù)發(fā)掘序列多態(tài)性（主要是SNP標(biāo)記），目前SNP主要以三種形式存在，轉(zhuǎn)換、顛換、及插入缺失。在遺傳研究中的作用：（1）利用高通量基因型分析來(lái)迅速構(gòu)建高密度的遺傳連鎖圖譜，較常規(guī)的基于PCR的標(biāo)記分析通量更高，更省時(shí)省力。在遺傳圖譜構(gòu)建中高通量的基因分型方法可以更精準(zhǔn)地檢測(cè)出群體中的重組事件并確定重組斷點(diǎn)，最終提高遺傳圖譜的分辨率，有利于更加精準(zhǔn)的定位QTLs。（2）在基于自然群體的全基因組關(guān)聯(lián)分析中，高通量的SNP技術(shù)更加能顯示其通量高，省時(shí)省力的優(yōu)勢(shì)，也只有高通量的基因型分析產(chǎn)生的大批量分子標(biāo)記才能適合全基因組關(guān)聯(lián)分析。（3）更方便構(gòu)建材料的DNA指紋圖譜分析，用于品種的系譜來(lái)源研究及純度分析2.請(qǐng)您簡(jiǎn)述（1）農(nóng)作物群體改良的原理 （2）自花授粉作物群體改良的方法 （3）如何利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段提高群體改良的效率 農(nóng)作物群體改良的原理：在一個(gè)完全隨機(jī)交配的群體內(nèi)，如果沒(méi)有其他因素（如選擇、突變等）干擾時(shí)，基因與基因型頻率保存恒定，各世代不變，這是基因平衡定律。群體改良即不斷的通過(guò)人為選擇，打破群體基因和基因型的平衡，不斷提高改良群體內(nèi)人類所需基因及基因型的頻率。選擇和重組是群體進(jìn)化的主要?jiǎng)恿?。自花授粉作物群體改良的關(guān)鍵在于使其異交化，在合成基礎(chǔ)群體時(shí)導(dǎo)入雄性不育基因，建立異交群體的方法是首先用雜交、回交法把隱形雄性核不育基因?qū)肴后w中的每個(gè)品系，然后再把回交獲得的品系的種子等量混合在隔離區(qū)種植。由于只收獲雄性不育株的種子，因此高水平的隱性雄性不育特性將繼續(xù)保留在群體中。每一代選擇優(yōu)良的雄性不育株，以該改良群體作為第二輪改良的基礎(chǔ)群體，重復(fù)這個(gè)過(guò)程?，F(xiàn)在生物技術(shù)可以采用分子標(biāo)記輔助選擇來(lái)提高群體改良的效率，前提是我們通過(guò)QTL定位等獲取某些性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，然后可以用分子標(biāo)記對(duì)基礎(chǔ)群體中的每一個(gè)株系進(jìn)行選擇，通過(guò)分子標(biāo)記選擇具有我們需要的優(yōu)良等位基因的株系混合作為基礎(chǔ)群體進(jìn)行群體改良。其次在每一代的選擇中我們都可以通過(guò)分子標(biāo)記在苗期進(jìn)行選擇，選擇具有優(yōu)良等位基因的單株進(jìn)行群體改良，縮小群體及減少工作量。最理想的狀態(tài)是通過(guò)對(duì)所有性狀的分子機(jī)制的理解，進(jìn)行全基因組輔助的分子設(shè)計(jì)育種，做到定向、高效、精準(zhǔn)育種。3.如何利用生物技術(shù)和基因組學(xué)研究的成果克服傳統(tǒng)育種方法的缺陷 傳統(tǒng)育種存在的缺陷：（1）種間農(nóng)藝性狀的轉(zhuǎn)移容易受到種間生殖隔離的限制；（2）通過(guò)雜交進(jìn)行轉(zhuǎn)移優(yōu)良基因的時(shí)候，容易受到連鎖累贅的影響；（3）優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移成功與否依賴于表型的鑒定，受到環(huán)境的影響大轉(zhuǎn)基因育種：轉(zhuǎn)基因技術(shù)可針對(duì)目標(biāo)性狀精確改良，不僅省時(shí)而且可打破物種的界限，充分利用遺傳資源分子標(biāo)記輔助選擇育種：我們通過(guò)QTL定位等獲取某些性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，然后可以用分子標(biāo)記對(duì)基礎(chǔ)群體中的每一個(gè)株系進(jìn)行選擇，通過(guò)分子標(biāo)記選擇具有我們需要的優(yōu)良等位基因的株系混合作為基礎(chǔ)群體進(jìn)行群體改良。其次在每一代的選擇中我們都可以通過(guò)分子標(biāo)記在苗期進(jìn)行選擇，選擇具有優(yōu)良等位基因的單株進(jìn)行群體改良，縮小群體及減少工作量。最理想的狀態(tài)是通過(guò)對(duì)所有性狀的分子機(jī)制的理解，進(jìn)行全基因組輔助的分子設(shè)計(jì)育種，做到定向、高效、精準(zhǔn)育種。分子設(shè)計(jì)育種：在分子標(biāo)記輔助育種的基礎(chǔ)上，隨著近年來(lái)大量基因組序列數(shù)據(jù)、高通量基因型和植物表型鑒定技術(shù)的發(fā)展，眾多重要性狀功能基因的發(fā)掘，以及對(duì)分子標(biāo)記與目標(biāo)性狀關(guān)系的深入了解進(jìn)一步催生了設(shè)計(jì)育種的概念，即育種家可以根據(jù)需要，在電腦上進(jìn)行模擬，從而設(shè)計(jì)出理想基因型的品種。分子設(shè)計(jì)育種在新基因挖掘、定向引入改良目標(biāo)性狀、創(chuàng)制新種質(zhì)材料、改造親本材料、縮短育種年限、提高選擇準(zhǔn)確度、提高雜種優(yōu)勢(shì)利用率等方面具有傳統(tǒng)育種方法不可比擬的優(yōu)越性。4.關(guān)聯(lián)分析的原理，常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法，在作物育種中的應(yīng)用。關(guān)聯(lián)分析的原理：關(guān)聯(lián)分析以連鎖不平衡為基礎(chǔ)鑒定某一群體內(nèi)性狀與遺傳標(biāo)記或候選基因間的關(guān)系。連鎖不平衡是不同基因座位上等位基因的非隨機(jī)組合。當(dāng)位于某一座位的特定等位基因與同一條染色體另一座位的某一等位基因同時(shí)出現(xiàn)的幾率大于群體中因隨機(jī)分布而使兩個(gè)等位基因同時(shí)出現(xiàn)的幾率時(shí)，就稱這兩個(gè)座位處于LD狀態(tài)。關(guān)聯(lián)分析的基本步驟：群體選擇估算群體結(jié)構(gòu)性狀考察多態(tài)性檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析影響關(guān)聯(lián)分析的因素（1）標(biāo)記數(shù)量，在全基因組掃描中,用標(biāo)記對(duì)目標(biāo)性狀表型變異有貢獻(xiàn)的所有座位進(jìn)行掃描,需要大量分子標(biāo)記。解決辦法：1利用LD 程度高的群體進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析, 可減少使用的標(biāo)記數(shù)量。2連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合，根據(jù)連鎖分析的結(jié)果，選擇效應(yīng)值比較大的QTL位點(diǎn)，利用更多的標(biāo)記對(duì)自然群體進(jìn)行LD 分析，對(duì)目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)定位，然后根據(jù)已知基因組的信息選擇適當(dāng)?shù)暮蜻x基因進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。（2）群體結(jié)構(gòu)，指的是一個(gè)群體內(nèi)存在多個(gè)亞群。亞群的混合使整個(gè)群體的LD強(qiáng)度增強(qiáng),可能導(dǎo)致不連鎖的多態(tài)性基因位點(diǎn)與性狀的關(guān)聯(lián),從而得出假陽(yáng)性結(jié)果。解決辦法：利用大量的不連鎖、隨機(jī)分別的SSR或RFLP標(biāo)記對(duì)群體進(jìn)行分析，再用統(tǒng)計(jì)方法消除群體結(jié)構(gòu)和假陽(yáng)性（3）LD 衰減距離，LD 衰減距離越小，用更多的分子標(biāo)記分析關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)用：（1）關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行功能基因的驗(yàn)證，對(duì)那些很難通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化驗(yàn)證基因功能的基因位點(diǎn)，（2）關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行功能標(biāo)記的開(kāi)發(fā)，從而用于標(biāo)記輔助選擇。開(kāi)發(fā)過(guò)程：在多個(gè)材料中對(duì)目標(biāo)性狀進(jìn)行調(diào)查，對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行序列分析，結(jié)合性狀和基因序列信息進(jìn)行基于連鎖不平衡的關(guān)聯(lián)分析，開(kāi)發(fā)最優(yōu)等位基因的功能標(biāo)記（3）關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行數(shù)量性狀的研究，全基因組關(guān)聯(lián)分析可定位到更多的QTLs，候選基因關(guān)聯(lián)分析可用于尋找最優(yōu)的等位基因型關(guān)聯(lián)分析優(yōu)點(diǎn)：（與連鎖分析相比）（1）花費(fèi)的時(shí)間少,一般以現(xiàn)有的自然群體為材料，無(wú)需構(gòu)建專門(mén)的作圖群體。（2）廣度大，可以同時(shí)檢測(cè)同一座位的多個(gè)等位基因。（3）精度高，可達(dá)到單基因的水平5.列舉一種生物技術(shù)在抗病和抗逆育種中的應(yīng)用。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物抗病及抗逆育種中的應(yīng)用非常有效且很廣泛。以下主要以抗病和抗蟲(chóng)育種為例。轉(zhuǎn)基因可以有效利用該物種中克隆得到的抗病和抗蟲(chóng)基因，也可以是該物種不存在的而在其他物種中存在的抗病基因。我們通過(guò)圖位克隆或者反向遺傳學(xué)得到了某物種的抗病基因，可以直接將其通過(guò)轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移到主栽的感病品種中，特定的轉(zhuǎn)移某一個(gè)基因，不存在回交育種過(guò)程中的連鎖累贅，不改變?cè)撝髟云贩N的其他優(yōu)良性狀。比如目前利用做多的來(lái)自蘇云金芽孢桿菌中的Bt蛋白，目前在棉花水稻抗蟲(chóng)育種中都得到了較好的利用，在我國(guó)轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉成功的防治了棉鈴蟲(chóng)等鱗翅目害蟲(chóng)，水稻中也得到了轉(zhuǎn)Bt基因水稻，具有較好的抗蟲(chóng)性，在2009年獲得安全證書(shū)。6簡(jiǎn)述一種基于轉(zhuǎn)錄本分析植物基因表達(dá)的技術(shù)及其原理和應(yīng)用目前較常用的為RNA-seq技術(shù)即轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，就是把mRNA，smallRNA和NONcoding RNA用高通量測(cè)序技術(shù)把它們的序列測(cè)出來(lái)，以反映出它們的表達(dá)水平。原理：提取總RNA，將所需的RNA純化出來(lái)并進(jìn)行片段化，隨后反轉(zhuǎn)錄成cDNA，并在cDNA片段兩端加上測(cè)序接頭和引物，獲得cDNA文庫(kù)，用第二代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行高通量測(cè)序。如果有參考基因組，將測(cè)序后得到的reads直接與參考基因組比對(duì)，最終計(jì)算得每個(gè)基因的RPKM值；如果沒(méi)有參考基因組，先組裝轉(zhuǎn)錄組，然后再與組裝的轉(zhuǎn)錄組比對(duì)得到每個(gè)轉(zhuǎn)錄子的RPKM值（RPKM即每百萬(wàn)reads中比對(duì)到平均1Kb的基因（轉(zhuǎn)錄子）上的read個(gè)數(shù)）此值的大小即為基因（轉(zhuǎn)錄子）的表達(dá)豐度。應(yīng)用：（1）轉(zhuǎn)錄本結(jié)構(gòu)研究：可極大地豐富基因注釋的很多方面，包括5/3邊界鑒定、UTRs區(qū)域鑒定以及新的轉(zhuǎn)錄區(qū)域鑒定，可變剪切的鑒定（2）發(fā)現(xiàn)序列差異：如融合基因鑒定、編碼序列多態(tài)性研究（3）基因表達(dá)水平研究：相比傳統(tǒng)的基因芯片技術(shù)，RNA-seq技術(shù)能更準(zhǔn)確的確定細(xì)胞中RNA的表達(dá)水平。7簡(jiǎn)述一種基于蛋白質(zhì)水平分析植物基因表達(dá)的方法技術(shù)原理及應(yīng)用。常用的方法有雙向凝膠電泳聯(lián)合質(zhì)譜方法、鳥(niǎo)槍法LC-MS質(zhì)譜鑒定、抗體芯片方法等。雙向凝膠電泳聯(lián)合質(zhì)譜的原理是：第一向根據(jù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)不同用等電聚焦分離，第二向則按分子量的不同用SDS- PAGE分離，把復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物中的蛋白質(zhì)在二維平面上分開(kāi)。凝膠染色后可以利用圖像分析系統(tǒng)成像，然后通過(guò)分析軟件對(duì)蛋白質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定量分析，并且對(duì)感興趣的蛋白質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定位。通過(guò)專門(mén)的蛋白質(zhì)點(diǎn)切割系統(tǒng)，可以將蛋白質(zhì)點(diǎn)所在的膠區(qū)域進(jìn)行精確切割。接著對(duì)膠中蛋白質(zhì)進(jìn)行酶切消化，酶切后的消化物經(jīng)脫鹽/濃縮處理后就可以通過(guò)點(diǎn)樣系統(tǒng)將蛋白質(zhì)點(diǎn)樣到特定的材料的表面（MALDI-TOF）。最后這些蛋白質(zhì)就可以在質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)行分析，從而得到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù)，通過(guò)與已有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)確定候選蛋白。鳥(niǎo)槍法LC-MS質(zhì)譜鑒定的基本原理是：蛋白質(zhì)混合物經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單或不經(jīng)過(guò)SDS-PAGE分離就被酶切消化成肽段混合物，肽段混合物經(jīng)過(guò)高效液相色譜分離形成較簡(jiǎn)單的組分，然后將其導(dǎo)入高分辨率質(zhì)譜儀中進(jìn)行質(zhì)量分析。肽段在質(zhì)譜儀中經(jīng)離子化后，帶上一定量的電荷，通過(guò)質(zhì)量分析器的分析，可檢測(cè)個(gè)肽段的質(zhì)量與電荷的比值。通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)匹配進(jìn)行肽段鑒定，最后再?gòu)蔫b定的肽段推導(dǎo)可能的蛋白?？贵w芯片方法：抗體芯片是蛋白芯片的一種，它的基因原理是首先制備目標(biāo)蛋白的特異性的抗體，將不同的蛋白樣品用熒光分子標(biāo)記，再與抗體芯片雜交，雜交信號(hào)強(qiáng)弱反應(yīng)了蛋白的表達(dá)水品高低。這三種技術(shù)可用于分析作物的不同品種，或不同生理、病理?xiàng)l件下蛋白組的表達(dá)差異，有助于鑒定出影響作物品質(zhì)、抗逆性、產(chǎn)量等性狀的重要蛋白質(zhì)。8列舉三種常用的第二代測(cè)序技術(shù)平臺(tái)，簡(jiǎn)述其基本原理及其在作物遺傳育種技術(shù)中的應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)后，以Roche公司的454技術(shù)、Illumina公司的Solexa技術(shù)和ABI公司的SOLiD技術(shù)為標(biāo)志的第二代測(cè)序技術(shù)誕生了。（1）454技術(shù)原理 待測(cè)DNA文庫(kù)的構(gòu)建。把待測(cè)序列用噴霧法(nebulization)打斷成300-800 bp的小片段并在小片段兩端加上不同的接頭，構(gòu)建單鏈DNA(ssDNA)文庫(kù)。Emulsion PCR。將這些ssDNA與磁珠在一起孵育、退火，由于磁珠表面含有與接頭互補(bǔ)的寡聚核苷酸序列，因此ssDNA會(huì)特異地連接到磁珠上。同時(shí)孵育體系中含有PCR反應(yīng)試劑，因此可以保證每一個(gè)與磁珠結(jié)合的小片段都會(huì)在各自的孵育體系內(nèi)獨(dú)立擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物仍可以結(jié)合到磁珠上。反應(yīng)完成后，破壞孵育體系并富集帶有DNA的磁珠。經(jīng)過(guò)擴(kuò)增反應(yīng)，每一個(gè)小片段都將被擴(kuò)增大約100萬(wàn)倍，從而達(dá)到下一步測(cè)序反應(yīng)所需的模板量。測(cè)序。預(yù)先用Bacillus stearothermophilus聚合酶和單鏈結(jié)合蛋白處理帶有DNA的磁珠，然后將磁珠放置在PTP平板上，PTP板上含有很多直徑約為44m的小孔。測(cè)序反應(yīng)采用焦磷酸測(cè)序法，將一種含有比PTP板上小孔直徑更小的磁珠放入小孔，啟動(dòng)測(cè)序反應(yīng)。測(cè)序反應(yīng)以磁珠上大量擴(kuò)增的ssDNA為模板，每次反應(yīng)加入一種dNTP進(jìn)行合成反應(yīng)。如果這種dNTP能與待測(cè)序列配對(duì)，則會(huì)在合成后釋放焦磷酸基團(tuán)。釋放的焦磷酸基團(tuán)會(huì)與反應(yīng)體系中的ATP硫酸化酶反應(yīng)形成ATP。生成的ATP和熒光素酶共同氧化反應(yīng)體系中的熒光素分子并發(fā)出熒光。測(cè)序反應(yīng)產(chǎn)生的熒光信號(hào)由放置在PTP板另一側(cè)的CCD照相機(jī)記錄，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析轉(zhuǎn)換為測(cè)序結(jié)果。由于每種dNTP在反應(yīng)中產(chǎn)生的熒光顏色不同，因此可以根據(jù)熒光的顏色來(lái)確定被測(cè)分子的序列。（2）Illumina公司的Solexa技術(shù)待測(cè)DNA文庫(kù)的構(gòu)建把待測(cè)序列打斷成200-500 bp的小片段，并在小片段兩端加上不同的接頭，建ssDNA文庫(kù)。這些ssDNA隨機(jī)地附著在流動(dòng)槽表面的channel上向反應(yīng)體系中添加未標(biāo)記的核苷酸和酶，進(jìn)行Bridge PCR擴(kuò)增反應(yīng)。經(jīng)擴(kuò)增將橋型ssDNA擴(kuò)增成橋型dsDNA。將橋型dsDNA變性成ssDNA，繼續(xù)擴(kuò)增。經(jīng)過(guò)不斷的擴(kuò)增變性循環(huán)，每一種ssDNA都在各自的位置達(dá)到能支持下一步測(cè)序反應(yīng)所需信號(hào)強(qiáng)度的模板量。測(cè)序方法采用邊合成邊測(cè)序的方法（SBS）。向反應(yīng)體系中同時(shí)添加DNA聚合酶、接頭引物和帶有堿基特異熒光標(biāo)記的4種dNTP。由于這些dNTP的3羥基被化學(xué)方法保護(hù)，因而每輪合成反應(yīng)都只能添加一個(gè)dNTP。在dNTP被添加到合成鏈上后，所有未使用的游離dNTP和DNA聚合酶會(huì)被洗脫。加入激發(fā)熒光所需的緩沖液，用激光激發(fā)熒光信號(hào)，用光學(xué)設(shè)備完成熒光信號(hào)的記錄，再通過(guò)計(jì)算機(jī)分析轉(zhuǎn)化為測(cè)序結(jié)果。（3）ABI公司的SOLiD技術(shù)待測(cè)DNA文庫(kù)的構(gòu)建 把待測(cè)序列打斷成很小的片段，并在小片段兩端加上不同的接頭，構(gòu)建ssDNA文庫(kù)。Emulsion PCR。與454技術(shù)的Emulsion PCR類似，將帶接頭的ssDNA固定在磁珠表面，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，并對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行3端修飾。連接酶測(cè)序。體系中加入DNA連接酶、通用測(cè)序引物和具有3-XXnnnzzz-5結(jié)構(gòu)的八聚核苷酸。在這個(gè)八聚核苷酸中，第1和第2位上的堿基是確定的，并根據(jù)種類的不同在第6-8位上加了不同的熒光標(biāo)記。當(dāng)八聚核苷酸由于第1和第2位配對(duì)而被連接酶連接上時(shí)，會(huì)發(fā)出熒光。在記錄下熒光信息后，通過(guò)化學(xué)方法在第5和第6位之間進(jìn)行切割，淬滅熒光信號(hào)，以進(jìn)行下個(gè)位置的測(cè)序。通過(guò)這種方法，每次測(cè)序的位置都相差五位，即第一次測(cè)第1和第2位，第二次測(cè)第6和第7位在測(cè)到末尾后，將新合成的鏈變性、洗脫。而后用通用測(cè)序引物進(jìn)行第二輪測(cè)序。第三代測(cè)序技術(shù)：基于邊合成邊測(cè)序的思想，將待測(cè)序列隨機(jī)打斷成小片段并在3末端加上Poly(A)，用末端轉(zhuǎn)移酶在接頭末端加上Cy3熒光標(biāo)記。用小片段與表面帶有寡聚Poly(T)的平板雜交。然后，加入DNA聚合酶和Cy5熒光標(biāo)記的dNTP進(jìn)行DNA合成反應(yīng)，每一輪反應(yīng)加一種dNTP。將未參與合成的dNTP和DNA聚合酶洗脫，檢測(cè)上一步記錄的雜交位置上是否有熒光信號(hào)，如果有則說(shuō)明該位置上結(jié)合了所加入的這種dNTP。經(jīng)過(guò)不斷地重復(fù)合成、洗脫、成像、淬滅過(guò)程完成測(cè)序。9傳統(tǒng)育種學(xué)是通過(guò)提高一般配合力和特殊配合力來(lái)提高雜交種品種產(chǎn)量潛力，現(xiàn)代分子育種學(xué)是通過(guò)優(yōu)良基因的聚合和累積優(yōu)良基因的互作來(lái)提高雜交種產(chǎn)量潛力，你認(rèn)為這兩種觀點(diǎn)是否矛盾？我們應(yīng)該如何應(yīng)用這些觀點(diǎn)來(lái)指導(dǎo)雜交品種育種？不矛盾。一般配合力指一個(gè)純系（自交系）親本與其他若干個(gè)品種（自交系）雜交后，雜種一代在某個(gè)數(shù)量性狀上的平均表現(xiàn)。由基因的加性效應(yīng)決定的。一個(gè)自交系所包含的有利基因位點(diǎn)越多，其一般配合力越高。特殊配合力是指兩個(gè)特定親本系所組配的雜交種的產(chǎn)量水平，又稱為某一特定組合F1的實(shí)測(cè)值與其雙親一般配合力得到的預(yù)測(cè)值之差。特殊配合力只能在特定的組合中由雙親的等位基因間或者非等位基因間的互作而反應(yīng)出來(lái)，是不能遺傳的部分。我們?cè)陔s交品種選育的過(guò)程中首先要選擇配合力高的兩個(gè)親本，尤其是一般配合力要高（也就是說(shuō)具有的優(yōu)良基因多），這樣容易得到強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜種一代。另外盡可能選擇性狀良好并且能互補(bǔ)的兩個(gè)材料，這樣優(yōu)良基因存在互補(bǔ)并更容易在雜種一代中累加。在選擇一般配合力高的同時(shí)，我們也要盡可能選擇特殊配合力高的材料，也就是充分利用雙親間優(yōu)良基因的互作。所以傳統(tǒng)育種學(xué)中的一般配合力本質(zhì)上也就是現(xiàn)代分子育種學(xué)中的優(yōu)良基因的聚合，而特殊配合力本質(zhì)上也就是優(yōu)良基因之間的互作。10 全基因組策略2001年，全基因組選擇的概念被提出，即估計(jì)全基因組上所有標(biāo)記或單倍型的效應(yīng)，從而得到基因組估計(jì)育種值。與傳統(tǒng)的標(biāo)記輔助選擇的最大區(qū)別在于，全基因組選擇不僅僅依賴于一組顯著的分子標(biāo)記，而是聯(lián)合分析群體中的所有標(biāo)記，以進(jìn)行個(gè)體育種值的預(yù)測(cè)。與傳統(tǒng)的分子標(biāo)記輔助選擇相比，全基因組選擇有兩大突破，一是基因組定位的雙親群體可以直接應(yīng)用于育種；二是更適合于改良由效應(yīng)較小的多基因控制的數(shù)量性狀。農(nóng)作物復(fù)雜性狀的分子育種需要操控許多因素，其中包括植物生長(zhǎng)、發(fā)育和對(duì)各種生物和非生物逆境條件的反應(yīng)。通過(guò)全基因組策略分子標(biāo)記輔助育種的操作更加容易，并由此產(chǎn)生革命性影響。全基因組策略的分子標(biāo)記輔助育種利用全基因組測(cè)序和全基因組分子標(biāo)記對(duì)代表性的或者全部遺傳資源和育種材料進(jìn)行分析，有效地考慮分子育種中面臨的各種基因組和環(huán)境因素。大規(guī)模高密度的基因型鑒定和全基因組選擇是該策略的兩個(gè)重要組成部分。高通量和精確的表型鑒定和環(huán)境測(cè)試（e-typing）也是全基因組策略的重要組成部分。目前全基因組策略的基本策略包括（1）基于種子DNA的基因型鑒定，簡(jiǎn)化分子標(biāo)記輔助選擇，降低育種成本、增加規(guī)模和提高效率（2）選擇性基因型鑒定和表型鑒定，結(jié)合DNA混合池分析，捕獲和育種相關(guān)的大多數(shù)重要因素，（3）靈活的基因型鑒定系統(tǒng)（4）結(jié)合連鎖作圖和LD作圖的方法進(jìn)行標(biāo)記-性狀關(guān)聯(lián)分析（5）基于序列進(jìn)行分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)、等位基因發(fā)掘、基因功能研究和分子育種。11 CRISPR/Cas9CRISPR-Cas最初被發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樗鳛榧?xì)菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，利用RNA引導(dǎo)的核酸酶來(lái)剪切外來(lái)的基因元件。目前為止，在細(xì)菌和古生物中一共發(fā)現(xiàn)了三類CRISPR系統(tǒng)，它們都由Cas基因、非編碼RNA和一個(gè)特殊的重復(fù)元件構(gòu)成的CRISPR RNA（crRNA）陣列組成。在利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)進(jìn)行基因編輯時(shí)，Cas9可以被引導(dǎo)至不同目的基因的序列從而編輯不同的目的基因。此外，利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)已經(jīng)在不同的生物體和細(xì)胞系中成功進(jìn)行了基因編輯，在這個(gè)過(guò)程中，為了保證基因編輯的最大成功率，通常要根據(jù)物種的不同，對(duì)Cas9要進(jìn)行優(yōu)化。CRISPR/Cas9系統(tǒng)通過(guò)特異性設(shè)計(jì)針對(duì)目的基因序列20個(gè)核苷酸大小的引物，可以將Cas9特異性地引導(dǎo)至目的基因序列，在操作時(shí)間上大大縮短。設(shè)計(jì)針對(duì)靶基因的引物大約就花費(fèi)1-2周時(shí)間，而目的基因敲除的細(xì)胞系在2-3周內(nèi)即可獲得；CRISPR/Cas9系統(tǒng)也存在脫靶效應(yīng)。目前為止，科研工作者對(duì)其主要缺點(diǎn)的解決辦法是，通過(guò)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)出多個(gè)容易脫靶的潛在位點(diǎn)，從而在sgRNA設(shè)計(jì)過(guò)程中避開(kāi)這些潛在脫靶位點(diǎn)。12請(qǐng)以抗蟲(chóng)棉的研制為例，闡述基因工程育種的一般過(guò)程。（1）目的基因或DNA的獲得。獲得途徑：根據(jù)基因表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)進(jìn)行基因克隆從基因組DNA或mRNA序列克隆基因；目前使用的棉花抗蟲(chóng)基因的來(lái)源包括蘇云金芽孢桿菌的Bt基因和胰蛋白酶抑制基因。（2）含有目的基因或DNA的重組質(zhì)粒的構(gòu)建。構(gòu)建步驟：從原核生物中獲取目的基因的載體并進(jìn)行改造，利用限制內(nèi)切酶將載體切開(kāi)，并用連接酶把目的基因連接到載體上，獲得DNA重組體。（3）受體材料的選擇和再生系統(tǒng)的建立。良好的植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)應(yīng)滿足以下條件：高效穩(wěn)定的再生能力；受體材料要有較高的遺傳穩(wěn)定性；具有穩(wěn)定的外植株來(lái)源；對(duì)篩選劑敏感。（4）轉(zhuǎn)基因方法的確定和外源基因的轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化方法包括基因槍法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、花粉管通道法。（5）轉(zhuǎn)化體的篩選與鑒定。為了有效選擇出這些真正的轉(zhuǎn)化細(xì)胞，必須使用特異性的選擇標(biāo)記基因進(jìn)行標(biāo)記，轉(zhuǎn)化體的鑒定根據(jù)檢測(cè)水平的不同分為DNA、轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的鑒定。13如何全面描述一個(gè)育種方法（如系譜、混合或輪回選擇）的流程？（1）系譜法，從雜種的第一次分離世代（單交F2，復(fù)交F1）開(kāi)始，進(jìn)行連續(xù)性的單株選擇，直到選得性狀優(yōu)良而又整齊一致的系統(tǒng)，升入產(chǎn)量比較試驗(yàn)。系譜法基本程序：a、雜種一代（F1）：以組合為小區(qū)種植，每小區(qū)30-50株