遺傳育種作物品種改良選育綜合測試題及答案

遺傳育種)作物品種改良選育綜合測試題及答案一、名詞解釋（每題3分，共30分）1.作物品種改良：是指在人為創造或利用現有遺傳變異的基礎上，根據特定區域的生產目標、生態條件和市場需求，通過系統的選育手段獲得產量更高、品質更優、抗逆性更強、適應性更廣的作物新品種的技術體系，是農業生產中提升作物產能與生產效率的核心技術支撐。2.核心種質：指為了降低種質資源保存與鑒定的冗余度，從某一作物的全部自然種質、人工創新種質構成的整體資源庫中篩選出的代表性子集，該子集以不足原資源庫10%的樣本規模，覆蓋原資源庫90%以上的遺傳變異，能夠代表整個資源庫的遺傳多樣性與表型變異類型。3.馴化引種：也叫生態適應性引種，指將作物種質從其原分布區域遷移到新的生態區域種植，通過逐代的定向選擇，使原本不能正常完成生活史、生產性能不達標的外地種質逐步適應新區域的光照、溫度、土壤、生物脅迫等生態條件，最終能夠在新區域實現穩產高產的引種過程。4.單株選擇法：是選擇育種體系中的核心選擇方法之一，指從混雜的原始群體中按照目標性狀要求選擇性狀優良的單株（單穗、單莢），分別收獲、分別脫粒、分別保存，下一年度分別播種成獨立的株行小區，通過不同株行之間的表型對比，淘汰不良株行、選留符合目標的優良株行，后續逐步升級為品比試驗的選擇技術路線。5.系譜法：是雜交育種后代選擇的經典方法，指從雜交組合的第二代（F?）開始針對目標性狀選擇優良單株，后續世代對入選單株的后代連續進行單株選擇，且每一代都詳細記錄入選單株的親緣關系、性狀表現、世代進程，最終選育出性狀穩定整齊、符合育種目標的新品系的后代處理方法。6.回交育種：指將兩個親本雜交獲得的雜種后代，反復與其中一個綜合農藝性狀優良的親本（輪回親本）進行多代回交，同時每一代針對來自另一個供體親本的特定目標性狀進行定向選擇，最終將供體親本攜帶的少數優良目標基因導入到輪回親本的遺傳背景中，實現輪回親本性狀定向改良的育種技術體系。7.遠緣雜交：指分類學上屬于不同種、不同屬甚至親緣關系更遠的物種之間進行的雜交，能夠突破種內基因交流的限制，將野生近緣種的抗逆、優質等優異基因導入到栽培作物的基因組中，大幅拓展栽培作物的遺傳變異背景，是種質創新的核心技術路徑之一。8.特殊配合力：指在遺傳學理論中，兩個特定親本雜交組合的子代性狀表現，與該組合雙親各自的一般配合力期望值的差值，反映了雙親基因型之間的非加性效應（顯性效應、上位性效應）的聚合程度，是雜種優勢利用中篩選強優勢雜交組合的核心評價指標。9.光溫敏核不育系：指一類受細胞核內的隱性不育基因控制、育性表達受環境溫度與光照時長調控的水稻、小麥等作物不育系，在特定的高溫長日環境下表現為完全雄性不育，可用于配制雜交種，在特定的低溫短日環境下表現為雄性可育，能夠實現不育系自身的繁殖，是兩系法雜種優勢利用的核心材料。10.分子標記輔助育種：指通過檢測與目標性狀基因緊密連鎖的DNA分子標記的基因型，在作物的苗期或低世代就可以精準判斷個體是否攜帶目標基因、是否純合，無需等到作物生長發育后期表型完全表達再進行選擇的育種技術，能夠大幅提升選擇效率、縮短育種周期。二、單項選擇題（每題1分，共20分）1.生態適應性引種的核心理論基礎是（）A.基因突變理論B.作物生態氣候相似性理論C.遺傳平衡定律D.雜種優勢理論2.下列種質資源類型中，遺傳多樣性最豐富、抗逆優異基因占比最高的是（）A.本地改良品種B.外地引進改良品種C.野生近緣種材料D.人工合成的多倍體材料3.下列作物中，最適合采用一次單株選擇法開展選擇育種的是（）A.常規水稻純合品種的混雜退化群體B.異花授粉作物玉米的開放授粉群體C.常異花授粉作物棉花的自然變異群體D.無性繁殖作物馬鈴薯的田間變異群體4.雜交育種的親本選配原則中，要求雙親的生態適應性（）A.均適應于目標育種區域的生態條件B.均來自高海拔野生區域C.必須來自不同的大陸生態區D.其中一方必須是野生近緣種5.采用系譜法處理雜交育種后代時，開始進行重點品系產量比較試驗的世代通常是（）A.F?代B.F?代C.F?~F?代D.F?代6.回交育種中，若針對的目標性狀是由1對顯性主效基因控制，且每一代都針對目標性狀進行定向選擇，回交多少代之后輪回親本的遺傳背景回復率可達到98%以上（）A.2代B.5~6代C.10代D.15代7.遠緣雜交過程中，最常出現的受精后生殖障礙是（）A.花粉在柱頭上不能萌發B.花粉管不能伸入胚珠C.雜種胚發育過程中出現胚乳敗育D.雙親花期完全不相遇8.下列方法中，不能用于克服遠緣雜交雜種胚乳敗育的是（）A.幼胚離體拯救培養B.提前對母本進行授粉處理C.染色體加倍獲得雙二倍體D.柱頭涂抹生長素類調節劑9.玉米自交系選育過程中，通常連續自交多少代之后可以獲得遺傳純合度達到99.5%以上的穩定自交系（）A.2代B.5~7代C.3代D.10代以上10.針對雜種優勢利用的三系雜交稻體系，能夠為雄性不育系提供花粉、使不育系結出的子代依然保持100%雄性不育特性的材料是（）A.恢復系B.保持系C.常規品種D.雜交種F?代11.下列分子標記類型中，屬于共顯性遺傳、檢測結果準確性最高、可精準區分純合基因型與雜合基因型的是（）A.RAPD標記B.AFLP標記C.SSR標記D.ISSR標記12.輪回選擇技術最適宜應用的作物類型是（）A.自花授粉作物純合品種群體B.異花授粉作物的開放授粉改良群體C.無性繁殖作物的單株后代D.遠緣雜交獲得的異源多倍體單株13.選擇育種中，混合選擇法的核心優勢是（）A.能夠完全剔除遺傳背景不良的單株，選擇效率100%B.操作簡便、人力成本低，適合對大規?；祀s群體進行改良C.可以對隱性目標基因進行精準選擇D.能夠快速獲得遺傳100%純合的新品系14.雜交育種中，要同時聚合3個不同親本的優異目標性狀，最適合采用的雜交方式是（）A.單交B.回交C.三交或聚合雜交D.測交15.下列關于雜種優勢衰退現象的描述，正確的是（）A.純合自交系連續多代自交必然會出現雜種優勢衰退B.雜合的雜交種F?代連續自交，隨著雜合個體比例下降，群體雜種優勢逐步衰退C.異花授粉作物開放授粉群體不會出現雜種優勢衰退D.雜種優勢衰退完全由環境因素決定，與基因型無關16.小麥常規品種選育過程中，品比試驗階段每個參試品系的小區面積通常設置為（）A.0.1平方米B.5~20平方米C.1000平方米D.100平方米以上17.下列育種技術中，能夠實現對作物內源目標基因進行定點精準敲除、替換，實現定向改良的是（）A.誘變育種B.基因編輯育種C.系統選擇育種D.遠緣雜交育種18.下列指標中，不屬于作物新品種審定必備核心評價指標的是（）A.一致性B.穩定性C.特異性D.商品外包裝美觀性19.水稻雜交育種中，組合F?代群體的理想種植規模通常為多少株才能保證覆蓋足夠的遺傳變異類型、篩選到目標重組單株（）A.10~20株B.2000~5000株C.50株以內D.100萬株以上20.作物品種區域試驗的試驗周期通常要求不少于（）A.1年B.2~3年C.10年D.半年三、多項選擇題（每題2分，共30分）1.按照國際通用的作物種質資源分類標準，可將種質資源劃分為以下哪幾類（）A.本地地方品種B.外地引進改良品種C.野生近緣種材料D.人工創造的種質創新材料2.雜交育種的親本選配必須遵循的核心原則包括（）A.雙親的主要性狀優缺點能夠實現互補B.至少有一個親本能夠完全適應目標育種區域的生態生產條件C.雙親的遺傳差異適度，避免親緣關系過近或過遠D.雙親的一般配合力表現較高3.遠緣雜交的常見生殖障礙包括（）A.雜交不親和，花粉無法正常萌發受精B.雜種胚發育過程中胚乳敗育，無法獲得成熟種子C.雜種植株后代高度不育，無法正常繁殖D.雜種后代性狀瘋狂分離，穩定性狀純合速度慢4.作物雜種優勢利用的必備條件包括（）A.親本間存在顯著的雜種優勢，F?代產量、抗逆等性狀顯著優于雙親B.親本的開花習性適宜，雜交制種操作簡便、制種產量高C.親本的異花授粉率為0，完全自花授粉D.雜種一代的種子可以規?；统杀旧a5.以下屬于雜種優勢遺傳核心假說的是（）A.顯性效應假說B.超顯性效應假說C.上位性互作效應假說D.中性突變假說6.回交育種技術的適用場景包括（）A.改良現有優良推廣品種的個別缺陷性狀，比如定向導入單個抗病基因B.轉移作物的核質互作雄性不育基因，培育新的不育系C.驗證目標基因的遺傳效應，構建近等基因系材料D.聚合10個以上不同來源的復雜產量性狀增效基因7.分子標記輔助育種相較于傳統表型選擇的突出優勢包括（）A.不受作物生長發育階段限制，可在苗期完成基因型選擇B.不受外界環境脅迫因素的影響，選擇結果準確性高C.可精準區分攜帶目標基因的雜合個體與純合個體，大幅提升純合株篩選效率D.完全不需要開展田間表型試驗即可培育出適應性好的品種8.以下屬于選擇育種技術范疇的改良方法是（）A.從水稻混雜的地方品種群體中選擇性狀整齊一致的優良單株培育新品種B.從天然變異的蘋果芽變枝條中篩選優良變異單株培育新品種C.從玉米開放授粉群體中篩選綜合性狀優良的個體改良群體D.通過基因編輯定點突變創制新種質9.兩系法雜交作物相較于三系法的突出技術優勢包括（）A.不育系的選育不受恢復系、保持系核質互作關系的限制，配組自由程度更高B.不需要專門選育保持系，不育系自身可通過調控光溫條件完成繁殖C.不存在不育系細胞質單一化帶來的遺傳風險D.完全不需要進行田間制種即可大面積推廣10.作物新品種DUS測試的核心評價維度是（）A.特異性：申請品種要明顯區別于所有已知的同類品種B.一致性：品種的主要性狀表現整齊一致，無明顯可遺傳的變異分離C.穩定性：品種經過多代繁殖后性狀依然保持穩定表達D.奢華性：品種外觀性狀必須滿足高端觀賞要求11.以下育種技術中能夠創造全新遺傳變異的是（）A.物理誘變育種B.化學誘變育種C.基因編輯定點突變D.遠緣雜交染色體加倍12.自花授粉作物雜交育種后代處理的混合法的優勢包括（）A.低世代不需要單株選擇，只針對群體進行混收混種，人力投入低B.低世代群體可保留大量變異個體，避免人工選擇淘汰掉潛在的優良重組類型C.群體在田間多代自然選擇過程中，適應性相關性狀會得到自然優化D.性狀純合速度比系譜法快1倍以上13.影響引種馴化成功率的核心生態因子包括（）A.溫度條件B.光照時長與光周期特性C.降水與土壤肥力條件D.無關的第三方軟件使用習慣14.雄性不育種質資源按照遺傳機制可分為以下哪幾類（）A.核質互作雄性不育（細胞質雄性不育）B.細胞核隱性基因控制的光溫敏/溫敏雄性不育C.細胞核顯性基因控制的雄性不育D.完全由環境脅迫誘導的不可遺傳雄性不育15.智能設計育種的核心技術支撐體系包括（）A.全基因組選擇技術B.多組學大數據精準解析技術C.基因定點編輯技術D.全流程數字化智能表型采集技術四、判斷題（每題1分，共15分）1.不同生態區域之間的作物引種，只要作物的產量表現在原產地很高，引種到目標區域一定能夠實現高產。（）2.單株選擇法適合用于自花授粉作物和常異花授粉作物的品種選育，不適合直接用于改良異花授粉作物的群體品種。（）3.雜交育種的組合F?代需要針對產量性狀進行嚴格的單株選擇，淘汰大部分單株，減少后續試驗規模。（）4.回交育種過程中，若目標性狀是由隱性單基因控制，每一代完成回交之后都需要將子代自交一次，才能篩選到攜帶純合目標基因的個體繼續下一輪回交。（）5.遠緣雜交獲得的異源多倍體雙二倍體植株，其育性通常會比原始的遠緣雜交F?代雜種顯著提升。（）6.異花授粉作物的自交系選育過程中，隨著自交代數提升，群體的遺傳純合度逐步升高，植株的生活力不會出現任何衰退現象。（）7.兩個一般配合力都很高的自交系組配出來的雜交組合，其特殊配合力一定也很高。（）8.光溫敏核不育系的育性只受細胞核基因型控制，完全不受外界環境溫度、光照條件的影響。（）9.分子標記輔助選擇過程中，使用的分子標記與目標基因的遺傳連鎖距離越近，選擇結果的準確率越高。（）10.種質資源的精準表型鑒定和基因型解析工作，是所有現代育種工作開展的核心基礎前提。（）11.品種審定通過的作物新品種，在所有不同生態區域種植都不會出現任何風險問題。（）12.聚合雜交的最大優勢是能夠將多個不同親本攜帶的優良目標性狀逐步聚合到同一個遺傳背景中。（）13.常規選擇育種不需要人工創造新的遺傳變異，只需要對自然存在的變異進行篩選即可獲得新品種。（）14.全基因組選擇技術可以針對復雜的多基因控制的產量、品質性狀實現早期基因型預測，大幅提升育種選擇效率。（）15.作物品種改良的過程本質上是人工定向選擇天然或人工創造的遺傳變異，不斷優化作物群體基因頻率的過程。（）五、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述種質資源在作物品種改良工作中的核心地位與作用。2.對比分析單株選擇法與混合選擇法的優缺點與適用場景。3.簡述雜交育種后代處理的系譜法的核心技術流程與技術要點。4.簡述回交育種的技術優勢與主要局限性。5.簡述作物雜種優勢高效利用需要完成的核心技術環節。6.簡述遠緣雜交的核心育種價值，以及常見的雜交不親和障礙的克服措施。六、論述題（每題15分，共30分）1.結合我國黃淮麥區高產小麥品種抗赤霉病改良的生產需求，論述如何通過常規雜交育種技術結合分子標記輔助育種技術，在3~4年的周期內快速改良現有主栽品種的赤霉病抗性，同時保持原有主栽品種的高產、抗倒、優質等優良性狀不發生缺失。2.論述當前育種4.0時代背景下，作物智能設計育種的技術體系構成與未來產業應用方向。七、綜合應用題（共35分）某南方秈稻主栽區現有大面積推廣品種A，綜合性狀優良：全生育期125天，株高105cm，分蘗能力強，千粒重26g，畝產量穩定在650kg，米質達到國標二級優質米標準，適應性廣，常規種植條件下幾乎無倒伏風險，但存在兩個突出缺陷：一是對當前流行的多個白葉枯病致病菌系均表現為高感，發病嚴重年份產量損失可達60%以上；二是對褐飛虱的抗性級別為高感，蟲害爆發年份容易出現“穿頂”絕收。現有兩份待利用的優異種質資源：材料B是攜帶廣譜顯性白葉枯病抗性基因Xa23的高抗種質，全生育期150天，株高140cm，農藝性狀差，產量極低，但是對白葉枯病所有流行菌系的抗性級別均為免疫；材料C是攜帶褐飛虱高抗基因Bph14的種質，全生育期135天，農藝性狀一般，米質差，但是對褐飛虱的抗性級別達到高抗水平。請結合所學的育種專業知識，設計一套可落地的高效改良技術方案，在4年時間內聚合Xa23與Bph14兩個抗性基因到主栽品種A的遺傳背景中，最終獲得保持品種A原有全部優良農藝性狀、同時高抗白葉枯病與褐飛虱的改良新品種，要求詳細說明每一步的技術原理、操作流程、選擇標準，以及不同技術路徑的效率對比，最終給出方案的技術可行性分析。參考答案一、名詞解釋1.作物品種改良：是指在人為創造或利用現有遺傳變異的基礎上，根據特定區域的生產目標、生態條件和市場需求，通過系統選育手段獲得產量更高、品質更優、抗逆性更強、適應性更廣的作物新品種的技術體系，是農業生產中提升作物產能與生產效率的核心技術支撐。2.核心種質：指為了降低種質資源保存與鑒定的冗余度，從某一作物的全部自然種質、人工創新種質構成的整體資源庫中篩選出的代表性子集，該子集以不足原資源庫10%的樣本規模，覆蓋原資源庫90%以上的遺傳變異，能夠代表整個資源庫的遺傳多樣性與表型變異類型。3.馴化引種：也叫生態適應性引種，指將作物種質從其原分布區域遷移到新的生態區域種植，通過逐代的定向選擇，使原本不能正常完成生活史、生產性能不達標的外地種質逐步適應新區域的光照、溫度、土壤、生物脅迫等生態條件，最終能夠在新區域實現穩產高產的引種過程。4.單株選擇法：是選擇育種體系中的核心選擇方法之一，指從混雜的原始群體中按照目標性狀要求選擇性狀優良的單株（單穗、單莢），分別收獲、分別脫粒、分別保存，下一年度分別播種成獨立的株行小區，通過不同株行之間的表型對比，淘汰不良株行、選留符合目標的優良株行，后續逐步升級為品比試驗的選擇技術路線。5.系譜法：是雜交育種后代選擇的經典方法，指從雜交組合的第二代（F?）開始針對目標性狀選擇優良單株，后續世代對入選單株的后代連續進行單株選擇，且每一代都詳細記錄入選單株的親緣關系、性狀表現、世代進程，最終選育出性狀穩定整齊、符合育種目標的新品系的后代處理方法。6.回交育種：指將兩個親本雜交獲得的雜種后代，反復與其中一個綜合農藝性狀優良的親本（輪回親本）進行多代回交，同時每一代針對來自另一個供體親本的特定目標性狀進行定向選擇，最終將供體親本攜帶的少數優良目標基因導入到輪回親本的遺傳背景中，實現輪回親本性狀定向改良的育種技術體系。7.遠緣雜交：指分類學上屬于不同種、不同屬甚至親緣關系更遠的物種之間進行的雜交，能夠突破種內基因交流的限制，將野生近緣種的抗逆、優質等優異基因導入到栽培作物的基因組中，大幅拓展栽培作物的遺傳變異背景，是種質創新的核心技術路徑之一。8.特殊配合力：指在遺傳學理論中，兩個特定親本雜交組合的子代性狀表現，與該組合雙親各自的一般配合力期望值的差值，反映了雙親基因型之間的非加性效應（顯性效應、上位性效應）的聚合程度，是雜種優勢利用中篩選強優勢雜交組合的核心評價指標。9.光溫敏核不育系：指一類受細胞核內的隱性不育基因控制、育性表達受環境溫度與光照時長調控的水稻、小麥等作物不育系，在特定的高溫長日環境下表現為完全雄性不育，可用于配制雜交種，在特定的低溫短日環境下表現為雄性可育，能夠實現不育系自身的繁殖，是兩系法雜種優勢利用的核心材料。10.分子標記輔助育種：指通過檢測與目標性狀基因緊密連鎖的DNA分子標記的基因型，在作物的苗期或低世代就可以精準判斷個體是否攜帶目標基因、是否純合，無需等到作物生長發育后期表型完全表達再進行選擇的育種技術，能夠大幅提升選擇效率、縮短育種周期。二、單項選擇題1.B2.C3.A4.A5.C6.B7.C8.B9.B10.B11.C12.B13.B14.C15.B16.B17.B18.D19.B20.B三、多項選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABD5.ABC6.ABC7.ABC8.ABC9.ABC10.ABC11.ABCD12.ABC13.ABC14.ABC15.ABCD四、判斷題1.×2.√3.×4.√5.√6.×7.×8.×9.√10.√11.×12.√13.√14.√15.√五、簡答題1.種質資源是所有品種改良工作的物質基礎：第一，種質資源的遺傳多樣性水平直接決定了品種改良能夠獲得的遺傳增益上限，沒有足夠豐富的種質資源儲備，就無法選育出突破性的新品種；第二，抗逆、優質等關鍵優異基因的發掘完全依賴于種質資源的系統鑒定工作，現代農業育種中應用的絕大多數核心優異基因都來自于對野生近緣種、地方品種等各類種質資源的挖掘；第三，種質資源的長期保存與定向創新，能夠為未來應對氣候變化、新型病蟲害爆發等潛在的生產危機提供核心的基因資源儲備，保障農業生產的長期安全性。2.單株選擇法的優點：可以對每一個入選單株的后代進行獨立的株行鑒定，精準剔除遺傳背景不純的個體，選擇結果的準確性高，能夠快速獲得性狀整齊一致的新品系；缺點是操作繁瑣，試驗人力與土地成本較高，不適合對超大群體進行改良?；旌线x擇法的優點：操作簡單，不需要單株分別考種保存，人力成本極低，適合對大規模混雜群體進行群體改良；缺點是無法針對隱性遺傳的目標性狀進行定向選擇，選擇結果的準確性較低，很難快速獲得遺傳完全純合的整齊品系。單株選擇法適用于自花授粉作物常規品種選育、提純復壯等場景，混合選擇法適用于異花授粉作物群體改良、地方種質群體適應性馴化等場景。3.系譜法的核心流程：第一步，種植雜交組合F?代，單株收獲，淘汰偽雜株，混收同組合的種子；第二步，種植雜交組合F?代，按照育種目標針對產量、品質、抗逆等性狀大規模選擇優良單株，單株分別脫粒保存；第三步，種植F?代株行小區，每個入選單株的種子播種一個獨立株行，在田間進一步對比株行的性狀表現，淘汰不良株行，在優良株行中繼續選擇優單株；第四步，后續F?~F?代繼續按照上述流程開展單株選擇，直到入選株系的性狀完全穩定整齊，升級到品比試驗階段開展產量鑒定。核心技術要點是每一代都要詳細記錄入選材料的親緣關系，針對核心育種目標開展高強度定向選擇，確保后代的優良基因型逐步聚合純合。4.回交育種的技術優勢：第一，能夠實現對現有優良推廣品種的個別缺陷性狀的定向精準改良，改造后的品種幾乎可以完全保留原有推廣品種的全部優良農藝性狀，不需要重新開展多年區域試驗即可快速進入生產應用；第二，育種流程可控性強，試驗規模小，選擇目標明確，育種周期大幅短于常規雜交育種；第三，可用于構建近等基因系材料，為基因功能研究提供精準的遺傳材料。主要局限性：只適合改良由少數主效基因控制的簡單性狀，很難對復雜的多基因控制的產量、品質等數量性狀進行定向改良，同時改良的品種遺傳背景單一，遺傳多樣性水平較低。5.作物雜種優勢高效利用需要完成三個核心技術環節：第一，選育出遺傳純合度高、農藝性狀穩定、一般配合力水平高的優良親本自交系/不育系/恢復系，為強優勢組合篩選提供充足的基礎材料；第二，通過大規模配合力測定試驗篩選出強優勢雜交組合，確保組合的產量、抗逆、品質等性狀顯著超過現有常規主推品種；第三，研發出高效、低成本的雜交制種技術體系，保障雜交種子能夠實現規?；a，種子純度達到國家質量標準，生產成本控制在農戶可接受的范圍內。6.遠緣雜交的核心育種價值是突破種內基因交流的限制，將野生近緣種的抗逆、抗病蟲、優質等自然界中不存在于栽培作物中的優異基因導入到栽培作物基因組中，大幅拓展栽培作物的遺傳多樣性，創造出全新的作物種質類型。雜交不親和障礙的常見克服措施包括：一是針對母本柱頭進行預先輻射處理、或者花粉蒙導處理，抑制柱頭的識別拒絕反應，促進花粉萌發；二是提前在授粉后的子房上涂抹生長素類調節劑，促進受精卵發育；三是幼胚離體拯救培養，在授粉后10~15天幼胚還未完全敗育時取出胚進行人工離體培養，獲得雜種植株。六、論述題1.針對黃淮麥區現有主栽高產小麥品種的抗赤霉病改良，核心思路是以現有主栽品種作為輪回親本，以攜帶蘇麥3號類型Fhb1主效抗赤霉病基因的抗源材料作為供體親本，采用分子標記輔助回交育種的技術路徑開展改良：第一步，搭建分子檢測體系，開發Fhb1基因的功能分子標記，在苗期提取葉片DNA即可精準區分攜帶純合Fhb1基因的個體、雜合個體與不攜帶目標基因的個體；第二步，配制基礎雜交組合：以主栽品種A作為母本，抗赤霉病供體材料B作為父本，獲得雜交F?代種子；第三步，第一年夏季，種植F?代，使用分子標記鑒定出真實的雜合F?單株，與輪回親本本A進行第一次回交，獲得BC?代種子；第四步，第一年冬季，種植BC?代分離群體，在苗期采用分子標記篩選出攜帶Fhb1抗性基因的陽性單株，同時全基因組分子標記背景選擇，篩選出輪回親本遺傳背景回復率最高的陽性單株，和輪回親本A開展第二次回交，獲得BC?代種子；第五步，第二年夏季，種植BC?代群體，苗期檢測陽性株，篩選輪回親本背景回復率超過90%的單株開展第三次回交，獲得BC?代種子；第六步，第二年冬季，種植BC?代群體，苗期篩選出攜帶Fhb1基因的雜合單株，自交一代獲得BC?F?代種子；第七步，第三年夏季，種植BC?F?代群體，苗期通過分子標記篩選出Fhb1基因純合，且輪回親本背景回復率超過98%的單株，后續開展表型驗證，在人工接種赤霉病的脅迫環境下驗證抗性表現，同時考察株高、生育期、產量等農藝性狀，篩選出和原始主栽品種A農藝性狀完全一致、同時高抗赤霉病的改良品系，升級到產量比較試驗。整個育種周期僅需要3.5年左右，比傳統常規雜交育種的7~8年周期縮短50%以上，而且改良后的品系幾乎完全保留原品種的所有優良性狀，直接就可以進入大田生產推廣。2.育種4.0也就是智能設計育種技術體系，是基于多組學大數據驅動的新一代育種技術體系，核心由四個子系統構成：第一，作物種質資源的多維度精準鑒定子系統，通過全基因組重測序、多環境智能表型采集技術，對數十萬份種質資源的所有基因的功能變異、所有表型性狀的變異規律完成系統解析，構建覆蓋全部遺傳變異的育種大數據數據庫；第二，全基因組選擇智能預測子系統，通過機器學習算法訓練分子標記與目標性狀之間的關聯預測模型，不需要開展田間表型試驗，就可以在苗期對攜帶有任意基因型的后代個體的產量、品質、抗逆等所有性狀表現進行精準預測，選擇準確率可以達到95%以上，大幅降低田間試驗規模；第三，基因定點編輯與定向合成子系統，通過CRISPR-Cas9等基因編輯技術，對作物的內源性狀調控基因進行定點精準修飾，快速創造出自然界中不存在的優異等位變異，打破傳統育種中依賴自然變異的限制；第四，育種后代智能優化配置子系統，通過人工智能算法提前模擬所有可能雜交組合的后代表性狀分布規律，無需人工配制所有雜交組合，就可以定向篩選出最優親本配組方案，實現目標基因型的定向設計聚合。未來智能設計育種的產業應用方向將全面覆蓋主糧作物、經濟作物、園藝作物等幾乎所有作物類型，育種周期從傳統的6~8年縮短到1