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1、遗传实验设计专题第1页，本讲稿共33页遗传学发展中的伟大科学家遗传学发展中的伟大科学家魏斯曼魏斯曼(AugustWeisman，1834-1914)种质学论：种质：性细胞和产生性细胞的细胞体质：身体除种质以外的所有其余部分的细胞种质负责传递保持物种种性的全部遗传因子，其自身永世长存，在世代之间连续相续；体质保护和帮助种质自身繁衍魏斯曼第2页，本讲稿共33页孟德尔孟德尔(JohannGregorMendel，1822-1884)奥地利的一个修道士，他从1856年开始进行了8年的豌豆杂交试验，提出了遗传因子的分离定律和自由组合定律的假设，并应用统计学方法分析和验证了这些假设。但是他的发现并未引起重
2、视，而是被埋没了35年之后才被3位科学家重新发现。孟德尔第3页，本讲稿共33页荷兰阿姆斯特丹大学的教授德弗里斯(HugodeVires,1848-1935),月见草德国士宾根大学教授柯伦斯(CarlCorrens,1864-1933)，玉米奥地利维也纳农业大学的年轻讲师丘歇马克(ErichVonTschermakSeysenegg,1871-1962)，豌豆三人的论文都刊登在1900年出版的德国植物学会杂志18卷上，都证实了孟德尔定律。这就是遗传学历史上孟德尔定律的重新发现，标志着遗传学的诞生。ViresCorrensTschermak第4页，本讲稿共33页1902年，鲍维丰(T.Boveri
3、)和1903年萨顿W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。第5页，本讲稿共33页摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)对果蝇的实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。1
4、926年摩尔根提出基因学说，发表基因论。这是对孟德尔遗传学说的重大发展果蝇摩尔根第6页，本讲稿共33页1944年艾弗里(O.T.Avery)等在用纯化因子研究肺炎双球菌的转化实验中，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。1952年赫尔希(ADHershey)等用同位素示踪法于噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了DNA是遗传物质。艾弗里赫尔希第7页，本讲稿共33页沃森(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA双螺旋结构模型，标志着遗传学以及整个生物学进入分子水平的新时代。50年代初，BarbaraMclintock在玉米中发现可动遗传因子即转座因子，但是这个过于超时代的发现当时并未得到承认，
5、甚至受到讥笑。60年代，阐明mRNA、tRNA及核糖体的功能、蛋白质生物合成的过程、“中心法则”等。第8页，本讲稿共33页70年代，发现限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展1972年P.Berg成功实现了DNA体外重组1973年S.N.Cohen通过DNA的体外重组成功地构建了第一个有生物学功能的细菌杂交质粒，从而兴起以DNA重组技术为核心的基因工程研究。.90年代，1992年“人类基因组计划”开始实施，投资30亿美元旨在测定人类基因组全部30亿个核苷酸对的碱基序列，是在破译生物体全部遗传密码的征途上迈出的第一步.第9页，本讲稿共33页遗传实验常见的材料豌豆豌豆果蝇果蝇玉玉米米第10页
6、，本讲稿共33页授之予鱼不如授之予渔老子第11页，本讲稿共33页遗传实验设计的总思路性状基因的遗传方式性状核基因质基因基因型环境因素+=遵循伴性遗传和孟德尔遗传规律遵循细胞质系遗传寻找遗传实验设计的基本规律第12页，本讲稿共33页一、确定何种染色体遗传一、确定何种染色体遗传果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，红眼对白眼为显性。且为伴X染色体遗传，请你设计一组杂交实验，通过眼色即可直接判断子代果蝇的性别。分析：分析：红眼XAXaXAXAXAY白眼XaYXaXaXaXaXAYXXAXaXaY红眼红眼白眼白眼图解：图解：知识准备：知识准备：红眼雄果蝇红眼雄果蝇杂交方式：杂交方式：白眼雌果蝇白眼雌果蝇结果
7、：结果：子代中白眼为雄性，红眼为雌性子代中白眼为雄性，红眼为雌性X体会：伴X遗传，如果用显性的雄性和隐性的雌性杂交就可以用性状分辨后代雌雄第13页，本讲稿共33页果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，其隐性性状为白眼，雌雄个体两种性状都有。通过一次杂交，判断这对性状是否是X染色体遗传？一、确定何种染色体遗传一、确定何种染色体遗传图解分析：图解分析：XaXaXAYXXAXaXaY红眼红眼白眼白眼AA AaaaaaXXAaaaAa白眼雌性白眼雌性 X 红眼雄性红眼雄性无性别差异无性别差异无性别差异无性别差异情景情景1 1结果预测结果预测子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于子代中雌果蝇全部
8、红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色染色体上体上子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上 子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上 体会：用显性的雄性和隐性的雌性杂交后代的雌雄性状差异来判断是否X遗传第14页，本讲稿共33页v毛身毛身雌果蝇正常身正常身雄果蝇(2分)v子代中雌果蝇全部正常身正常身,雄果蝇全部毛身毛身,则这对基因位于X染色体上(2分)v子代中雌,雄果蝇全部为正常身正常身,则这对基因位于常染色体常染色体上(2分)v子代中雌,雄果蝇均既有正常身
9、正常身又有毛身毛身,则这对基因位于常染色体常染色体上(2分)第15页，本讲稿共33页果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。请你设计一果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。请你设计一组杂交方式，通过组杂交方式，通过一代杂交一代杂交来判断是否是来判断是否是X染色体染色体遗传？遗传？一、确定何种染色体遗传一、确定何种染色体遗传XaXaXAYXXAXaXaYXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体上染色体上:正交：正交：反交：反交：2 2、假设在常染色体上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交结果预测结果预测 正反
10、交正反交红眼雌性红眼雌性X白眼雄性白眼雄性红眼雄性红眼雄性X白眼雌性白眼雌性情景情景2 2：体会：不知道显隐性，可以通过正反交后代是否与后代性别有关来判断是否伴X遗传第16页，本讲稿共33页XaXaXAYXXAXaXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体上染色体上:正交：正交：反交：反交：2 2、假设在常染色体上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交结果预测：1 1、若正交和反交的结果是一样的，且没有性别、若正交和反交的结果是一样的，且没有性别差异，则在常染色体上。差异，则在常染色体上。2 2、
11、若正交和反交结果不一样，且不表现为细胞质、若正交和反交结果不一样，且不表现为细胞质遗传。则在遗传。则在X X染色体上。染色体上。XaY第17页，本讲稿共33页正反交不一致，一定是X染色体上的遗传吗？推论：推论：反例：细胞质遗传。子代性状始终和母本一样，正反交结果不一致。第18页，本讲稿共33页二、判断显隐性关系二、判断显隐性关系实验室有一个未交配过的既有正常肢又有短肢的果蝇种群，每种肢形的果蝇雌雄各半。控制这对性状的基因在常染色体上。如何来确定正常肢和短肢的显隐性？(Aa表示基因)思路：思路：显性个体都是纯合子显性个体都是纯合子显性个体都是杂合子显性个体都是杂合子显性个体既有杂显性个体既有杂合
12、子又有纯合子合子又有纯合子种群中，显性个体的可能的基因型？思考：情景情景3 3：不同性状杂交不同性状杂交相同性状杂交相同性状杂交多组实验多组实验杂交杂交F1表现型表现型是否有性状分离是否有性状分离子代中数量多的子代中数量多的为显性为显性第19页，本讲稿共33页若已知果蝇的直刚毛和焦刚毛是位于X染色体上的一对等位基因控制的相对性状。但实验室只有从自然界捕获的、具有繁殖能力的直刚毛雌、雄果蝇个一只和焦刚毛雌、雄果蝇个一只，你能否通过杂交实验确定性状的显隐性？二、判断显隐性关系二、判断显隐性关系相同性状杂交可以吗？相同性状杂交可以吗？不同性状杂交结果如何？不同性状杂交结果如何？情景情景4 4：分析果
13、蝇类型：分析果蝇类型：直刚毛雌性直刚毛雌性焦刚毛雌性焦刚毛雌性直刚毛雄性直刚毛雄性焦刚毛雄性焦刚毛雄性思考思考1：杂交杂交杂交杂交思考思考2：或或思考思考3:如果实验室里的是一个种群呢如果实验室里的是一个种群呢?第20页，本讲稿共33页XaXaXAYXAXaXaYXAXAXaY直刚毛直刚毛直刚毛直刚毛焦刚毛焦刚毛焦刚毛焦刚毛XAYXAXAXAXAXAYXXXaXaXaY如果直刚毛和焦刚毛得雌性果蝇都是纯合子的时候，如果直刚毛和焦刚毛得雌性果蝇都是纯合子的时候，则符合组合则符合组合。这时子代和亲代性状一样，无。这时子代和亲代性状一样，无法判断显隐性状法判断显隐性状相同性状个体杂交XAXaXAY体
14、会：同种性状的杂交（自交)当遇到纯合体时无法判断显隐性第21页，本讲稿共33页直刚毛直刚毛（直刚毛（直刚毛焦刚毛）焦刚毛）焦刚毛焦刚毛XX不同性状个体杂交：XaXaXAYXXAXaXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAYXaY若子代中雌雄分别不同性状，符合图若子代中雌雄分别不同性状，符合图若子代中无论雌雄都为同一性状，则符合图若子代中无论雌雄都为同一性状，则符合图。若子代中各种性状雌雄都有，则符合图若子代中各种性状雌雄都有，则符合图。体会：不种性状之间的杂交无论何种情况都能判断显隐性第22页，本讲稿共33页综合思考题（同时判断显隐性，遗传是否为伴性遗传）综合思
15、考题（同时判断显隐性，遗传是否为伴性遗传）：从一个自然果蝇从一个自然果蝇种群种群中选出一部分未交配过的灰色和黄中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半种体色的果蝇雌雄各半.请设计一种杂交组合请设计一种杂交组合,只做只做一代杂一代杂交交试验，每个杂交组合选用多对果蝇。试验，每个杂交组合选用多对果蝇。对哪一种体色对哪一种体色为显性性状为显性性状,以及控制体色的基因位于以及控制体色的基因位于X X染色体上还是染色体上还是常染色体上常染色体上进行判断进行判断思路思路1:先确定何种染色体上的遗传,再确定
16、显隐性关系（优点在于用正反交一次就能判断）先确定显隐性关系,在确定何种染色体上的遗传（分两步）思路思路2:第23页，本讲稿共33页分析分析:灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇XaXaXAYXXAXaXaYXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体上染色体上:正交：正交：反交：反交：2 2、假设在常染色体上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交结果表述结果表述(多组实验多组实验)用正反交用正反交体会：解决此类问题需要正向推导，反向论述。正向推导需要列出所有可能结果，以
17、有利于论述。第24页，本讲稿共33页灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇XaXaXAYXXAXaXaYXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体上染色体上:正交：正交：反交：反交：2 2、假设在常染色体上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交(多组实验多组实验)用正反交用正反交v黄色为显性，基因位于常染色体上黄色为显性，基因位于常染色体上v灰色为显性，基因位于常染色体上灰色为显性，基因位于常染色体上黄色为显性，基因位于黄色为显性，基因位于X染色体上染色体上灰色为显性，
18、基因位于灰色为显性，基因位于X染色体上染色体上第25页，本讲稿共33页灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇2 2、假设在常染色体上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交(多组实验多组实验)用正反交用正反交v如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上第26页，本讲稿共33页灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇2 2、假设在常染色体
19、上、假设在常染色体上:AA AaaaXXAaaaAaaa正交正交反交反交(多组实验多组实验)用正反交用正反交v如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上第27页，本讲稿共33页灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇XaXaXAYXXAXaXaYXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体上染色体上:正交：正交：反交：反交：(多组
20、实验多组实验)用正反交用正反交如果在杂交组合灰色雌蝇如果在杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为灰色，黄色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为灰色，雌性全部表现为黄色；在杂交组合黄色雌蝇雌性全部表现为黄色；在杂交组合黄色雌蝇灰色雄蝇的子一代中黄色个灰色雄蝇的子一代中黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于X染色体上染色体上第28页，本讲稿共33页灰色雌蝇灰色雌蝇黄色雄蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇黄色雌蝇灰色雄蝇灰色雄蝇XaXaXAYXXAXaXaYXAXaXaYXXAXaXaYXaXaXAYXAXAXaYXXAXaXAY1 1、假设在、假设在X X染色体
21、上染色体上:正交：正交：反交：反交：(多组实验多组实验)用正反交用正反交如果在杂交组合黄色雌蝇如果在杂交组合黄色雌蝇灰色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为灰色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇的子黄色雄蝇的子一代中灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于一代中灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于X染色体上染色体上第29页，本讲稿共33页v如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，个体，并且体色的遗传与
22、性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上基因位于常染色体上v如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上染色体上v如果在杂交组合灰色雌蝇如果在杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇的子一代中的雄性黄色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为灰色，雌性全部表现为黄色；在杂交组合黄色全部表现为灰色，雌性全部表现为黄色；在杂交组合黄色雌蝇雌蝇灰色雄蝇的子一代中黄色个体多于灰色个体，则灰色雄蝇的子一代中黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于黄色为显性，
23、基因位于X X染色体上染色体上v如果在杂交组合黄色雌蝇如果在杂交组合黄色雌蝇灰色雄蝇的子一代中的雄性全灰色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇雌蝇黄色雄蝇的子一代中灰色个体多于黄色个体，则黄色雄蝇的子一代中灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于灰色为显性，基因位于X X染色体上染色体上 第30页，本讲稿共33页v在一个纯合长翅的果蝇种群中，出现一只断翅的雄性果蝇。请按要求设计实验，写出有关实验步骤、可能的实验结果及相关结论。(1)设计实验，弄清变异的断翅基因和长翅基因的显隐关系。(2)假如已弄清断翅是隐性性状，请设计实验，判断断翅基因是位于常染色体或X染色体上。第31页，本讲稿共33页v(1)将变异的断翅雄果蝇与一只长翅雌果蝇交配，如果后代有断翅出现，则断翅为显性；如果后代全为长翅，无断翅出现，则断翅为隐性。第32页，本讲稿共33页v(2)第一步，用纯种长翅雌性果蝇与变异的断翅雄性果蝇交配，得F1。第二步，将F1的长翅雌果蝇与原种群的纯合长翅雄果蝇杂交，如后代全为长翅，则断翅基因位于常染色体上；如果后代出现雄性断翅，则断翅基因位于X染色体上。XAXAXaYXAXaXAYXXAXaXAYXXAXAXAXaXAYXaYAAaaXAaAaAAXAaAA第33页，本讲稿共33页