遗传学第四章-孟德尔遗传课件.ppt

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1、 遗遗 传传 学学 博士博士/教授教授 email:第四章第四章 孟德尔遗传孟德尔遗传 MendelMendel,G.J(18221884)出生在奥地利农村,自幼酷爱自然科学。一次他问父亲:爸爸,一枝小小的良种接穗,尽管全部养料都由劣种砧木供给,为什么仍能长成粗壮的枝干和香甜的果实?“孩子,我也不知道为什么,但事实的确如此!比养料力量更大是树木的本性本性,就是人们称为遗传的那种性质吧!”小孟德尔默默地听着,陷入了沉思:“树木的本性”、“遗传”,那是怎么一回事呢?1843年,孟德尔进了修道院,曾在附近中学任自然课教师,后来到维也纳大学深造。回到修道院后,他就开始了长达8年的“豌豆杂交试验豌豆杂交

2、试验”,发现了分离规律和独立分配规律分离规律和独立分配规律。直到1900年,来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律,成为遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年。从此,遗传学进人了孟德尔时代。孟德尔时代。第一节第一节 分离规律分离规律一、一、孟德尔的豌豆杂交试验孟德尔的豌豆杂交试验选用严格自花授粉严格自花授粉的豌豆为试验材料性状:性状:生物体所表现的形态特征和生理特性的总称单位性状:单位性状:总体性状中的每一个具体性状相对性状相对性状:同一单位性状在不同个体间表现出来的相对差异 F1植株全部开红花,F2群体中出现了红花和白花两种个体类型,比例接近3:13:1。白花()红花()杂

3、交,结果与红花()白花()完全一致。正、反交结果完全一样正、反交结果完全一样,说明F1和F2的性状表现不受亲本组合方式影响。其它其它6 6对相对性状对相对性状的杂交试验,都获得同样的试验结果。孟德尔从以上杂交结果,发现了两个共同特点两个共同特点:1.所有F1植株性状表现一致,均表现为其中一个亲本的性状。他把在F1表现出来的性状叫做显性性状显性性状,如红花、圆粒;在F1未表现出来的性状叫做隐性性状隐性性状,如白花、皱粒。2.F2出现性状分离现象性状分离现象,且显性个体与隐性个体的分离比例约3 3:1 1。三、三、表现型和基因型表现型和基因型 遗传因子即基因基因,如红花基因C和白花基因c,互为等位

4、基因。等位基因。个体的基因组合,称为基因型基因型。表现型表现型是指生物体所表现出来的性状,如红花、白花等。表现型是基因型和环境共同作用的结果。CC和cc两个基因型,等位基因是一样的,称为纯合基因型纯合基因型;具有纯合基因型的个体称为纯合体纯合体,CC个体为显性纯合体显性纯合体,cc个体为隐性纯合体隐性纯合体。而Cc基因型,等位基因不同,称为杂合基因型杂合基因型;具有杂合基因型的个体称为杂合体杂合体。(一一)测交法测交法 测交测交:被测验个体与隐性纯合个体间的杂交,后代为测交子代,用Ft表示。测交子代表现型的种类和比例正好反映了被测个体所产生的配子种类和比例,以此确定被测个体基因型。(三三)F1

5、F1花粉鉴定法花粉鉴定法 玉米籽粒及花粉粒有糯性和非糯性两种,受一对等位基因控制,非糯性由显性基因Wx控制,糯性由隐性基因wx控制。以稀碘液处理糯性花粉或籽粒,呈红棕色;而处理非糯性花粉或籽粒,呈蓝黑色。如以碘液处理糯性非糯性F1(Wxwx)植株上的花粉,显微镜下可见两种颜色的花粉粒大致各占一半两种颜色的花粉粒大致各占一半,表明F1产生了Wx和wx两种类型配子,且比例是1:1。五、五、分离比例实现的条件分离比例实现的条件(1)生物体是二倍体;(2)F1形成的两种配子数目相等或相近、生活力一样;受精 时各雌雄配子均等机会自由结合;(3)不同基因型的合子及其发育个体存活率相同或接近;(4)相对性状

6、差异明显,表现为完全显性;(5)杂种后代生长条件一致,且试验分析的群体较大。第二节第二节 独立分配规律独立分配规律 孟德尔在豌豆杂交试验中,进一步研究了两对和两两对和两对以上相对性状之间对以上相对性状之间的遗传关系,从而提出了独立独立分配规律分配规律或自由组合规律自由组合规律。1 1、两对相对性状的遗传、两对相对性状的遗传 黄色:绿色=(315+101):(108+32)=416:140 3:1 圆粒:皱粒=(315+108):(101+32)=423:133 3:1 每对性状的F2分离仍然符合3:1的比例,说明它们是彼说明它们是彼此独立地从亲代遗传给子代,没有任何相互干扰此独立地从亲代遗传给

7、子代,没有任何相互干扰;同时同时在在F F2 2群体内出现两种重组型个体,说明两对性状的基因在群体内出现两种重组型个体,说明两对性状的基因在从从F F1 1遗传给遗传给F F2 2时,又是自由组合的时,又是自由组合的。按照概率定律概率定律,F2 四种表现型的比例分别为:黄子叶(3/4):绿子叶(1/4)圆种子(3/4):皱种子(1/4)黄、圆(黄、圆(9/169/16):黄、皱():黄、皱(3/163/16):绿、圆():绿、圆(3/163/16):绿、皱():绿、皱(1/161/16)试验实际结果试验实际结果 黄、圆 黄、皱 绿、圆 绿、皱实得粒数 315 101 108 32理论粒数 31

8、2.75 104.25 104.25 34.75差数 +2.25 -3.25 +3.75 -2.75独立分配规律的实质独立分配规律的实质控制两对(或多对)性状的两对(或多对)等位基因,分别位于不同的同源染色体上;减数分裂形成配子时,每对同源染色体上的每一对等位基因分离等位基因分离,而位于非同源染色体上的非等位基因自由组合非等位基因自由组合。三、三、独立分配规律的验证独立分配规律的验证(一)测交法测交法 四、四、多对基因的遗传多对基因的遗传具有3对不同相对性状的植株杂交时,只要决定3对性状遗传的基因分别位于3对非同源染色体上,其遗传就符合独立分配规律。五、五、独立分配规律的应用独立分配规律的应用

9、杂交造成基因重组,是生物多样性的重要原因之一杂交造成基因重组,是生物多样性的重要原因之一。生物有了丰富的变异类型,可以广泛适应不同自然条件,有利于生物进化。杂交育种中,可以组合两亲本优良性状,并预测后代中的杂交育种中,可以组合两亲本优良性状,并预测后代中的优良性状组合及比例,确定育种规模优良性状组合及比例,确定育种规模。例如,某水稻品种无芒而感病,另一水稻品种有芒而抗病。有芒抗病(AARR)无芒感病(aarr)的组合中,F2分离出无芒抗病(aaR_)植株的概率为3/16,其中纯合的(aaRR)植株占1/3,杂合的(aaRr)植株占2/3。F3纯合的不再分离,而杂合的将继续分离。因此,若希望F3

10、获得10个稳定遗传的无芒抗病(aaRR)株系,那么F2群体大小至少要有16株,并且在F2至少要选择30株以上无芒抗病的植株,供F3株系鉴定。第三节第三节 遗传学数据的统计处理遗传学数据的统计处理一、一、概率原理(自学)概率原理(自学)二、二、二项式展开(自学)二项式展开(自学)三、三、测验测验 遗传学试验中,由于各种因素干扰,获得的各项实际数值实际数值与其理论上的期望值期望值常有一定偏差偏差。如果两者之间出现偏差,究竟是属于试验误差造成的,还是真实的差异?这通常可用 测验进行判断。测验公式:O是实测值,E是理论值。值即平均平方偏差的总和值即平均平方偏差的总和。有了 值和自由度自由度(df=k-

11、1,k为类型数),就可以查出P值;根据P值,就可以分析试验结果的可信度。另外,测验法不能用于百分比,如果遇到百分比应根据总数把它们化成频数,然后计算差数。例如,用 测验检验上一节的试验结果(表47)。求得 值为0.47,自由度为3,查得P值为0.900.95之间,说明实际值与理论值差异发生的概率在90%以上,因而样本的表现型比例符合9:3:3:1。第四节第四节 孟德尔规律的补充和发展孟德尔规律的补充和发展一、一、显隐性关系的相对性显隐性关系的相对性(一一)显性现象的表现显性现象的表现1.完全显性完全显性:F1所表现的性状和亲本之一完全一样。2.不完全显性:不完全显性:F1的性状表现是双亲性状的

12、中间型。如紫茉莉花色遗传。3.共显性共显性:双亲的性状同时在F1个体上表现出来。如正常人和贫血症患者所生子女,其红血球细胞既有碟形,又有镰刀形。共显性分子标记。4.镶嵌显性:镶嵌显性:双亲性状在后代同一个体的不同部位表现出来,形成镶嵌图式。如玉米花青素遗传。(二二)显性与环境的影响显性与环境的影响 显隐性关系有时受环境、年龄、性别、营养、健康状况等影响。例如,金鱼草的红花象牙花,F1低温强光下花为红色;高温遮光下为象牙色;石竹中,白花暗红色花,F1花最初为纯白,后来慢慢变为暗红色;有角羊无角羊,F1雄性有角雌性无角。二、二、复等位基因复等位基因同源染色体的相同位点上,存在三个或三个以上的等位基

13、因。存在于同源多倍体内,或二倍体生物的不同个体中。注:控制人类血型的三个复等位基因位于chr.9;人类血型除系统外,尚有其他等位基因决定的特异血型系统三、三、致死基因致死基因指当其发挥作用时导致个体死亡的基因,包括显性致死基因和隐性致死基因。隐性致死基因隐性致死基因只有在隐性纯合时才能使个体死亡,如植物中常见的白化基因。显性致死基因显性致死基因在杂合状态就可导致个体死亡,如人的神经胶症基因。四、四、非等位基因间的相互作用非等位基因间的相互作用基因互作:基因互作:根据独立分配规律,两对非等位基因自由组合时,F2出现9:3:3:1的分离比例;有时由于非等位基因间相互作用(干扰),F2的分离比例不是

14、9:3:3:1(一)互补作用互补作用:两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合状态时,共同决定一种性状;当只有一对基因是显性,或两对基因都是隐性时,表现为另一性状。例如香豌豆中的花色遗传。(二)积加作用积加作用:两种显性基因同时存在时产生一种性状,单独存在时分别表现相似的性状,均不存在时又表现第三种性状。例如南瓜果形的遗传。(三)重叠作用:重叠作用:不同的非等位基因间互作时,对表现型产生相同的影响,F2产生15:1的比例。如荠菜蒴果果形的遗传。(四)显性上位作用显性上位作用:两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用,而且其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用,称为上位性上位性。反之后者被前者所遮

15、盖,称为下位性下位性。如果起遮盖作用的基因是显性基因,称为上位显性基因上位显性基因。上位作用和显性作用不同,上位作用发生于两对不同的等位基因之间,而显性作用则发生于同一对等位基因的两个成员之间。例如,影响西葫芦的显性白皮基因(W)对显性黄皮基因(Y)有上位性作用。当W基因存在时能阻碍Y基因的作用,表现为白色;缺少W时,Y基因表现其黄色作用;如果W和Y都不存在,则表现y基因的绿色。(五)隐性上位作用隐性上位作用:两对互作基因中,一对隐性基因对另一对基因起上位性作用。如玉米胚乳蛋白质层(糊粉层)颜色遗传。当基本色泽基因C存在时,Pr表现紫色,pr表现红色;缺少C基因时,隐性基因c对Pr和pr起上位

16、作用,Pr和pr都不能表现其性状。(六)抑制作用抑制作用:两对独立基因中,其中一对显性基因,本身并不控制性状的表现,但对另一对基因的表现有抑制作用。抑制基因本身不能决定性状,而显性上位基因除遮盖其它基因的表现外,本身还能决定性状。如玉米胚乳蛋白质层(糊粉层)颜色杂交试验中,白色白色,F1表现白色,F2表现13白色:3有色。两对基因互作模式图解两对基因互作模式图解可分为基因内互作基因内互作和基因间互作基因间互作。基因间互作指不同位点非等位基因间的相互作用,表现为上位性和下位性;基因内互作指等位基因内部的显隐性作用。性状的表现,都是在一定环境条件下,通过两类基因互作共同或单独作用的结果。基因互作小结基因互作小结五、五、多因一效和一因多效多因一效和一因多效基因互作现象,说明一种性状的遗传受许多不同基因影响。多个基因影响同一种性状的表现,称为“多因一效”。如玉米叶绿素形成与50多对不同的基因有关。一个基因也可以影响许多性状的发育,称为“一因多效一因多效”。如水稻矮生基因常有多效性表现,它除表现矮化作用外,还有提高分蘖力、增加叶绿素含量和扩大栅栏细胞直径等作用。

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