植物育种与种子生产植物性状遗传与变异的根源

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1、植物育种与种子生产基础 （遗 传 学）,主讲 苏淑欣,植物育种与种子生产基础绪 论,本节要点 本节内容 本节总结 本节复习题,本节要点：,一、学习植物育种与种子生产基础的目的 二、植物育种与种子生产基础的研究对象与任务 三、遗传学的产生与发展 四、遗传学在生产中的作用 重点：遗传与变异的概念、任务及研究对象 难点：遗传学研究的目的、任务。,一、学习植物育种与种子生产基础的目的,随着世界各国人口的增多，对动、植物产品的数量和质量的要求也在不断提高。 为了满足生产上对提高产量和质量的要求，必须从两方面着手：一是采用优良的生产技术；二是不断选育和推广优良新品种。 在动植物生产上，推广优良新品种是最经

2、济有效的措施。 选育优良新品种，必须是在遗传规律的指导下进行的。所以，必须学好植物育种与种子生产基础（遗传学）。,二、植物育种与种子生产基础研究的对象和任务,遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特 征。,1.遗传学是研究生物遗传和变异的科学 以生物（微生物、植物、动物、人类）为研究对象, 研究的对象,变异：指亲代与子代之间、子代的不同个体间相异的现象.,遗传：指生物亲代与子代相似 的现象。,生物有遗传特性，才能繁衍后代，保持物种的相对稳定。 生物有变异，才能使物种不断发展和进化。 变异经过人工选择，才能育成适应生产需要的各种新品种。,2.遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。,、

3、植物育种与种子生产基础研究的任务,1. 阐明生物遗传和变异的现象 2. 深入探索遗传和变异的原因， 3. 揭露遗传和变异的内在规律。 4. 指导动物、植物和微生物的育种实践。,认识生物遗传和变异的客观规律，运用遗传变异规律培育新品种、进行种子生产。,通过遗传和变异的现象寻找遗传和变异的原因 总结遗传和变异的规律 指导育种与种子生产。,三、 遗传学的产生与发展,、遗传学的建立 1、19世纪以前，人们对遗传、变异的认识和研究 无意识选种，没有对遗传、变异的理论和规律进行过研究。,2、19世纪以后，人们对遗传、变异的认识和研究,（1）拉马克 用进废退和获得性状遗传等学说。 （2）达尔文发表物种起源著

4、作，提出自然选择和人工选择的进化学说。 （3）魏斯曼 提出种质连续论. （4）孟德尔首次提出分离和独立分配两个遗传基本规律 。（1866年） 1900年两规律被重新发现，被公认为是遗传学建立和开始发展的一年。 但是，遗传学是贝特生于1906首先提出的。,A、用进废退学说,1809年 法国生物学家拉马克 (1744-1829)提出“用进废退”的进化论观点，由此而得出获得性状是可以遗传的。 提出了生物器官的用进废退和获得性状遗传等学说。,B、 生物进化论,英国学者达尔文广泛研究了生物遗传变异和进化的关系， 1859年发表物种起源，提出了自然选择和人工选择的生物进化学说。有了的证明了生物是有简单到复

5、杂、由低级到高级逐渐进化的，否定了传统的物种不变的观点，成为19世纪自然科学中最伟大的成就之一。,达尔文(1809-1882),C、种质连续论,1883年， 德国生物学家魏斯曼 (1834-1914) 认为：多细胞生物可分为“种质” 和“体质” 两部分组成，种质是独立的、世代连续的、能产生后代的种质和体质。体质是不连续的、不能产生种质。种质的变异将导致遗传的变异，而环境引起的体质的变异是不连续的。,遗传学的诞生,18561864年，奥地利的孟德尔在经过8年的豌豆杂交试验和分析总结后，1865年2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为植物杂交试验的论文，首次提出性状分离和独立分配两个遗传基本规律

6、。但这一伟大的发现被埋没35年后才被荷兰的狄.弗里斯、德国的柯伦斯和奥地利的柴马克重新证实了孟德尔的遗传规律，确认了它的伟大意义。因此，1900年被公认为遗传学正式建立。,孟德尔(1822-1884),杂交试验,（二）遗传学的发展 按研究的特点可分为3个时期：,1.细胞遗传学阶段（19001939年）： 验证了孟德尔定律的普遍意义，并使研究工作从个体水平发展到细胞水平。期间重要的研究成果有： （1）贝特生等在1906年香豌豆杂交试验中发现性状连锁现象。 （2）约翰生于1909年发表了“纯系学说”，提出“基因”一词 。 （3）1910年以后，摩尔根等用果蝇为材料 ，提出连锁遗传规律。提出基因在染

7、色体上呈直线排列，从而使遗传学由以前的个体遗传学阶段发展进入到细胞遗传学阶段 （4） 在二十世纪三十年代，提出了杂种优势的遗传假说。,摩尔根,1910年摩尔根创立了连锁定律并证实了基因在染色体上以直线方式排列。提出了遗传的染色体理论。 获1933年度诺贝尔奖,摩尔根(1866-1945),2.从细胞水平向分子水平过渡时期（19401952年）,（1） 1941年比德尔等人提出“一个基因一个酶”的假说。 （2）1944年阿委瑞通过肺炎链球菌的转化实验，证实了染色体是由DNA、蛋白质和少量RNA所组成，其中DNA是主要的遗传物质。证明了DNA是遗传物质。 （3）1952年赫尔歇用大肠杆菌实验，再次

8、确认了DNA是遗传物质。从而使遗传学发展到分子遗传学阶段。,比德尔和泰特姆,比德尔 泰特姆 (1903-1989) (1909-1979),1940年比德尔和 泰特姆提出了一个基因一个酶的假说。从而发展了微生物遗传及生化遗传学 获1958年度诺贝尔奖 2.从细胞水平向分子水平过渡时期（19401952年）,阿委瑞,1944年阿委瑞提出遗传的物质基础是DNA 最应该获得诺贝尔奖而没有获得，为此，诺贝尔委员会曾一度受到批评。,阿委瑞 (1877-1955),3.分子遗传学时期（1953-今）,从分子水平上研究基因的本质，基因的结构和功能，遗传物质的传递、表达和调控。 （1）1953年沃森和克里克，

9、提出DNA分子双螺旋结构模式理论 。 （2）1958年克里克等提出遗传的三联密码的推论，1961年再次得到证实；进过多人努力到1969年全部解译出64种遗传密码。提出了遗传信息传递的“中心法则” （3）1973年成功地实现了人工分离基因和人工合成基因，开始建立了遗传工程这一个新的研究领域。 （4）1990年美国率先发起实施了”人类基因组计划”，经过美、英、法、德、日、中6国的合作和努力，于2001年完成了全部序列测定：人类基因有32亿个碱基对。中国是1999年9月开始负责其中1%的测定工作的。 （5）2002年12月我国宣布籼稻的基因组“精细图”已经完成。,沃森和克里克,1953年沃森和克里克

10、建立了DNA的双螺旋模型结构，克里克并于1958年提出了中心法则。,沃森(1928-) 克里克(1916-),获1962年诺贝尔奖,1953年4月25曰，沃森 与 克里克在自然杂志上发表：核酸的分子结构脱氧核糖核酸的一个结构模型,(美）,（英）,DNA复制,遗传密码的破译,尼伦伯格等完成遗传密码的破译(Nirenberg and Khorana,1964,1965),Har Gobind Khorana (left) and Marshall Nirenberg,获1968年 诺贝尔奖,遗传密码表,遗传密码表,以上成就说明，分子遗传学和生物工程已成为当今生物科学领域最活跃的前沿科学，其发展之快

11、和影响之广是前所未有的。现代遗传学已发展出30多个分支。 遗传学的发展不仅推动了整个生命科学的研究，而且广泛应用与生产实践，为造福人类做出了巨大贡献。,四、遗传学在科学实验和生产中的作用,（一）遗传学在科学实验中的作用 遗传研究表明： 生物在外观上千姿百态，有动物、植物、微生物之分，但不论是最低等的微生物，还是最高级的人类自己，遗传物质是相同的，都是核酸。 除了少数低等生物如病毒是RNA外，绝大多数是DNA。所以，生物的遗传规律是通用的。 我们学的遗传规律将不仅能指导中草药、还能指导所有植物、动物、微生物的育种工作。,.遗传学在生产中的作用,1.指导生物育种：现在的动植物生产中推广的新品种，都

12、是在遗传学理论的指导下育成的，并且发挥了很大的作用。 2.工业生产：从20世纪40年代开始应用于微生物育种，培养出许多新菌种，如：抗菌素（青、链、庆大霉素）、处理三废（或与贵金属有亲和力的菌种）、激素、疫苗等 3.医学：用基因疗法治疗遗传性疾病、防止遗传学疾病的优生优育理论。 4.国防：基因武器、生物武器、人造病毒。,总 结,1、遗传学：是研究生物遗传和变异的科学。 2、遗传：指生物亲代与子代相似的现象。 3、变异：指亲代与子代之间以及同一亲代的子代不同个体之间相异的现象 4、研究的对象：以生物为对象 5、研究的任务：认识生物遗传和变异的客观规律，运用这些规律改造生物，指导植物育种与种子生产。

13、 6、遗传学的建立：1900年。 7、遗传学的发展：按研究的特点可分为3个时期，细胞遗传学阶段（19001939年）、从细胞水平向分子水平过渡时期 （19401952年）、分子遗传学时期 （1953-今）。,记住,绪论,复习题,1、 什么是遗传学？遗传学研究的对象和任务是什么？为什么要学习遗传学？ 2、 举例说明什么是遗传、变异？新品种选育和生物进化的因素是什么？ 3、 遗传学产生于那一年？它的发展可分为那几个时期、水平和阶段？ 4、遗传学在生产实践上的作用？,绪论,情境一 植物性状遗传与变异的根源,细胞是生物体结构和生命活动的基本单位。所有的生物都是由细胞构成的。,生物的繁殖是通过一系列的细

14、胞分裂实现的。在细胞分裂的过程中，既有遗传，又有变异。 为了深入研究生物遗传和变异的规律，必须先对细胞的结构、细胞的分裂、在细胞分裂中染色体的行为、以及生物繁殖与遗传表现进行了解。,第一章 细胞分裂与染色体行为,本章要点 本章内容 本章总结 本章复习题,本章要点：,一、遗传物质存在的部位不同，导致遗传规律不同。 二、染色体的形态及数目的变化规律； 三、减数分裂与有丝分裂中染色体的变化规律、特点、意义及区别； 四、雌雄配子和种子的形成、种子各部位的遗传效应； 五、高等植物在世代交替中染色体数目的周期变化 难点：一、染色体的形态，结构 ； 二、雌雄配子和雌雄配子体的形成,本章内容,第一章 细胞分裂

15、与染色体行为 （遗传的细胞学基础） 第一节 染色体 第二节 细胞分裂与染色体行为 第三节 配子的形成和受精 （高等生物的繁殖） 第四节 生活周期,1-1染色体,一、细胞的主要结构与功能 二、染色体的形态 三、染色体的数目 四、染色体的结构,生物界的细胞可分为两类： （一）、原核细胞 （二）、真核细胞,- 染色体,一、细胞的主要结构和功能,1、原核细胞：只有核物质，没有核结构的细胞。,- 染色体,2、原核生物： 由原核细胞构成的生物。 如：各种细菌、蓝藻等低等生物。,、原核细胞,2、真核细胞,具有细胞核的细胞。具有真核细胞结构的生物称为真核生物。所有的高等植物、动物，以及单细胞藻类、真菌和原生动

16、物等都是真核生物。,细胞核,（二）、细胞的主要结构和功能 细胞由细胞膜、细胞质、细胞核三部分组成： 1.细胞膜,细胞膜:包被细胞内原生质的一层薄膜，简称质膜。 质膜的功能：能主动而有选择地通透某些物质。,植物细胞：,细胞膜,植物细胞不同于动物细胞，在其细胞质膜的外围有一层由纤维素和果胶质等构成的细胞壁，对植物细胞和植物体起保护和支持作用。细胞壁上有许多微孔称胞间连丝，是相邻细胞间的通道，导致相邻细胞的原生质的连续，有利于细胞间的物质转运 。,细胞壁,胞间连丝,2.细胞质： 在质膜内环绕着细胞核外围的原生质， 内含各种细胞器。,细胞器：细胞质内除了核以外的具有一定形态、结构和功能的物体。如：线粒体、叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体、中心体、溶酶体和液泡等。 在线粒体、叶绿体、核糖体和内质网的上面含有遗传物质，它们是细胞质内遗传物质的载体。 由细胞质内的遗传物