遗传学4第三章孟德尔遗传

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1、第三章 孟德尔遗传,遗传学中把生物体所表现出来的形态特征和生理生化特征统称为性状（character）。这里所说的性状是统称，也可以说是一个抽象概念，是指生物体的总的表现型特征。,为什么孟德尔从他著名的豌豆杂交试验中能推导出遗传的两大规律? 选材好 精心设计:采用相对性状有差异的植株; 采用因子分析法., 采用了正确的试验分析法 独特的思维方式:先简后难; 动用了假设推理 首创了测交法进行验证 其他主客规因素:主观; 客观,孟德尔规律长期不被接受的原因,达尔文于1859年发表的自然选择学说及其所引起的争论吸引了过多的注意力； 而孟德尔在科学界是一个籍籍无名之辈； 他的研究表明遗传因子与性状在世

2、代间的稳定传递，与当时进化论强调的生物界广泛变异的思想也似乎并不相吻合。,4 孟德尔思想的超前性。 颗粒遗传观念、统计分析方法、严密的逻辑思维等都超出了同时代学者们的理解和接受能力。 遗传因子仅仅是一个抽象概念。当时对生物有性生殖过程及其机制知之基少， 5 孟德尔本人对其理论普遍适用性的研究遇到挫折。由于他在材料选择上的不幸，结果他并不能用遗传因子假说来解释蜜蜂、山柳菊属植物等的遗传现象。,6 而在材料的选择上，受到学术权威的影响 很大程度上是受到一个当时的学术权威慕尼黑大学植物学教授耐格里的影响。 7 自我都怀疑其理论的正确性 连他自己都怀疑期理论的正确性或适用范围；尽管对豌豆的7对相对性状

3、的试验是完全能够自圆其说。,孟德尔规律的重新发现与证实,1900年，孟德尔规律重新发现并被广泛接受。 首先，自然选择学说的地位已经基本确立。人们在对其进行完善的同时必然将注意力放到生物性状变异的产生和传递这一遗传学问题上来； 其次，细胞学对生物有性生殖的研究取得重要进展； 再者，分别以不同的生物为研究对象，重复孟德尔的杂交试验，得到相似的结果，可用遗传因子假说解释，表明孟德尔遗传因子假说及其分离规律是绝大多数有性生殖生物性状遗传的基础(普遍性)。,一些相关术语: 1. 性状: 生物的不同形态特征和生理生化特性的统称. 2. 遗传性状: 能从亲代传给子代的性状. 3. 不遗传性状: 不能遗传的性

4、状. 4. 质量性状: 在可遗传的性状中,由一对或少数几对基因所控制的,在后代的变异呈现非连续性的性状. 5. 数量性状: 在可遗传的性状中,由微效多基因控制的,在后代的变异中呈现连续性,不易分组的性状.,6. 单位性状: 被区分开来的每一个具体的性状. 7. 相对性状: 有相对差异的单位性状. 8. 显性性状: 相对性状杂交,杂种一代所表现出来的亲本之一的性状. 9. 隐性性状: 相对性状杂交,杂种一代没有表现,在二代表现出来的亲本之一的性状. 10. 非相对性状: 除相对性状外,任何两个性状之间都称为非相对性状.,11. 杂交: 两个具有不同遗传性状的品种或类型人为使其雌雄配子结合的过程.

5、 12. 母本: 有性杂交中接受雄配子的一方. 13. 父本: 有性杂交中提供配子的一方. 14. 亲本: 用于杂交的双方均称作亲本. P 15. 杂种后代: 杂交之后产生的后代个体. F1 16. 自交: 相同品种的生物个体的雌雄配子的结合. 17. 个体: 每一个亲本,后代或单株. 18. 系统: 由个体产生的后代群体.,19. 品系: 起源于同一祖先的遗传性稳定的群体. 20. 品种: 具有一定的经济价值,遗传性比较一致的生物类型. 21. 正交与反交: 一对杂交亲本相互杂交称为正交;将其亲本(父母本)调换,进行杂交称为反交 22. 回交：杂交一代与亲本之一的杂交过程 23. 测交：杂交

6、一代与纯合隐性亲本进行的杂交。,第一节 分离规律,一、 孟德尔的碗豆杂交试验 二、 分离现象的解释 三、 表现型和基因型 四、 分离规律的验证 五、 分离比例实现的条件 六、 分离规律的应用,孟德尔的碗豆杂交实验,Mendel先从市场上买了34种不同的豌豆，种了两年，从中选出了22个在遗传上稳定的品种（品系）进行详细观察。这些品种的性状都很稳定，是真实遗传的，很符合他的试验要求。他用这些豌豆进行了8年（1856-1864）的杂交试验，获得了重要的成果。,他选择了七对区别分明的相对性状进行研究。这7对相对性状是： 种子的形状：圆的和皱的 子叶的颜色：黄色和绿色 花 的颜色：红花和白花 成熟豆荚的

7、形状：饱满的和不饱满的 未成熟豆荚的颜色：绿色和黄色 花的着生位置：腋生和顶生 茎蔓的高度：高的（2m）和矮的（小于0.5m）,玉米性状 亲代相对性状 F1的性状表现 F2的性状表现及数目 比率 籽粒 饱满凹陷 饱满 满540：凹陷164 3.28 籽粒色 有色无色 有色 有色484: 无162 2.98 籽粒 凹陷饱满 饱满 饱满532：凹陷173 3.08 籽粒色 无色有色 有色 有色520: 无色175 2.97 请你从上述现象，总结出共同的规律来。,F1的表现是一致的； F2代杂交亲本的相对性状全部表现出来，即F2发生了性状 分离现象； F2代出现显隐性性状有比例的分离，近似3：1；

8、正交和反交，杂种后代的遗传动态是相同的。 性状分离现象,性状 亲代相对性状 F1的性状表现 F2的性状表现及数目比率 鲤鱼鳞片 全鳞散鳞 全鳞 全540：散164 3.28 金鱼眼 普通眼龙睛眼 普通眼 普通眼484:龙睛眼162 2.98 鲤鱼鳞片 散鳞全鳞 全鳞 全532：散173 3.08 金鱼眼 龙睛眼普通眼 普通眼 普通眼520:龙睛眼175 2.97 请你从上述现象，总结出共同的规律来。,F1的表现是一致的； F2代杂交亲本的相对性状全部表现出来，即F2发生了性状 分离现象； F2代出现显隐性性状有比例的分离，近似3：1； 正交和反交，杂种后代的遗传动态是相同的。 性状分离现象,二

9、、分离现象的解释,Mendel提出了一系列的假设，试图对分离现象作出解释。他提出： 性状是由遗传因子控制的。 遗传因子(inherited factor)在体细胞内是成对的，在性细胞内是成单的。 杂种F1的体细胞中成对的因子是彼此独立的，每个配子中只具有成对遗传因子中的一个。 杂种产生不同类型的配子且数目相等且配子的结合也是随机的,现以豌豆红花白花的杂交组合为例说明如下： P 红花（雌） 白花（雄） CC cc 雌配子 雄配子 C c F1 Cc F2 CC Cc cc 3/4红花 ： 1/4白花,分离规律的实质 相对性状由相对的遗传因子所控制，在形成配子时，相对因子彼此分离而各自进入到不同的

10、配子中去，并产生数目相等，类型不同的配子 。,分离规律在很多生物中得到了证实现以鲤鱼的鳞片为例说明如下： P 全鳞（雌） 散鳞（雄） AA aa 雌配子 雄配子 A a F1 Aa 全鳞 F2 AA 全鳞 Aa 全鳞 aa散鳞 全鳞(540) ： 散鳞(164),金鱼的眼睛性状的遗传： P 普通眼（雌） 龙睛眼（雄） DD dd 雌配子 雄配子 D d F1 Dd 普通眼 F2 DD普通眼 Dd 普通眼 dd龙睛眼 普通眼 ： 龙睛眼,鲤鱼的全鳞基因A为显性，散鳞基因a为隐性。写出下列杂交组合的亲本基因型 （1）全鳞全鳞，后代全部全鳞； （2）全鳞全鳞，后代3/4全鳞：1/4散鳞； （3）全鳞

11、散鳞，后代1/2全鳞：1/2散鳞,分离规律的细胞学基础： 基因在体细胞中成对的(染色体也是成对的) 体细胞中成对的基因在形成配子时彼此分离，各进入一个配子中(体细胞中成对的染 色体通过减数分裂形成配子时也是如此) 基因的行为和染色体的动态的一致性使人们认识到：基因在染色体上，成对的基因应分别位于一对同源染色体上,分离规律的细胞学基础,等位基因：位于同源染色体相同位点上控制着同类相对性状的基因 纯合体：相同位点的等位基因是一致的个体如RR, rr 杂合体：相同位点的等位基因是不一致的个体如Rr 纯合体不发生分离，杂合体必然要发生分离,纯合体与杂合体在遗传行为上是不一样的。 一对基因的纯合体只能产

12、生一种配子，自交子代还是纯合体，其性状不会发生分离，表现为遗传上的稳定性。 而一对基因的杂合体能产生两种配子，自交子代就会出现不同的基因型和不同的表现型，表现为遗传上的不稳定性。,三、 表现型和基因型,1909年，丹麦遗传学家Johannsen把Mendel所称的遗传因子叫做基因（Gene）。 基因型：个体的基因组合(性状表现的必备内在因素，即遗传的物质基础。例如，CC和Cc基因型决定花的颜色是红色，cc基因型决定花为白色。),表现型：生物所表现出来的性状如红花、白花；鲤鱼的全鳞、散鳞 人们所能见到或用仪器设备能够检测到的性状称为表现型 表现型是基因型在外界环境条件作用下的具体表现，基因型是表

13、现型的内在遗传基础。 表现型可以直接观测到。基因型是据表现型用实验方法确定的。,在遗传研究中，生物所表现出来的单位性状是数不胜数的，人们不可能在同一个试验中研究生物体的全部表现型或全部基因型，一般只能研究个别的性状或少数几个性状（表现型）及其基因型。,四、 分离规律的验证,Mendel对分离现象的解释完全是一种假设。 这个假设的实质就是体细胞中成对的基因在配子形成过程中彼此分离，互不干扰，因而配子中只具有成对基因中的一个。,这个假设必需用实验来验证，若假设不能验证，充其量只是一种假说（hypothesis）而已，若在实验中得到验证，假设便成为规律。 历史已经证明，解释分离现象的假设是能够验证的

14、，因而分离现象便成为分离规律。这是遗传学中的最基本的规律。 验证的方法有几种，主要的是 测交法 自交法 F1花粉鉴定法 红色面包霉杂交法,(一) 方法 、测交法,如果用F1与隐性个体(隐性纯合体)杂交，后代的表现型类型和比例就反映了杂种F1配子的种类和比例，事实上也反映(测验)了F1的基因型。,为了测验个体的基因型，用被测个体与隐性个体交配，为什么？ 被测个体不仅仅是F1，可以是任一需要确定基因型的生物个体。,、自交法,纯合体(如CC)只产生一种类型的配子，其自交后代也都是纯合体，不会发生性状分离现象； 杂合体(如Cc)产生两种配子其自交后代会产生3:1的显性:隐性性状分离现象。,F2基因型及

15、其自交后代表现推测 (1/4)表现隐性性状F2个体基因型为隐性纯合，如白花F2为cc； (3/4)表现显性性状F2个体中：1/3是纯合体(CC)、2/3是杂合体(Cc)； 推测：在显性(红花)F2中：1/3自交后代不发生性状分离，其F3均开红花；2/3自交后代将发生性状分离。,F2基因型及其自交后代表现推测,F2自交试验结果,发生性状分离现象的株系数与没有发生性状分离现象的株系数之比总体上是趋向于2:1。 表现出性状分离现象的株系来自杂合(Cc)F2个体； 未表现性状分离现象的株系来自纯合(CC)F2个体。 结论：F2自交结果证明根据分离规律对F2代基因型的推测是正确的。,豌豆7对相对性状显性

16、F2自交后代表现,、F1花粉鉴定法,测交法是根据测交后代表现型类型和比例来测定F1产生配子类型和比例，并进而推测F1基因型，即：Ft表现型类型和比例F1配子类型和比例F1基因型 性状是在生物生长发育特定阶段表现，大多数性状不会在配子(体)上表现，因此无法通过配子(体)鉴定配子类型，如花色、籽粒形状等。,花粉鉴定法,也有一些基因在二倍孢子体水平和配子体水平都会表现。例如玉米、水稻、高粱、谷子等禾谷类Wx(非糯性)对wx(糯性)为显性，它不仅控制籽粒淀粉粒性状，而且控制花粉粒淀粉粒性状。,用稀碘液处理F1的花粉，非糯呈兰黑色反应，糯(含支链淀粉)呈红棕色反应 两种不同色泽的花粉粒数目大致相等说明：杂