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1、GENETICS植物科学技术学院植物科学技术学院赵赵 剑剑第一章第一章 绪论绪论 n 什么是遗传学什么是遗传学 n 遗传学的诞生和发展遗传学的诞生和发展n 遗传学的应用遗传学的应用n 怎样学好遗传学怎样学好遗传学 什什 么么 是是 遗遗 传传 学学n遗传遗传(heredity)：亲代与子代相似的现象。：亲代与子代相似的现象。n变异变异(variation)：亲代与子代间或子代与子代个体间出现：亲代与子代间或子代与子代个体间出现差异的现象。差异的现象。n遗传学遗传学(genetics)：研究生物的遗传和变异的学科。：研究生物的遗传和变异的学科。 研究遗传物质的结构和功能以及遗传信息的传递与表达。
2、研究遗传物质的结构和功能以及遗传信息的传递与表达。 n研究对象研究对象：一切生物。：一切生物。什什 么么 是是 遗遗 传传 学学具体内容具体内容:n世代遗传和进化的基础世代遗传和进化的基础n基因在世代之间的传递方式和规律基因在世代之间的传递方式和规律n基因结构和基因组结构的分析基因结构和基因组结构的分析n基因表达规律基因表达规律 基础基础 遗遗 传传 学学遗传与变异的早期认识遗传与变异的早期认识n Aristotle （公元前三世纪（公元前三世纪 ）n血液遗传血液遗传nWeisman (1834-1914德）德）n1885年年 宣称宣称“只有细胞核物质才是遗传倾向的载体只有细胞核物质才是遗传倾
3、向的载体”n1892年年 “种质学说种质学说” 切尾实验切尾实验nDarwin (1809-1882英）英）n1859年年 物种起源物种起源 优生劣汰优生劣汰 “选择理论选择理论”n1866年年 在驯养下动物和植物的变异在驯养下动物和植物的变异重提泛生论和获得性遗传重提泛生论和获得性遗传(公元前公元前384322)nSwammerdam (1637-1680 荷兰）荷兰） n原成论原成论 卵子派和精子派卵子派和精子派nLamarka (1744-1829法）法）n1809年年 动物学的哲学动物学的哲学 用进废退用进废退 获得性遗传获得性遗传种质是独立的、连续的，能决定后种质是独立的、连续的，能
4、决定后代的体质、种质；代的体质、种质；种质的变异将导致遗传的变异，而种质的变异将导致遗传的变异，而环境引起的体质变异是不连续的。环境引起的体质变异是不连续的。遗传学的诞生遗传学的诞生 nMendel,G.J. (1822-1884)1866年年 植物杂交的试验植物杂交的试验n1903年年 W.S.Sutton(英英) 染色体是遗传因子载体染色体是遗传因子载体n1906年年 W.Bateson(英英) 正式命名正式命名“Genetics” n1909年年 W.L.Johannsen 用用gene代替遗传因子代替遗传因子n1900年年，孟德尔定律再次发现，孟德尔定律再次发现 de Vris,H.(
5、荷兰荷兰) Karl Correns( 德国德国) Von.S.Tschermark(奥奥)德国植物学会杂志德国植物学会杂志vol.18 pp 83-90 1900.3.26 vol.18 pp 158-168 1900.4.24 vol.18 pp 232-239 1900.6.2 HugodeVriesUniversityofAmsterdamNetherlandCarlCorrensUniversityofTubingenGermanyErichvonTschermak-SeyseneggUniversityofAgriculturalSciencesinViennaVienna,Aus
6、tria否定了否定了泛生论，获得性遗传理论，融合遗传假说泛生论，获得性遗传理论，融合遗传假说奠定了奠定了颗粒遗传理论颗粒遗传理论(theory of particulate inheritance) 提出了提出了遗传因子的分离规律遗传因子的分离规律(Law of segregation)遗传因子的自由组合规律遗传因子的自由组合规律(Law of independent assortment)遗传学的发展遗传学的发展n1910-1940 细胞遗传学时期细胞遗传学时期 n1941-1960S 微生物遗传学微生物遗传学 生化遗传学时期生化遗传学时期n1953 - 至今至今 分子遗传学时期分子遗传学时
7、期n1990 至今至今 基因组学时期基因组学时期 n1910年年 T.H.Morgan(美美) “连锁与交换规律连锁与交换规律”n1926年年T.H.Morgan(美美) 发表发表基因论基因论荣获荣获1933年诺贝尔奖年诺贝尔奖n1913年年 A.H.Sturtevant 绘出首张连锁遗传图绘出首张连锁遗传图摩尔根对遗传学的贡献摩尔根对遗传学的贡献:进一步证实了孟德尔定律，并把孟德尔所假设的遗传因子进一步证实了孟德尔定律，并把孟德尔所假设的遗传因子具体落实在细胞核内的染色体上具体落实在细胞核内的染色体上基因在染色体上呈直线排列，基因又随染色体的复制而复基因在染色体上呈直线排列，基因又随染色体的
8、复制而复制，基因是三位一体的单位，即基因是功能单位；突变单制，基因是三位一体的单位，即基因是功能单位；突变单位；交换单位位；交换单位摩尔根并不知道基因是什么物质，他在摩尔根并不知道基因是什么物质，他在基因论基因论中写到：中写到：我们仍然很难放弃这个可爱的假设，就是基因之所以稳定，我们仍然很难放弃这个可爱的假设，就是基因之所以稳定，是因为他代表一个有机的实体是因为他代表一个有机的实体n1910年年 T.H.Morgan(美美) “连锁与交换规律连锁与交换规律”n 1927年年H.J.Muller等发现等发现x-射线的诱变作用射线的诱变作用 获获1946年诺贝尔奖年诺贝尔奖n 1937年年A.F.
9、Blakeslee 秋水仙碱诱发多倍体秋水仙碱诱发多倍体n1926年年T.H.Morgan(美美) 发表发表基因论基因论荣获荣获1933年诺贝尔奖年诺贝尔奖n1913年年 A.H.Sturtevant 绘出首张连锁遗传图绘出首张连锁遗传图n1941年年G.W.Beadle及其老师及其老师E.L.Tatum提出提出“一个基一个基因一个酶因一个酶”理论理论 获获1958年奖年奖n 1952年年A.D. Hershey 发现噬菌体发现噬菌体T2的遗传物质是的遗传物质是DNA 获获1969年奖年奖n 1951年年B.McClintock首次提出可转移的控制因子首次提出可转移的控制因子 获获1983年奖
10、年奖 n 1944年年O.T.Avery证明遗传物质是证明遗传物质是DNAOswald T. Avery (1987-1955)Alfred D. Hershey(1908 1997)n 1953年年J.D.Watson(美美) F.H.C.Crick(英英)提出提出DNA双双 螺旋结构模型螺旋结构模型 获获1962年奖年奖n 1957年年S. Benzer 提出顺反子提出顺反子 突变子突变子 重组子概念重组子概念为为DNA 双螺旋模型双螺旋模型提供提供 X射线衍射图，射线衍射图，1962年同时获奖。年同时获奖。n1961年年F.JacobJ.Monod乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型获获1965
11、年奖年奖n1966年年H.G.KhoranaM.W.Nirenberg破译密码破译密码1968年获奖年获奖n1958年年A.Kornberg发现发现DNA聚合酶聚合酶 1959年获奖年获奖n1959年年S.Ochoa分离到分离到RNA聚合酶聚合酶 1959年获奖年获奖n1973年年S.N.CohenH.Boyer等首次构建有功等首次构建有功能的细菌杂交质粒能的细菌杂交质粒开创基因工程开创基因工程n1972年年P.Berg实现实现DNA体外拼接体外拼接重组重组DNA技术技术 获获1980年奖年奖n1970年年H.O.smith等首次分离限制性核酸内切酶等首次分离限制性核酸内切酶获获1978年奖年
12、奖n1970D.baltimore等分离到反转录酶等分离到反转录酶1975获奖获奖D. Baltimore H. M. Temin 1938 - 1934 - 1994n1977年年P.A.Sharp和和R.J.Roberts等等发现内含子发现内含子提出隔裂基因提出隔裂基因获获1993年奖年奖n1977年，年，F.Sanger等发明等发明DNA序列分析法序列分析法分析了分析了 X174DNA序列序列获获1980年奖年奖n1979年年E.SolomonW.P.Bodmen限制性片段长限制性片段长度多态性研究度多态性研究n1983年年L.Herrera-Estrells等利用等利用Ti质粒获转基因
13、植物质粒获转基因植物n1981、1983年年R.L.Brinster等获得转基因小鼠等获得转基因小鼠n1982年美国食品及药物管理局批准年美国食品及药物管理局批准基因工程产品基因工程产品胰岛素胰岛素进入市场进入市场n1985年年Mullis等建立等建立PCR技术技术获获1993年奖年奖KaryB.Mullis1944-n1990美国能源部和国立卫生研究院向国会提交人类基因组美国能源部和国立卫生研究院向国会提交人类基因组计划。计划。10月，美国投资三十亿启动了该计划。月，美国投资三十亿启动了该计划。n1993年年M.Smith建立定点诱变技术建立定点诱变技术获奖获奖n1997年年I.Wilmut
14、克隆羊克隆羊“多莉多莉”问世问世n1996年年W.F.Dietrich等绘制了小鼠基因组的完整等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱遗传图谱功能基因组学功能基因组学蛋白质组学蛋白质组学生物信息学生物信息学基因芯片基因芯片n2000年年6月月26日日人类基因组遗传草图人类基因组遗传草图问世问世细菌细菌酵母酵母线虫线虫拟南芥拟南芥基因组学基因组学比较基因组学比较基因组学n2002年正式启动国际年正式启动国际遗传变异图谱计划遗传变异图谱计划继人类基因组计划之后，美、英、中、日、加拿大参与继人类基因组计划之后，美、英、中、日、加拿大参与宗旨宗旨 加速识别与癌症、心脏病等疾病有关的基因加速识别与癌症、心脏病等
15、疾病有关的基因n2003年年3月月7日日美美1200万美元万美元启动启动后基因组计划后基因组计划旨在发现和确定人类基因中的功能基因旨在发现和确定人类基因中的功能基因人类基因组的某些特征人类基因组的某些特征基因组大小基因组大小 2.91Gbp常染色质常染色质 2.952106kb（占基因组（占基因组92%）转录成转录成RNA的序列的序列 占基因组占基因组28%蛋白质的编码序列蛋白质的编码序列 占基因组占基因组1.1%1.4%内含子序列内含子序列 占基因组占基因组24% 基因间序列基因间序列 占基因组占基因组75%基因数目基因数目(功能未知功能未知) 约约2.5万个万个(59%)基因数目最多的染色
16、体基因数目最多的染色体 19号染色体（号染色体（23个基因个基因/Mb)基因数目最少的染色体基因数目最少的染色体 13号和号和Y染色体（染色体（5个基因个基因/Mb)植物植物/拟南芥基因组的某些特征拟南芥基因组的某些特征基因组大小基因组大小 125 Mbp蛋白质的编码序列蛋白质的编码序列 占基因组占基因组1.1%1.4%内含子序列内含子序列 占基因组占基因组24% 基因间序列基因间序列 占基因组占基因组75%基因数目基因数目 约约2.5万个万个水稻：水稻：466Mbp，4.5-5.5万万玉米。约玉米。约1Gbp，5.5万万大豆：大豆：973Mbp，4.6万万小麦：小麦：14.5Gbp，9万基因万基因人口与粮食人口与粮食健康健康与疾病与疾病环境与生态环境与生态能源能源与资源与资源3.遗传遗传学的学的应应用用改良改良优良品种优良品种产量产量质量质量抗病虫害抗病虫害抗逆性抗逆性优良品种优良品种诱变诱变杂交杂交细胞工程细胞工程基因工程基因工程杂交油菜之父杂交油菜之父傅廷栋傅廷栋国家柑橘产业首席科学家国家柑橘产业首席科学家 绿色超级稻绿色超级稻：10年的战略构想年的战略构想转基因抗虫杂交水稻转基
