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文檔簡介

1、孟德爾遺傳,一、孟德爾的豌豆雜交試驗,性狀(character)是生物體形態(tài)特征和生理生化特征的總稱。 單位性狀(unit character)能被區(qū)分的每一個具體的性狀稱為單位性狀。每個單位性狀在不同個體間又有不同的表現(xiàn)。如豌豆的花色、種子形狀等。 相對性狀(contrastive character, relative character)同一單位性狀在不同個體間所表現(xiàn)出來的相對差異。即同一單位性狀的相對表現(xiàn)。如種子的圓形和皺縮。 P-親本; -母本;-父本;-雜交 F1-雜交一代;F2-雜交二代;自交;正交;反交,精心挑選實驗對象 豌豆:閉花自花授粉,性狀穩(wěn)定,清晰可辨, 32個品種,7

2、對性狀分布于7個染色體 耐心、細致、準確的觀察,8年實驗 嚴密的邏輯推理和統(tǒng)計學分析,雜交試驗,豌豆單因子雜交實驗與分離定律,7對差別鮮明的性狀: 花的顏色:紫色/白色; 種子形狀:圓形/皺縮; 種子顏色:黃色/綠色; 花著生位置:腋生/頂生; 豆莢形狀:飽滿/皺縮; 豆莢顏色:綠色/黃色; 植株高度:高/矮。,Mendel最初實驗是對具有單個相對性狀的親代雜交。,結果觀察 F1 確定了:顯性(dominant)性狀 隱性(recessive)性狀 F2 代的觀察和計算 采用大樣本; 進行統(tǒng)計處理; 顯隱都有; 性狀分離3:1。,豌豆7組相對性狀分別雜交的實驗結果,Mendel按上述方法繼續(xù)對

3、7組相對性狀分別進行雜交實驗,統(tǒng)計了子二代(F2代)植株顯性與隱性性狀之間比例。,等位基因 A、a 純合子 AA、aa 雜合子Aa 顯性基因A 紫花 隱性基因a 白花 顯性性狀 隱性性狀,六位學者重復孟德爾植物雜交實驗的結果,F2代個體,孟德爾用測交和自交方法對推論加以驗證。 測交(test cross):是指將雜種后代和隱性親本進行雜交。 回交(back cross):是指雜種后代和任一親本雜交。 F1自交,Mendel首創(chuàng)了測交實驗方法,驗證了其推斷的正確性。,Mendel建立了遺傳學第一定律,即分離定律:一對遺傳因子(基因)在形成配子時完全按照原樣分離到不同的配子中去,相互不發(fā)生影響。,

4、相關概念,1909年,約翰生提出“基因gene”,取代了孟德爾的遺傳因子。 等位基因:控制一對相對性狀、位于同源染色體上相同位點的兩個不同形式的基因,如C和c。 基因型:個體的基因組合。AA Aa aa 表現(xiàn)型:生物體所表現(xiàn)的性狀,紅花,白花。 純合基因型 AA aa 純合體:具有純合基因型的個體。 顯性純合體AA,隱性純合體aa 雜合基因型 Aa 雜合體,分離規(guī)律實現(xiàn)的條件,研究的生物是二倍體; F1代形成的配子數(shù)目基本相等,受精 雌雄配子相互結合的機會均等; 子代個體有同樣的存活率; 研究性狀差異明顯,顯性表現(xiàn)完全; 雜種后代生長條件一致,實驗群體大。,分離規(guī)律的應用,理論 意義 說明了生

5、物界由于雜交和分離所出現(xiàn)的變異的普遍性。 在遺傳研究和雜交育種工作中應嚴格選用合適的遺傳材料,才能正確地分析試驗資料,獲得預期的結果,得出可靠的結論。 實踐上的應用 指導育種:雜種通過自交產(chǎn)生后代性狀分離和基因的純合。所以在進行雜交育種時,自交和選擇要同時進行。 良種繁育:防止品種因天然雜交而發(fā)生分離退化,保持品種的典型性;注意品種保純。,第二節(jié) 獨立分配定律(自由組合定律),兩對(或兩對以上)性狀兩對等位基因 控制兩對性狀的基因位于不同的同源染色體 等位基因、非等位基因 形成配子時,等位基因與非等位基因分配的區(qū)別,一、 孟德爾實驗及其分析(兩對相對性狀),P,F1,F2,RRYY,rryy,

6、RrYy,9.84: 3.38: 3.16: 1.00 約為9: 3: 3: 1,在分析了一對性狀傳遞規(guī)律的基礎上,Mendel進一步進行了兩對相對性狀雜交的遺傳分析。他選擇了這樣兩個親本進行雜交: 一個是雙顯性親本:種子是圓形的,種子的顏色為黃色; 一個是雙隱性親本:種子是皺縮的,種子的顏色為綠色。,多對基因的獨立分配和自由組合定律:當兩對或更多對基因處于不同的同源染色體中,等位基因在形成配子時的分離是彼此獨立不相牽連的,同時非等位基因間進行自由組合。,測交實驗結果:1:1:1:1,自由組合定律的內(nèi)容:在配子形成時,各對等位基因彼此分離后,獨立自由地組合到配子中。 自由組合律的實質(zhì):配子形成

7、時非同源染色體(非等位基因)自由組合。,多對基因的雜交,1.5.3 概率的計算和應用,1) 棋盤法(punnet square),2) 分枝法(branching process),Yy Yy Rr Rr 后代基因型及其比例,YY,2/4Yy, yy, RR 2/4 Rr rr,1/16 YYRR 2/16 YYRr 1/16 YYrr, RR 2/4 Rr rr, RR 2/4 Rr rr,2/16 YyRR 4/16 YyRr 2/16 Yyrr,1/16 yyRR 2/16 yyRr 1/16 yyrr,YyYy RrRr 后代表型及其比例, 黃色, 圓形 皺縮,9/16 黃圓 3/16

8、 黃皺,3/16 綠圓 1/16 綠皺, 綠色, 圓形 皺縮,表型及其比例分枝圖,3) 多對基因雜交概率的計算,五對基因的雜交組合AABbccDDEe AaBbCCddEe,求后代中基因型為AABBCcDdee和表型為A B C D e e的概率。,三對獨立遺傳性狀的親本雜交后F1代以及F1形成配子的類型,自由組合規(guī)律的意義,具廣泛性。 由于自由組合的存在使各種生物群體中存在多樣性,使世界變得豐富多彩,使生物得以生存和進化。 人們將自由組合的理論可以用于育種,將那些具有不同優(yōu)良性狀的動物或植物,通過雜交使多種優(yōu)良性狀集中于雜種后代,以滿足人類的需求。 *,第四節(jié) 孟德爾規(guī)律的補充和發(fā)展,一、顯

9、隱性關系的相對性 二、復等位基因 三、致死基因 四、非等位基因之間的相互作用,一、顯隱性關系的相對性(一)顯性現(xiàn)象的表現(xiàn),完全顯性 不完全顯性 共顯性 鑲嵌顯性 顯性與環(huán)境的影響,不完全顯性(incomplete dominance) 雜合體表現(xiàn)為雙親的中間性狀,如紫茉莉(Mirabilis jalapa)花色的遺傳。,紅花CC 粉紅花Cc 白花cc 1 : 2 : 1,白花cc,紅花CC,粉紅花Cc,父母的中間型,基因型比例? 表現(xiàn)型比例?,P 紅花白花 黑羽白羽 F1 粉紅 灰羽 F2 紅花 粉紅 白花 黑羽 灰羽 白羽 1 : 2: 1 1 : 2 : 1 柴茉莉花色 雞的羽色 (a)

10、(b) P 棕色白色 透明魚 非透明魚 F1 淡棕 半透明 F2 棕色 淡棕 白色 透明魚 半透明 非透明 1 : 2 : 1 1 : 2 : 1 馬的皮毛 金魚身體的透明度 (d) (e) 圖43 不完全顯性的遺傳方式,3、共顯性:雙親的性狀同時在F1雜合體中都表達,紅血球細胞鐮刀形 紅血球碟形ss SS Ss紅血球細胞中即有碟形也有鐮刀形,4. 鑲嵌顯性(mosaic dominance),一個等位基因影響身體的一部分,另一個等位基因則影響身體的另一部分,而在雜合體中兩個部分都受到影響的現(xiàn)象稱為鑲嵌顯性,即雙親性狀在后代同一個體不同部位表現(xiàn)。如鞘翅瓢蟲(Harmonia axyridis)

11、的遺傳。,SAuSAu SESE (黑緣型)(均色型) SAuSE (新類型) SAuSAu SAuSE SESE1 : 2 : 1,顯性是相對而言的。 共顯性: 就是兩個等位基因平分秋色,大家一起表達。 比如一只黃貓和一只黑貓雜交,生出來了一只黑黃雜毛的貓(黑色和黃色的毛發(fā)均勻的混合分布周身) 鑲嵌顯性: 就是兩個等位基因各自占山為王。你在這里表達,我在那里表達。 比如一只黃貓和一只黑貓雜交,生出來了一只黑黃斑點的貓。 不完全顯性:就是兩個等位基因兩敗俱傷,各顯一半,混合起來表達。 比如一只黃貓和一只黑貓雜交,生出來了一只土黃(暗黃)色的貓。,(二)顯性與環(huán)境的影響,藏報春(Primula

12、sincnsis)在20時花為紅色,在30C時花為白色。 喜馬拉雅白化兔 25C 時, 在體溫較低的部分的毛都是黑色的,其余部分全為白色。但在30C以上的環(huán)境里長出的毛全為白色。,例:兔子的皮下脂肪 等位基因Yy Y白色;y黃色; 黃色素分解酶(Y) 綠色植物(黃色素) 白色脂肪 YY、Yy 白脂肪 yy 黃脂肪,等位基因間不是直接抑制或促進的關系,而是分別控制各自的代謝過程,從而控制性狀的發(fā)育。,不同環(huán)境條件對顯隱性的影響金魚草有紅色花和淡黃色花兩種不同的品系,紅色花 淡黃色 光充足低溫: 紅色花 光不足溫暖: 淡黃色 光充足溫暖: 粉紅色 顯隱性關系也受其他生理因素:年齡、性別、營養(yǎng)、健康

13、狀況等。,二、復等位基因,基因座(locus):基因在染色體上所處的位置。特定的基因在染色體上都有其特定的座位。 復等位基因:在同源染色體上相同位點上,存在 3個或3個以上的等位基因。一對性狀3個以上基因 在正常二倍體個體中,只存在復等位基因中的兩個不同的等位基因;只有在群體中不同個體之間才出現(xiàn)3個或3個以上等位基因。 在同源多倍體中,一個個體可同時存在多個復等位基因。,人類血型有4種表現(xiàn)型:A,B,AB,O; 由3個復等位基因決定:IA、IB、IO; IA與IB:共顯性(F1代個體AB型); IA和IB對IO都是顯性。 3個復等位基因:6種基因型,4種表現(xiàn)型。,3個復等位基因(IA、IB 和

14、IO)決定的人類ABO血型系統(tǒng),兔子毛色的復等位基因 等位基因 基因型 表型 c + c +c +, c +c ch, c +c h, c +c 野鼠色 c ch c chc ch, c chc h, c chc 灰色 c h c hc h, c hc 喜馬拉雅白化 c cc 白化,Coat colors in rabbits.,一定數(shù)量等位基因構成基因型的數(shù)目 等位基因 基因型種類 純合子種類雜合子種類 1 1 1 0 2 3 2 1 3 6 3 3 4 10 4 6 5 15 5 10 n n(n+1)/2 n n(n-1)/2,三、 致死基因(lethal allele),1904年法國

15、學者Lucien Cuenot 發(fā)現(xiàn)小鼠的黃色皮毛不能穩(wěn)定遺傳,此研究過程中發(fā)現(xiàn)了致死基因。,說明黃鼠不是純合的,不符合3:1,黃鼠為雜合體,黑鼠黑鼠 全部為黑鼠后代,黑鼠為純合體,致死基因(lethal allele):指那些使生物體不能存活的等位基因。 隱性致死基因(recessive lethal):隱性基因在雜合時不影響個體的生活力,但在純合狀態(tài)有致死效應的基因叫隱性致死基因。如小鼠的AY基因,植物中的隱性白化基因等。 顯性致死基因(dominant lethal):雜合狀態(tài)即表現(xiàn)致死作用的基因。如顯性基因Rb引起的視網(wǎng)膜母細胞瘤;人的神經(jīng)膠癥基因,只要一份即可致病。,四、非等位基因間

16、的相互作用,基因互作(interaction of gene):不同對等位基因之間共同作用共同決定同一單位性狀產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。,基因間互作的類型,互補作用 積加作用 重疊作用 顯性上位作用 隱性上位作用 抑制作用,兩對相對性狀的遺傳(獨立分配規(guī)律)的修飾,(一)互補作用,香豌豆花色遺傳 返租現(xiàn)象:祖先野生型 紫花,白花 白花 CCpp ccPP,紫花CcPp,C_P_ (C_pp ccP_ ccpp) 紫花 白花 9 : 7,因為顯性基因在進化過程中,CCPP中顯性基因突變: C c (ccPP) 白色 或 P p (CCpp) 白色 這兩種突變后形成的白花品種雜交后又會產(chǎn)生紫花性狀(CP)。

17、 顯性基因相互補充,C、P共存時呈紫色,C、P中缺一則呈白色,C P 無色 無色的 紫色素 色素元 中間產(chǎn)物 圖 4-23 互補效應的生化機制,(二)積加作用,南瓜果型的遺傳,圓球形 圓 球形 aaBB AAbb,扁盤形AaBb,9 A_B_ : ( 3 A_bb + 3aaB_ ) :1 aabb 扁盤形 圓球形 長圓形 9 : 6 : 1,顯性基因的累加效果,A、B都存在 A、B其一存在 A、B都不存在,(三)重疊作用,薺菜的蒴果形狀遺傳,三角形 卵形 T1T1T2T2 t1t1t2t2,三角形T1t1T2t2,(T1_T2_, T1_t2t2, t1t1T2_ ) t1t1t2t2 三角

18、形 卵形 15 : 1,顯性基因的作用相互重疊,不同的顯性基因都具有使果型表現(xiàn)為三角形的相同作用。,在一對等位基因中有顯性和隱性之分,在兩對等位基因控制同一性狀時也有顯隱關系,稱上位和下位。 一對基因對另一對基因的表現(xiàn)具有遮蓋作用,這種非等位基因間的作用方式就稱為上位性,反之,后者被前者所遮蓋,稱為下位性。,(四)顯性上位作用,掩蓋者稱為上位基因(epistatic gene),被掩蓋者稱為下位基因(hypostatic gene) 起遮蓋作用的基因如果是顯性基因,稱為上位顯性基因; 上位作用:兩對非等位基因間; 顯性作用:一對等位基因的兩個成員之間。,白皮WWYY 綠皮wwyy 白皮WwYy

19、 12白皮(9W-Y- + 3W-yy) 3 黃皮 (wwY_) 1 綠皮(wwyy) 12:3:1,W-白對Y-黃有上位性作用: W存在,表達其白色,阻礙Y表達黃色; W不存在,Y表達黃色作用; W和Y都不存在,表現(xiàn)y基因的綠色。,西葫蘆皮的顏色:Ww, Yy W有顯性上位作用,(五)隱性上位作用,紅色蛋白質(zhì)層 X 白色蛋白質(zhì)層 CCprpr ccPrPr 紫色CcPrpr 9紫色(C-Pr-) 3紅色(C-prpr) 4白色(3ccPr- +1ccprpr),基本色澤基因C存在時,Pr-紫和pr-紅正常表現(xiàn); C基因不存在時,隱性基因c-白對Pr-紫和pr-紅有上位作用。,玉米胚乳蛋白質(zhì)層顏色:Cc, Prpr c有隱性上位作用,P 白繭IIYY 白繭iiyy F1 白繭IiYy F2 13白繭(9I_Y_

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