L101092

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1 遗传学 (Ⅰ) Genetics(Ⅰ) 课程代码 :L 学时数 : 72 学时 ( 理论学时 :58 学时 ; 实验学时 :14 学时 ) 学分数 :4 执笔人 : 郭玉华讨论参加人 : 曹秀云, 吕文彦, 于翠梅, 吕香玲审核人 : 曹秀云一 教学目的本课程是根据农学专业培养方向的要求设置的专业基础课 教学目的有三点 : 其一是通过课程学习, 使学生获得遗传学的基本理论知识, 掌握遗传分析的一般方法和实验技能, 了解遗传学发展的概况, 为学习后续课程以及从事与遗传学有关的工作打下一定的基础 其二是在教学过程中通过典型实验案例分析和完成习题, 训练学生的思维能力 第三是通过上实验课动手操作, 培养学生在遗传学研究领域的实践能力 二 教学内容 教学目标及学时分配 第一章绪言 :( 课堂讲授 2 学时 ) 通过本章学习, 了解遗传学研究内容和研究方法, 了解遗传学在科学和生产发展中的作用, 掌握在遗传学发展史上的重要科学家和关键性实验 1. 遗传学的内容和研究方法 ; 2. 遗传学的形成和发展 ; 3. 遗传学的理论和实践意义 第二章遗传物质与染色体 ( 课堂讲授 4 学时, 实验 7 学时 ) 通过本章学习, 了解生物遗传物质的分布和存在形式, 理解染色体的结构 组成和数目特点 掌握真核染色体在细胞分裂 生殖等生命活动中的规律性行为及其与生物遗传和变异的关系 1. 遗传物质的分布 : 细胞结构 ; 遗传物质的分布和存在形式 ; 2. 染色体 : 染色体的形态特征和类型 ; 染色体的结构 ; 染色体的数目 ; 染色体的核型与核型分析 ; 特化染色体 3. 细胞分裂与生殖 : 无丝分裂 ; 有丝分裂 ; 减数分裂 ; 有性生殖 ; 4. 生活周期 : 低等植物的生活周期 ; 高等植物的生活周期 实验 : 实验一植物细胞有丝分裂与减数分裂的观察 (3 学时 ); 实验二植物花粉母细胞减数分裂涂抹制片 (2 学时 ); 试验三植物根尖有丝分裂压片法 (2 学时 ) 第三章孟德尔遗传 ( 课堂讲授 6 学时 ) 通过本章学习, 掌握关于性状 表现型 基因型等遗传学的基本概念, 掌握分离定律和独立分配定律两个遗传定律的内容和细胞学实质, 理解基因间作用与性状表现的关系, 了解统计学原理在遗传学中的应用方法 1. 分离定律 : 一对性状的杂交试验 ; 分离现象的解释 ; 基因型和表现型 ; 分离定律的验证 ; 经典分离比例实现的条件 ; 显性的表现类型 ; 分离定律的应用 1

2 2. 独立分配定律 : 两对性状的杂交试验 ; 独立分配现象的解释 ; 独立分配定律的验证 ; 多对基因的自由组合 ; 独立分配定律的应用 3. 统计学原理在遗传学中的应用 : 概率原理的应用 ; 卡平方检验的应用 ; 4. 基因互作 : 无互作 ; 互补作用 ; 积加作用 ; 重叠作用 ; 显性上位作用 ; 隐性上位作用 ; 抑制作用 第四章连锁遗传 ( 课堂讲授 8 学时, 实验 3 学时 ) 通过本章学习, 理解基因连锁交换与减数分裂过程中非姊妹染色单体交换之间的关系, 掌握重组率计算和三点测验方法, 掌握在动植物育种中利用基因连锁群资料确定育种试验规模的方法, 了解性别决定的类型及与性别相关遗传现象 1. 连锁与交换 : 性状连锁的发现 ; 基因连锁的证实 ; 交换的发生 2. 连锁和交换的遗传机理 : 完全连锁和布完全连锁 ; 不完全连锁的形成 ; 重组率 ; 交换值 3. 基因定位与连锁图 : 两点测验 ; 三点测验 ; 交换和干涉 ; 遗传图 4. 真菌类的遗传分析 : 链孢霉减数分裂中的交换与重组配子形成 ; 交换值的计算 5. 性别决定与性连锁 : 性别决定 ; 伴性遗传 ; 限性遗传和从性遗传 6. 连锁遗传定律的应用 : 交换值与育种群体规模 ; 连锁与间接选择 ; 性连锁理论的应用 实验 : 实验四玉米籽粒性状基因间关系的分析 (3 学时 ) 第五章细胞质遗传 ( 课堂讲授 5 学时 ) 通过本章学习, 了解叶绿体 线粒体遗传和其它细胞质颗粒的遗传 掌握细胞质遗传的概念和表现特点及其与母性影响的区别, 重点掌握植物雄性不育的类别和特点以及雄性不育在植物育种上的应用原理 1. 细胞质遗传的一般特征 : 细胞质遗传的概念 ; 细胞质遗传的发现 ; 细胞质遗传的特征 ; 2. 母性影响与基因组印记 : 母性影响 ; 细胞组印记 3. 叶绿体和线粒体的遗传 : 叶绿体遗传 ; 线粒体遗传 4. 共生体的遗传 : 草履虫的繁殖 ; 草履虫放毒型的遗传 5. 植物雄性不育的遗传 : 植物雄性不育的类别及其遗传特点 ; 质核不育性的多样性 ; 质核不育的遗传机理 ; 雄性不育的利用 第六章细菌和病毒的遗传 ( 课堂讲授 6 学时 ) 通过本章学习, 了解细菌和病毒的结构, 理解病毒的重组作图原理和方法 ; 掌握细菌遗传分析的原理和基本方法, 重点掌握细菌的转化 转导 接合和性导四种细菌间遗传物质转移方式之间联系于区别 1. 细菌和病毒的结构 : 细菌的结构 ; 病毒的结构 2. 细菌的遗传分析 : 转化 ; 接合 ; 性导 3. 噬菌体的遗传分析 : 噬菌体的特性 ; 噬菌体的基因重组 ; 转导 第七章数量性状的遗传 ( 讲课 5 学时 ) 通过本章学习, 重点掌握数量性状遗传特点 遗传力的估算方法及在育种上根据数量性状遗传参数估计值对性状选择的原则, 了解 QTL 的概念与数量性状定位方法 ; 掌握近亲繁殖和杂种优势的概念和表现特征, 了解其在动 植物育种上的用途 2

3 1. 数量性状的特征 : 数量性状的表现特征 ; 数量性状的遗传基础 2. 数量性状遗传分析的基本统计参数 : 平均数 ; 方差与标准差 ; 简单相关系数 ; 回归系数 3. 数量性状遗传分析的基本模型 : 表现型值的分解 ; 基因型值的分解 ; 群体基因型值的平均数 4. 数量性状的方差分析 : 不分离世代的方差 ;F2 及以后世代的的方差 ; 回交世代的方差 5. 数量性状的遗传率 : 遗传率的概念 ; 遗传率的估算 ; 遗传率的性质 ; 遗传率的应用 6. 数量性状的基因位点分析 : 经典遗传学对数量性状基因数目的估计 ;QTL 的概念 ;QTL 作图原理和步骤 ;QTL 作图的统计方法 ;QTL 的性质 ;QTL 分析的应用前景 7. 近亲繁殖与杂种优势 : 近亲繁殖的概念 ; 近交系数 ; 近亲繁殖的遗传效应 ; 杂种优势的表现和理论 第八章群体遗传 ( 课堂讲授 5 学时 ) 通过本章学习, 掌握群体的遗传组成即基因频率与基因型频率的概念与计算方法, 理解群体遗传平衡定律的内容, 掌握影响群体基因频率和基因型频率的因素与方式, 重点掌握选择与群体基因频率改变的数学关系 ; 掌握物种的概念, 了解物种形成的主要方式 1. 群体的基本概念 : 群体 ; 孟德尔群体 ; 基因库 ; 群落 2. 群体的遗传组成 : 基因频率与基因型频率的概念 ; 基因型频率 基因频率及其计算 3. 群体的遗传遗传平衡定律 ; 哈德 - 魏伯格定律 ; 平衡群体的特征 ; 群体平衡的检验 4. 群体遗传平衡的改变 : 基因突变 ; 选择 ; 遗传漂移 ; 迁移 5. 群体的进化与物种的形成 : 群体的进化因素 ; 隔离和生殖隔离的机制 ; 物种的形成方式 ; 物种的概念, 物种的形成方式 第九章基因突变 ( 课堂讲授 3 学时 ) 通过本章学习, 理解基因突变的类型 了解基因突变的发生机理和基因突变诱发的方法 ; 掌握基因突变的表现特征和鉴定方法 1. 基因突变的类型 : 基因突变的类概念 ; 基因突变的类型 ; 时期和特征 2. 基因突变的机理 : 碱基置换 ; 移码突变 ; 其他形式突变 3. 基因突变的诱发 : 物理诱变 ; 化学诱变 4. 基因突变的方向 : 正突变和回复突变 ; 突变与等位基因 ; 突变与复等位基因 ; 突变位点的等位性 5. 基因突变的表现 : 发生时期 ; 发生频率 ; 突变热点与增变基因 6. 基因突变的鉴定 : 基因突变的表现型鉴定 ; 基因突变的生化鉴定 第十章染色体结构变异 ( 课堂讲授 4 学时实验 2 学时 ) 通过本章学习, 了解染四种色体结构变异的类型和产生机理, 掌握各种染色体变异的细胞学鉴别依据, 重点掌握各种染色体结构变异的遗传效应, 及其与结构变异杂合体在减数分裂中染色体行为之间的联系 1. 染色体缺失 : 缺失的类型和产生 ; 缺失的细胞学鉴定 ; 缺失的遗传效应 2. 染色体重复 : 重复的类型和产生 ; 重复的细胞学鉴定 ; 重复的遗传效应 3. 染色体倒位 : 倒位的产生和类别 ; 倒位的细胞学鉴定 ; 倒位的遗传效应 3

4 4. 染色体易位 : 易位的类型和产生 ; 易位的染色体行为 ; 缺失的遗传效应 ; 易位的意义和应用 实验 : 实验五染色体结构变异的观察与鉴定 (2 学时 ) 第十一章染色体数目变异 ( 课堂讲授 4 学时, 实验 2 学时 ) 通过本章学习, 掌握染色体组及各种染色体数目变异类型的概念 理解同源多倍体和非整倍体的染色体分离和基因分离的规律 ; 了解不同染色体倍数性变异的形态表现 ; 了解各种染色体变异的形成和遗传方式 重点掌握非整倍体在遗传研究和作物育种中的应用 1. 染色体组与染色体数目变异 : 染色体组及其整倍性 ; 染色体的整倍性变异 ; 染色体的非整倍变异 2. 多倍体 : 同源多倍体的形态特征 ; 同源多倍体的遗传效应 ; 异源多倍体的遗传效应 ; 多倍体的形成途径和应用 3. 单倍体 : 单倍体的分类 : 单倍体的来源 ; 单倍体的表现特征 ; 单倍体的应用 4. 非整倍体 : 非整倍体的成因 ; 单体和缺体的遗传 ; 三体和四体的遗传 ; 非整倍体的应用 实验 : 实验六多倍体的诱发与鉴定 (2 学时 ) 第十二章基因的结构 (2 学时 ) 通过本章学习, 掌握 DNA 与各种基因概念之间的联系, 了解基因内部的分子构成, 理解 DNA 序列的可移动性和转座子的概念 1. DNA 与基因 : 基因的概念的内涵演变 ;DNA 与等位基因 ; 非等位基因及复等位基因 ;DNA 与纯合体和杂合体 ;DNA 与基因的显性和隐性 2. 基因的结构 : 基因的转录单位 ; 基因的调控序列 ; 转座因子 第十三章基因组的结构 (2 学时 ) 通过本章学习, 掌握基因组和基因组学的概念 了解原核生物基因组结构的特点 ; 掌握真核生物的基因序列和基因外序列在基因组中的组织形式类型, 掌握 DNA 分子标记的概念和特点 理解人类基因组计划中各种图谱的含义和图谱的价值 1. 基因组的 C 值悖论 : 基因组的概念 ; 基因组的 C 值 ;C 值悖论的表现 ; 基因组学的诞生 2. 原核生物的基因组 3. 真核生物的基因组 : 基因在基因组中的组织形式 ; 基因外序列在基因组中的组织形式 4. 人类基因组计划 : 人类基因组计划的内容 ; 人类基因组图谱的价值 第十四章基因工程 (2 学时 ) 通过本章学习, 掌握基因工程概念 基本步骤和涉及基因工程操作的基本概念, 了解目的基因获得 载体构建 转化方法和转化体筛选与鉴定各个环节的主要技术 1. 基因工程的概念 2. 获得目的基因 : 目的基因种类 ; 基因文库 ; 钓取目的基因 3. 表达载体的构建 : 限制性核酸内切酶 ; 表达载体的构建 4. 转化的方法 ; 农杆菌介导法 ; 基因枪法 ; 花粉管通道法 ; 显微注射法 5. 转化体的筛选和鉴定 : 遗传标记法 ; 核酸分子杂交法 4

5 三 课程教学的基本要求本课程的教学环节包括 : 课堂讲授 实验 作业 通过本课程各个教学环节的教学, 重点培养学生遗传学知识综合运用能力 动手操作能力 分析问题解决问题的能力 ( 一 ) 课堂讲授课堂教学指导思想是 ; 以遗传学的基本概念为主线, 按照遗传信息的传递 变异 贮存和人工定向改造的意思流向, 以经典实验为着眼点, 讲授遗传学的规律和理论, 增强知识的条理性 逻辑性, 训练学生的思维和能力, 并将遗传理论有机的与作物育种和现实生活实践相结合, 增强课堂的趣味性, 调动学生学习的主动性, 培养学生的知识综合运用能力 课程采用多媒体教学方式 在多媒体课件的使用上, 应注意调整幻灯片播放速度, 重点要点部分要放慢速度, 留够给学生做记录的时间 要主动把握与学生交流的时机, 避免学生只看屏幕不看教师的情况 ( 二 ) 实验见附录 : 实验部分 ( 三 ) 课外作业课外作业是理解消化本课程教学的重要环, 节通过完成作业巩固课堂讲授的理论知识,, 培养学生自学能力和分析问题 解决问题的能力 课外作业 : 第一 二章 第三章 1 次 ; 第四章 1 次 ; 第五 六章 1 次 ; 第七 八章 1 次 ; 第九 十章 第十一章 1 次 ; 第十二至第十四章 1 次 共 6 次 ( 四 ) 考试与考核环节学生成绩评定 : 期末考试理论讲授部分占 80% 期末考试采用笔试闭卷考试, 题型主要为 : 名词解释 判断题 填空题 选择题 计算题和简答题 四 参考教材书 [1] 遗传学 李维基主编, 中国农业出版社, 2007 [2] 遗传学习题全解 郭玉华主编, 中国农业出版社,2008 [3] 遗传学 ( 第三版 ) 朱军主编, 中国农业出版社,2002 [4] 普通遗传学 杨业华等主编, 高等教育出版社,2001 [5] 遗传学 王亚馥 戴灼华主编, 高等教育出版社,1999 五 本课程的先修课本课程的先修课为植物学 生物化学 生物统计学等 六 教学大纲修订说明依照农学类遗传学课程设置的学时要求, 本着既保持原有大纲的基本内容框架, 又反映遗传学领域新增知识点的原则, 在 2003 年版教学大纲的基础上增加了 基因的结构 基因组学 两章 理论教学采用全程多媒体教学方式, 在同样学时的教学过程内, 教学信息量有了增加的空间, 所以原来教授内容没有教减少, 学时上依然保持原来的学时总 72 学时, 其中理论讲授 58 学时和实验 14 学时不变 由于采用新教材, 各个章节的次序作相应调整 5

6 附 : 遗传学 (Ⅰ) 实验部分 一 实验课的目的 意义通过遗传学实验课的多媒体教学片 示范标本片 照片等和玉米果穗等材料材印证课堂讲授的遗传学规律和理论 ; 通过实验室实际操作和观察, 训练遗传学的实验技能, 培养学生的动手能力 二 实验课主要目标通过实验使学生学会正确使生物显微镜的方法, 掌握常用的植物染色体制片技术, 能独立进行从取材 样本处理到制片和观察的全过程操作, 对实验结果进行记录 统计 分析和归纳, 写出完整的实验报告, 为学习后续课和以后从事本专业工程技术和科学研究工作打下基础 三 主要实验内容实验一植物细胞有丝分裂与减数分裂的观察 (3 学时 ) 通过观看植物有丝分裂和减数分裂多媒体幻灯片 和永久载片, 掌握植物有丝分裂和减数分裂各个时期染色体的变化特征 ; 通过观看多媒体的显微镜使用示范和实验材料处理过程的幻灯片, 熟悉掌握光学显微镜的使用方法和注意事项, 实验材料制备的过程和方法 实验二植物花粉母细胞减数分裂涂抹制片 (2 学时 ) 通过用涂抹法制作黑麦花粉母细胞减数分裂临时片, 并对其进行观察, 学习花粉母细胞减数分裂涂抹制片技术, 进一步了花粉母细胞减数分裂全过程及各个时期染色体的变化特征 实验三植物根尖有丝分裂压片法 (2 学时 ) 通过学习根尖压片技术, 进一步观察有丝分裂染色体的变化特征 实验四玉米籽粒性状基因间关系的分析 (3 学时 ) 通过观察玉米的几种一对性状 二对性状杂交 F2 测交果穗及 F1 花粉的性状分离, 并作 X 2 检验, 验证独立分配规律和连锁规律, 理解基因互作的表现特征和遗传性质 实验五染色体结构变异观察与鉴定 (2 学时 ) 通过制作玉米花粉母细胞减数分裂涂抹片, 观察玉米易位杂合体减数分裂终变期分裂相及花粉半不育现象, 观察玉米易位杂合体自交果穗结实情况, 掌握染色体结构变异的细胞学特征和遗传效应, 并进一步熟悉花粉母细胞涂片技术 实验六多倍体的诱发与鉴定 (2 学时 ) 通过制作黑麦加倍根尖材料的临时压片, 掌握染色体加倍和鉴定方法, 并进一步熟悉根尖压片技术 四 实验成绩考核办法实验部分成绩共占 20% 其中, 连同理论部分一同考试有 10 分 ; 根据学生预习情况 实验操作 实验报告的填写情况和实验态度等综合评定的, 共 10 分 计算方法是 :3 学时的两个实验满分各 20,2 学时的四个实验满分各 15 分, 总计 100 再除以 10 五 实验教材 参考资料 6 [1] 普通遗传学实验指导,( 自编教材 ), 侯秀英等, 沈阳农业大学,2007 [2] 遗传学 ( 第三版 ) 朱军主编, 中国农业出版社,2002

7 六 实验项目汇总表 序号 实验项目名称 学时 实验类别 实验要求 每组学生数 1 植物细胞有丝分裂与减数分裂的观察 3 综合性 必修 1 2 植物花粉母细胞减数分裂涂抹制片 2 验证性 必修 1 3 植物根尖有丝分裂压片法 2 验证性 必修 1 4 玉米籽粒性状基因间关系的与分析 3 创新性 必修 1 5 染色体结构变异观察与鉴定 2 综合性 必修 1 6 多倍体的诱发与鉴定 2 综合性 必修 1 合计 14 要求学生在实验课前预习, 实验中做好包括绘图或数值的原始记录 7

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