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1 第三章 孟德尔遗传规律 Ⅰ Ⅱ 分离规律 独立分配规律 1

2 Ⅰ 分离规律 第一节一对相对性状的遗传第二节分离规律的解释第三节分离规律的验证第四节显性性状的表现及其与环境的关系第五节分离规律的应用 2

3 第一节 一对相对性状的遗传 一 单位性状和相对性状 二 孟德尔的豌豆杂交试验 3

4 一 单位性状和相对性状 性状 (character): 生物体所表现的形态 特征和生理特性 4

5 单位性状 (unit character): 把植株所表现的性状总体区分为各个单位作为研究对象, 这样区分开来的性状称为单位性状 如花色和种子的形状等. 5

6 相对性状 (contrasting character): 花. 同一单位性状的相对差异 如红花和白 6

7 7

8 二 孟德尔的豌豆杂交试验 1. 总的概况豌豆 (Garden pea) 菜豆 玉米 山柳菊豌豆 : 严格的自花授粉植物, 花大, 杂交容易, 相对性状差异明显 8

9 孟德尔一共试验 8 年 ( ), 对豌豆的七对相对性 状进行研究 9

10 10

11 1866 年发表了著名的 植 物杂交试验 论文 11

12 2. 举例 豌豆的红花和白花杂交试验 p 红花 ( ) 白花 ( ) F 1 红花 F 2 红花 白花 株数 比例 3.15 : 1 理论值 3 : 1 12

13 p 红花 ( ) 白花 ( ) F 1 红花 F 2 红花 白花 P: 表示亲本 (parent) : 表示母本 (female parent) : 表示父本 (male parent) x: 表示杂交, 在母本上授上外来的花粉 F (filial generation): 表示杂种后代 F 1 : 杂种一代 F 2 : 杂种二代 F n : 杂种 n 代 : 自交, 指同一植株上的自花授粉或同株上的异花授粉 13

14 去雄与人工授粉 去雄 : 杂交前将母本花蕾的雄蕊完全摘除 上 人工授粉 : 去雄后将父本的花粉授到母本的柱头 14

15 结果 第一,F 1 所有植株的性状表现都是一致的, 都只表现一个亲本的性状, 而另一个亲本的性状隐藏未表现 把表现出来的性状, 称为显性性状 (dominant character); 未表现出来的, 称隐性性状 (recessive character) 15

16 第二, F 2 的植株在性状表现上是不同的, 一部分植株表现一个亲本的性状, 另一部分植株表现另一个亲本的性状, 即显隐性状都出现了, 这就是性状分离现象 (segregation) 16

17 由于可见, 隐性性状在 F1 并没有 消失, 而是隐藏未见, 在 F2 又重新 出现, 并且在 F2 中两者分离比例大 致总是 3:1 17

18 第二节 分离规律的解释 一 遗传因子的分离和组合 二 表现型和基因型的概念 18

19 一 遗传因子的分离和组合 假设 控制红花性状为显性的红花因子, 用 C 表示 控制白花性状为隐性的白花因子, 用 c 表示 19

20 遗传因子在体细胞内是成对的, 红花亲本应具有一对红花因子 CC, 白花亲本应具有一对白花因子 cc 20

21 遗传因子在配子中是单个的, 配子只含 有成对的遗传因子中的一个, 因此红花亲 本的配子中只有一个遗传因子 C, 白花亲 本的配子中只有一个遗传因子 c 21

22 分析 P 红花 白花 CC cc 配子 C c 红花 F 1 Cc F 1 雄配子 C c F C 1 CC Cc 雌 红花 红花 配 c Cc cc 子 红花 白花 ¾ 红花 :¼ 白花 孟德尔遗传因子的分离和组合示意图 22

23 23

24 24

25 结论 控制红花性状是显性的红花因子 C 在体细胞内红花因子是成对的, 即 C C ; 在配子中是单个的, 即 C 25

26 控制白花性状是隐性的白花因子 c 在体细胞内白花因子是成对的, 即 cc ; 在配子中是单个的, 即 c 26

27 遗传因子在杂种后代 分离 (F 1 ), 并可通 过受精再组合 (F 2 ) 27

28 当显性遗传因子和隐性遗传因子同时存在时, 隐性遗传因子就不发生作用, 比如体内含有 Cc 时, 它表现的性状和体内含有 CC 的个体一样为红花 28

29 P 红花 白花 CC cc 配子 C c 红花 F 1 Cc F 1 雄配子 C c F C 1 CC Cc 雌 红花 红花 配 c Cc cc 子 红花 白花 ¾: ¼ 29

30 二 表现型基因型的概念 孟德尔提出的遗传因子, 后来 Johannsen(1909) 年称为基因 (gene) 30

31 基因型 (genotype) 个体的基因组合, 称之 基因型是性状表现必须具备的内在因素 31

32 举例 : 决定红花性状的基因型可能是 Cc, 也可能是 CC 白花性状只能是 cc 32

33 纯合的基因型 (homozygous genotype): 成对的基因都是一样的基因型 如 CC 或 cc 也称纯合体 (homozygote) 33

34 杂合的基因型 (heterozygous genotype), 或称杂合体 (heterozygote): 成对的基因 不同 如 Cc 34

35 表现型 (phenotype) 植株所表现出来的红花和白花性状 ( 形 态 ) 就是表现型 35

36 表现型是指生物体所表现的性状 它是基因 型和外界环境作用下具体的表现, 是可以直接 观测的 而基因型是生物体内在的遗传基础, 只能根据表现型用实验方法确定 36

37 第三节 分离规律的验证 一 测交法 二 自交法 三 F 1 花粉鉴定法 37

38 一 测交法 定义 指把被测验的个体与纯合隐性亲本杂交 38

39 基本原理 体细胞中含有成对的同源染色体, 也意味着含有成对的基因, 这种成对的基因在配子形成过程中经过减数分裂, 基因随染色体彼此分离, 互不干扰, 因而配子中只有成对基因的一个, 在遗传上它是纯粹的 39

40 40

41 由于隐性纯合体只能产生一种含隐性基因 的配子, 它们和含有任何基因的另一种配子结 合, 其子代将只能表现出另一种配子所含基因 的表现型 41

42 因此, 测交子代表现的种类和比例正好反映了被测个体所产生的配子种类和比例 所以根据测交所出现的表现型种类和比例, 可以确定测验的个体的基因型 42

43 举例 红花 白花红花 白花 P CC cc Cc cc 配子 C c C c c c F1 Cc Cc cc 红花红花白花 豌豆红花和白花一对基因的分离 43

44 W:w=1:1? Ww:ww=1:1 44

45 二 自交法验证 方法让 F 2 植株自交产生 F 3 株系, 然后根据 F 3 的性状表现来验证 F 2 的基因型 45

46 孟德尔的设想 根据孟德尔的设想, F 2 代中呈白花的植株, F 3 代应该不会再分离, 只产生白花植株 ; 46

47 F 2 代中呈红花的植株,2/3 应该是 Cc 杂合体,1/3 应该是 CC 纯合体, 前者 2/3 的植株在 F 3 代应再分离出 3/4 的红花植株和 1/4 的白花植株, 而后者 1/3 的植株在 F 3 代不再分离, 全部为红色植株 47

48 具体结果 表 2-2 豌豆 F 2 表现显性性状的个体分别自交后的 F 3 表现型种类及其比例 在 F 3 表现显 在 F 3 完全表 性 状 性 : 隐性 =3:1 现显性性状 F 3 株系总数 株系数 的株系数 花 色 64(1.80) 36(1) 100 种子形状 372(1.93) 193(1) 565 子叶颜色 353(2.13) 166(1) 519 豆荚形状 71(2.45) 29(1) 100 未熟豆荚色 60(1.50) 40(1) 100 花着生位置 67(2.03) 33(1) 100 植株高度 72(2.57) 28(1)

49 上表花色分离表明,100 株 F 2 代中的红花植株 中有 64 株 (2/3) 在 F 3 代再分离出 3/4 的红花植 株和 1/4 的白花植株 ;36 株 (1/3) 的植株在 F 3 代不再分离, 全部为红色植株 49

50 50

51 三 花粉鉴定法 理论基础在减数分裂期间, 同源染色体分开并分配到两个配子中去, 杂种的相对基因也就随之分开而分配到不同的配子中去, 如果这个基因在配子发育期间就表达, 那么就可用花粉粒进行观察检定 51

52 举例 : 糯性玉米与非糯性玉米杂交 P ( 非糯性 )WxWx wxwx( 糯性 ) ( 含直链淀粉 ) ( 支链淀粉 ) Wx wx 碘液染色 花粉呈蓝黑色 花粉呈红棕色 F1 Wxwx Wx wx 杂种花粉 碘液染色呈蓝黑色呈红棕色 52

53 第四节 显性性状的表现及其与环境的关系 一 显性性状的表现 二 显性性状与环境的关系 三 影响相对性状分离的条件 53

54 一 显性性状的表现 完全显性 (complete dominance) F 1 所表现的性状和亲本之一完全一样, 而非中间型或同时表现双亲的性状, 称之 54

55 不完全显性 (incomplete dominance) F1 表现双亲性状的中间型, 称之 55

56 举例 紫茉莉 (mirabilis jalapa) 花色的遗传 红花亲本 白花亲本 (RR) (rr) F 1 (Rr) 为粉红色 F 2 1RR: 2Rr: 1rr 1/4( 红 ) 2/4( 粉 ) 1/4( 白 ) 56

57 共显性 (codominance) 双亲的性状同时在 F 1 个体上出现, 而不表现单一的中间型 举例 : 镰刀形贫血症 57

58 鉴别相对性状表现完全显 性或不完全显性, 也取决于 观察的分析水平 58

59 举例 : 豌豆种子外形的遗传 眼观圆粒种子 皱缩粒种子 显微镜淀粉粒持水力淀粉粒持水力弱, 观察 强, 发育完善, 发育不完善表现 结构饱满皱缩 眼观 F 1 ( 圆粒 ) 显微镜型, 观察 淀粉粒发育为中间外形是近圆粒 59

60 二 显性性状与环境的关系 相对基因之间的关系, 并不是彼此直接 抑制或促进的关系, 而是分别控制各自所决定 的代谢过程, 从而控制性状的发育 60

61 举例 兔子皮下脂肪颜色的遗传 叶绿素 + 黄色素白脂肪 黄脂肪 Y: 合成黄色素 (YY) (yy) 分解酶 y: 不能合成 F 1 (Yy) 白脂肪 YY:Yy : yy } 3/4 白脂肪 1/4 黄脂肪 61

62 显性性状的表现也受到生物体内 外环境条件的影响 62

63 举例 : 金鱼草 (Antitthinum majus) 花色的遗传 红花品种 象牙色品种 F 1 在低温 强光下为红色, 红色为显性 在高温 遮光下为象牙色, 象牙色为显性 63

64 因遗传背景而异 举例 : 有角羊与无角羊杂交 F 1 雄性有角, 雌性无角所以, 显性作用是相对的, 因内外条件的不同而可能有所改变 64

65 三 影响相对性状分离的条件 等位基因 (allele) 载荷在同源染色体对等座位上的二个基 因, 这二个成对的基因称为等位基因 65

66 66

67 67

68 相对性状分离的条件 根据分离规律, 一对相对性状的个体杂交产生的 F 1, 在完全显性情况下, 自交后代 (F 2 ) 分离比例为 3:1, 测交后代分离比例为 1:1 68

69 (3) 减数分裂过程, 同源染色体分离机会均等, 形成 两类配子的数目相等, 或接近相等 配子能良好 地发育并以均等机会相互结合 69

70 (4) 不同基因型合子及个体具有同等 的存活率 (5) 生长条件一致, 试验群体比较大 70

71 第五节 分离规律的应用 理论上的应用 说明了生物界由于杂交和分离所出现的变异 的普遍性 71

72 在遗传研究和杂交育种工作中应严格选用合适的遗传材料, 才能正确地分析试验资料, 获得预期的结果, 做出可靠的结论 72

73 实践上的应用 指导育种 杂种通过自交将产生性状分离, 同时也导致基因的纯合 所以杂交育种上, 自交和选择要同时进行 良种繁育 防止天然杂交以免杂合而分离 73

74 提问 : (1) 豌豆的花色称为 性状 白花和红花称为 性状 (2) 显性基因用 表示 隐性基因用 表示 (3) 什么叫等位基因? 讨论 : 分离规律的本质是什么? 74

75 I 分离规律小结性状是指生物体所表现的形态特征和生理特性 把植株所表现的性状总体区分为各个单位作为研究对象, 这样区分开来的性状称为单位性状, 同一单位性状的相对差异称为相对性状 75

76 经典遗传学的研究主要包括以下 4 个步骤 : (1) 选取待研究材料作为亲本之一与具相对性状的另一个材料 ( 或多个 ) 杂交 (2) 观察杂种一代 (F 1 ) 目标性状的表现, 确定控制基因显隐性, 显性基因用大写英文字母表示, 隐性基因用相应小写英文字母表示 76

77 (3) 种植 F 1, 在其后代 ( 即 F 2 ) 观察目标性状的分离比例, 如果符合独立分配规律的, 则推断基因对数, 进行 X 2 测验, 初步确定基因对数 ; 如果是连锁遗传的, 则进行连锁分析, 确定基因的遗传距离 77

78 (4) 基因对数验证, 验证的方法主要有二种, 即测交法和自交法, 测交法是取隐性亲本与 F 1 杂交, 观察测交一代目标性状的分离, 自交法是选取 F 2 代自交的单株上种子种植 F 3 代, 在 F 3 代观察目标性状的分离 78

79 根据其分离比例与假定基因对数进行乎合 性比较, 最后确定基因的对数 ( 图解如 下 ) 79

80 第一步 第二步 待研究材料 具相对性状的材料 F1 确定目标性状 显隐性关系 F2 统计目标性状各种组合的分离比例, 进行 X 2 测验初步确定基因对数假定基因符号, 用基因型图示杂交过程 AA aa Aa A aa 80

81 第三步测交法验证 或 自交法验证 Aa aa Aa aa 统计测交或自交后代的分离比例进一步确定基因对数 81

82 基因型是个体的基因组合, 是决定性状表达的内在因素, 表现型是个体表现出来的性状, 是基因型与共同作用的结果 显性基因用大写英文字表示, 如 C, 隐性基因用相应小写表示, 如 c,c 和 c 组合的基因型有三种, 即 CC,Cc 和 cc, 其中 CC 和 cc 的基因都是一样的, 称为纯合的基因型或称纯合体 82

83 等位基因是指成对基因分别载荷在同源两条染 色体的对等座位上,CC Cc 和 cc 都是等位基 因 83

84 孟德尔杂交试验中,F 1 所出现的目标性状与亲本之一的完全一样, 这种现象称为完全显性 ; 如果 F1 所出现的目标性状为双亲的中间型则称为不完全显性 ; 如果 F1 即出现与亲本之一完全一样的性状, 也出现与亲本之二完全一样的性状 ; 则称共显性, 显性性状的表达与环境有关 84

85 分离规律的实质是决定目标性状的等位基因 (2 个 ) 在减数分裂过程中随同源染色体和行动而进行分离和组合, 从而出现杂种后代的特定分离比例 特定分离比例必须具备一定的条件 85

86 好走! 86

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