園林植物遺傳育種教學課件：遺傳的基本規(guī)律

1、目錄園林植物遺傳育種學遺傳的基本規(guī)律分離規(guī)律獨立分配規(guī)律連鎖互換規(guī)律目錄Mendel 現(xiàn)代遺傳學之父。生物學科的奠基人。研究過玉米、紫羅蘭和紫茉莉等。考察生物的整體，更著眼于生物的個別性狀。 概念4.表現(xiàn)型生物體所表現(xiàn)出來的各種性狀。如紅花、圓粒等。 基因型個體的基因組合。如 AA、AaBb 等。 返回目錄1.性狀：生物體所表現(xiàn)出來的形態(tài)特征和生理特征的總稱。2.相對性狀具有相對差異的同一單位性狀。3.顯性性狀在完全顯性的情況下，兩親本雜交子一代表現(xiàn) 出來的性狀，沒表現(xiàn)出來的稱隱性性狀。 完全顯性 兩親本雜交，子一代表現(xiàn)其中一個親本的性狀 的現(xiàn)象。5.純合體成對基因相同的個體。 雜合體成對基因

2、不相同的個體。 染色體DNA雙螺旋鏈蛋白質(zhì)基因思考：染色體、 DNA、基因、性狀之間的關(guān)系是怎樣？1.分離現(xiàn)象一、性狀的分離規(guī)律紅花：白花3：1子二代及后續(xù)多代自交仍有此規(guī)律7對性狀均表現(xiàn)出此規(guī)律性 狀雜 交 組 合F1表現(xiàn)的顯性 性 狀F2 的 表 現(xiàn)顯性性狀隱性性狀比 例花 色紅花白花紅 花705紅花224白色3.15:1種子性狀圓粒皺粒圓 粒5474圓粒1850皺粒2.96:1子葉顏色黃色綠色黃 色6022黃色2001綠色3.01:1豆莢形狀飽滿不飽滿飽 滿822飽滿299不飽滿2.95:1未熟豆莢色綠色黃綠 色428綠色152黃色2.32:1花著生位置腋生頂生腋 生651腋生207頂生

3、3.14:1植株高度高的矮的高 的787高的277矮的2.84:12.分離現(xiàn)象的解釋孟德爾假設雜合體產(chǎn)生的不同類型的配子數(shù)目相等（1：1），各雌雄配子隨機結(jié)合，機會均等，結(jié)果形成3：1的表現(xiàn)型分離比。返回目錄遺傳性狀由遺傳因子（基因）控制，遺傳因子在體細胞中成對存在，在配子中成單存在。遺傳因子之間存在顯隱性關(guān)系。顯性遺傳因子控制顯性性狀，隱性遺傳因子控制隱性性狀。相對的遺傳因子相互獨立，形成配子時彼此分離。p 紅花()白花() F1 紅花自交 F2 紅花 白花 株數(shù) 705 224比例3.15：1理論值 3 ：1實質(zhì)：同對基因彼此分離3.分離假設的驗證測交（測驗雜交）：被檢測的個體與隱性純合體

4、的雜交。測交法基本原理：隱性純合體只能產(chǎn)生一種含隱性基因的配子，這種配子對性狀不起決定作用。紅花（Ww） 白花（ww） F1 紅花 白花 1： 1 Wwww自交法F2植株自交產(chǎn)生F3株系，然后根據(jù)F3的性狀表現(xiàn)來驗證F2的基因型。 根據(jù)解釋， F2代白花的植株， F3代應全為白花植株； F2代紅花的 植株，2/3應該是Cc雜合體， F3代應再分離出3/4的紅花植株和1/4的白花植株， 1/3應該是CC純合體，F(xiàn)3代應全部為紅花植株 。花色分離情況：100株F2代中的紅花植株中有64株（2/3）在 F3代再分離出3/4的紅花植株和1/4的白花植株；36株（1/3）的植株在F3代不再分離，全部為紅

5、花植株。 F1花粉鑒定法相對基因隨同源染色體分配到不同的配子中，如果這個基因在配子發(fā)育階段就表達，即可用通過觀察配子（花粉）來驗證。 理論基礎： P （非糯性）WxWx wxwx（糯性） （含直鏈淀粉） （支鏈淀粉） Wx wx 碘液染色藍黑色 紅棕色 F1Wxwx 雜種花粉Wx wx 碘液染色藍黑色 紅棕色 要達到理想的分離比例，必須具備下列條件：親本必需是純合二倍體,相對性狀差異明顯。基因顯性完全,且不受其他基因影響而改變作用方式。減數(shù)分裂過程,同源染色體分離機會均等，形成兩類配子的數(shù)目相等,或接近相等。配子能良好地發(fā)育并以均等機會相互結(jié)合。不同基因型合子及個體具有同等的存活率。生長條件一

6、致,試驗群體比較大。4.分離規(guī)律的應用 指導育種。雜種通過自交將產(chǎn)生性狀分離，同時也導致基因的純合。所以雜交育種上，自交和選擇要同時進行。良種繁育。防止天然雜交以免雜合而分離。說明了生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(jié)果，做出可靠的結(jié)論。理論上的應用：實踐上的應用：已知雙眼皮（A）對單眼皮（a）為顯性：1、若父母都為雙眼皮，孩子為雙眼皮的幾率是多少？2、若父母一方為雙眼皮，一方為單眼皮，生雙眼皮孩子的幾率是多少？3、若雙方都是單眼皮，能否生出雙眼皮的孩子？練習：二、自由組合規(guī)律（獨立分配定律）P 黃色

7、、圓粒 綠色、皺粒 F1 黃色、圓粒 F2黃、圓 ：黃、皺 ： 綠、圓 ：綠、皺總數(shù) 實際粒數(shù) 315 101 108 32556 理論比例 9 ：3 ： 3 ：1 16黃色：綠色=（315+101）：（108+32）=416:1403:1 圓粒：皺粒=（315+108）：（101+32）=423:1333:1 （一）獨立分配現(xiàn)象（二）獨立分配現(xiàn)象的解釋兩對相對性狀分別受兩對相對基因控制。具兩對相對基因的雜合體形成配子時，等位基因彼此分離，非等位基因自由組合，產(chǎn)生四種基因組合不同但數(shù)量相等的配子。帶有不同基因組合的雌雄配子形成合子時，隨機結(jié)合，結(jié)果形成9：3：3：1的性狀分離比。RY9Ryy

8、3rrY 3rryy1兩對等位基因分布于不同的同源染色體上，分離時等位基因彼此分離，而位于非同源染色體的基因之間可以自由組合。 F2基因型和表現(xiàn)型的比例 表現(xiàn)型 基因型 基因型比例 表現(xiàn)型比例 Y-R-黃圓 YYRRYyRRYYRr YyRr 1 2 2 4 9 Y-rr黃皺 YYrr Yyrr 1 2 3 yyR-綠圓 yyRR yyRr 1 2 3 yyrr綠皺 yyrr 1 1 純合體的比例？雜合體的比例？ 概率的應用。（三）獨立分配規(guī)律的驗證測交法 純合的F2植株自交法 一對基因雜合的植株F2共有三類基因組合的植株：各占2/16，共8/16，自交后， F3代應出現(xiàn)3:1分離。二對基因雜

9、合的植株共4/16，F(xiàn)3代將分離為9:3:3:1比例。 各占1/16，共4/16，F(xiàn)3代不再分離。 38株(1/16)YYRR全部為黃圓 35株(1/16)yyRR全部為綠圓 28株(1/16)YYrr全部為黃皺 30株(1/16)yyrr全部為綠皺 65株(2/16)YyRR全部為圓粒,子葉顏色分離3黃:1綠 68株(2/16)Yyrr全部為皺粒,子葉顏色分離3黃:1綠 60株(2/16)YYRr全部為黃色,3圓:1皺(分離) 67株(2/16)yyRr全部為綠色,3圓:1皺(分離) 138株(4/16)YyRr分離9黃圓:3黃皺:3綠圓:1綠皺孟德爾的試驗(F2自交） 相互獨立的不同對因子

10、雜交時F1和F2基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系F1雜合子基因?qū)?shù)F1形成配子的種類F1雌雄配子可能組合數(shù)F2基因型種類F2表型種類F2表型分離比例1234n2(21)4 (22)8 (23)16 (24)(2n)4(41)16 (42)64 (43)256 (44)(4n)3 (31)9 (32)27 (33)81 (34)(3n)2(21)4 (22)8 (23)16 (24)(2n)(3:1)1(3:1)2(3:1)3(3:1)4(3:1)n目錄返回實現(xiàn)孟德爾比率必須同時滿足下列條件：1）子一代個體形成的配子數(shù)目相等且生活力相同；2）雌、雄配子結(jié)合的機會是相等的；3）到觀察時子二代不同的基因型的個體

11、的存活率相等；4）等位基因間的顯隱性關(guān)系是完全的；5）觀察的子代樣本數(shù)目足夠多。 （四）獨立分配規(guī)律的應用 雜交育種中，可以有目的組合優(yōu)良性狀，預測優(yōu)良性狀組合、比例，以確定育種的規(guī)律。如水稻無芒抗病育種 用于育種和良種繁種工作的指導。 PAARR有芒抗病無芒染病 aarr F1 AaRr（有芒抗病） 如希望在F3獲得10個穩(wěn)定遺傳的無芒、抗病（aaRR）株系。可預估F2中用于鑒定的株數(shù)。F2無芒抗病（ ）的機率占？ aaR-至少要選擇30株以上無芒、抗病的植株，供F3株系的鑒定。aaRR占1/3，aaRr占2/3。1.基因型為AABbDD的個體自交后代表現(xiàn)型和基因型分別為多少種？2. 純合顯

12、性個體AABBCC X aabbcc 純合隱性個體，問F2代中基因型象親代父母本的比例？表現(xiàn)型象親代父母本的比例？（五）基因互作的遺傳分析1.等位基因的相互作用完全顯性不完全顯性超顯性鑲嵌顯性2.非等位基因的相互作用 前提：相互獨立1）互補作用(分離比為9：7)由兩種基因互補，共同決定某一性狀，當兩者任缺一個，或都缺少則表現(xiàn)隱性性狀。如香豌豆的花色遺傳 P白花CCppccPP白花 F1 CcPp紫花 自交F29紫花（C_P_）：7白花（3C_pp+3ccP_+1ccpp)香豌豆花色2）累加作用（分離比為9：6：1） 當兩種顯性基因同時存在時表現(xiàn)最為強烈，雙隱性基因表現(xiàn)最弱。 P圓球形AAbba

13、aBB圓球形 F1 AaBb扁盤形 自交F29扁盤形：6圓球形：1長圓形9A_B_3A_bb+3aaB_ 1aabb 南瓜果形3)重疊作用（分離比為15：1) 兩對基因的表現(xiàn)形相同，只有雙隱性才表現(xiàn)不同。 P三角形GGyyggYY三角形 F1 GgYy 三角形 自交F215三角形（9G_Y_+3G_yy+3ggY_ ）：1卵形（ggyy ）薺菜果形4）顯性上位基因（分離比為12：3：1） 當性狀是由兩對非等位基因控制時，一個顯性基因?qū)α硪粋€非等位基因的顯性稱為顯性上位。如黃瓜皮色Y控制黃色，y控制綠色，Y和y被W抑制時表現(xiàn)為白色。 P白色WWYYwwyy綠色 F1 WwYy 白色 自交F212

14、白色（9W_Y_+3W_yy）：3黃色（wwY_ ）：1綠色（wwyy ）黃瓜皮色5）隱性上位基因（分離比為9：3：4）當性狀是由兩對非等位基因控制時，一對純合的隱性基因?qū)α硪粚Ψ堑任换虻娘@性稱為隱性上位。如向日葵花色L控制黃色，l控制橙黃色，L和l被a抑制時表現(xiàn)為白色。6）抑制作用指一對基因本身不表現(xiàn)性狀，但當其處于顯性純合或雜合狀態(tài)時，卻能使另一對基因中的顯性基因不能起作用。如水稻的葉色 P綠色PPHHpphh綠色 F1 PpHh 綠色 自交F213綠色（9P_H_+3P_hh 1pphh ）：3紫色（ppH_ ）水稻葉色H控制紫色，h控制綠色，P和p不表現(xiàn)顏色但對H有抑制作用，使紫色得

15、不到表達。3.外界環(huán)境條件與性狀表現(xiàn)個體發(fā)育與性狀表現(xiàn) 基因酶生化代謝細胞、組織、器官分化性狀發(fā)育； 細胞內(nèi)外環(huán)境的變化使基因表達具有時空特異性 。表型模寫 表型是基因型與環(huán)境相互作用的結(jié)果，基因型或環(huán)境改變均會引起表型變化。 有時環(huán)境引起的表型變化與由基因型引起的變化很相似，這種現(xiàn)象稱表型模寫。美國的生物學家與遺傳學家。發(fā)現(xiàn)染色體的遺傳機制，創(chuàng)立染色體遺傳理論，現(xiàn)代實驗生物學奠基人。發(fā)現(xiàn)了遺傳第三定律 。創(chuàng)立了著名的基因?qū)W說，揭示了基因是組成染色體的遺傳單位，它能控制遺傳性狀的發(fā)育，也是突變、重組、交換的基本單位。 三、連鎖互換規(guī)律Morgan(1866-1945) 1.性狀連鎖遺傳的表現(xiàn)P

16、 PPLL紫花、長花粉粒 紅花、圓花粉粒 ppll F1紫花、長花粉粒 PpLl 自交F2 紫、長 紫、圓 紅、長 紅、圓 總數(shù) P_L_ P_ll ppL_ ppll 實際數(shù) 4831390 393 1338 6952 按9:3:3:1推算的理論數(shù) 3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952最早由Bateson等于1906在香豌豆的兩對性狀雜交試驗中發(fā)現(xiàn)。 實驗一：(相引組) PPPll紫花、圓花粉粒 紅花、長花粉粒 ppLL F1 紫花、長花粉粒 PpLl 自交 F2 紫、長紫、圓 紅、長紅、圓 總數(shù) P_L_P_ll ppL_ ppll 實際個體數(shù) 226 95 97

17、 1 419 按9:3:3:1推算的理論數(shù) 235.8 78.5 78.5 26.2 419 實驗二：(相斥組) 原來為同一親本所具有的兩個狀性,F2中仍在一起遺傳的現(xiàn)象,稱為連鎖遺傳。性狀打破連鎖進行重組的現(xiàn)象稱互換。2.連鎖遺傳的解釋第一個試驗： 紫花：紅花=(4831+390)：(1338+393)=5221：17313：1 長花粉：圓花粉=(4831+393)：(1338+390)=5224：17283：1 性狀分解單獨分析 第二個試驗: 紫花：紅花=(226+97)：(97+1)=321：983：1 長花粉：圓花粉=(226+97)：(95+1)=323：963：1每個單位性狀仍是受

18、分離規(guī)律支配的。 玉米籽粒的顏色和外形遺傳P CCShSh有色、飽滿 無色、凹陷ccshsh 測交 F1 CcShsh 有色、飽滿 無色、凹陷 ccshsh 配子 CSh Csh cSh csh csh 測交子代 CcShsh Ccshsh ccShsh ccshsh 有、飽 有、凹 無、飽 無、凹 總數(shù)實得粒數(shù) 4032 149 152 4035 8368 百分比 % 48.21.8 1.8 48.2 3.測交計算配子的百分數(shù) 獨立分配遺傳的前提： 雜種F1個體形成的不同配子比例相同。 說明兩對非等位基因不是獨立分配的,而常常是連系在一起遺傳, 導致親本型的配子數(shù)偏多, 而重新組合偏少。 連

19、鎖的本質(zhì) Bateson發(fā)現(xiàn)連鎖遺傳現(xiàn)象不久，Morgan用果蠅為材料，證明具有連鎖關(guān)系的基因位于同一染色體上。 染色體上承載許多基因。4.連鎖和交換的遺傳機理 完全連鎖 F1自交或測交，其后代個體的表現(xiàn)型只表現(xiàn)為親本組合的類型。其自交結(jié)果為3:1分離, 測交結(jié)果為1:1分離。完全連鎖是罕見的。 不完全連鎖不完全連鎖F1不僅產(chǎn)生親型配子，也產(chǎn)生重組型配子。上節(jié)所舉的玉米籽粒顏色和粒形的遺傳就是不完全連鎖。 5.交換與不完全連鎖的形成 完全連鎖測交試驗目錄返回不完全連鎖測交試驗目錄返回處在同一條染色體上的兩個或兩個以上基因遺傳時，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率。重組類型的產(chǎn)生是由于形成配子時

20、非姊妹染色單體發(fā)生了局部交換的結(jié)果。6. 連鎖互換定律7.交換值及其測定交換值 即重組率，是指重組型配子數(shù)占總配子總數(shù)的百分率。 交換值在0-50%之間變動. 越接近0，連鎖強度越大，發(fā)生交換的孢母細胞越少。反之，則連鎖強度越大，發(fā)生交換的孢母細胞越多。 交換值的大小因外界條件和內(nèi)在條件而會發(fā)生變化。如性別、年齡和溫度等條件都會影響。但交換值還是相對穩(wěn)定的。8.互換率與基因定位 互換率也稱交換值，其大小與連鎖基因間的距離有關(guān)，距離越近，兩基因連鎖越緊密，重組的機會越小，互換率越小；反之亦然?；蚨ㄎ唬焊鶕?jù)互換率確定基因在染色體上的位置。返回 兩個基因間的距離用圖距來表示，1%的重組值等于一個圖

21、距單位（map unit，mu），圖距單位用厘摩（ceorti Morgan cM）表示，1cM即為1%重組值去掉百分比的數(shù)值。連鎖遺傳圖 在染色體上標明基因的位置及基因間交換的圖，可指導育種，如在雜交育種中預測后代的類型及各類型出現(xiàn)的概率。 9. 三點測交 二點測交是通過兩對基因的雜合體與雙隱性個體的測交。如ab/+與ab/ab測交以確a與b之間的重組值與圖距。三點測交就是把3個基因包括在同一次交配中，如利用三雜體abc/+與三隱性純合體abc/abc測交，相當于一次交配試驗就等于a與b，b與c，a與c三次兩點測交。 P （Vv BbLl ） （vvbbll） 測交結(jié)果見下表：類型配子類型/表現(xiàn)型數(shù)目1vbl3022+2983+b+1154v+l1055+bl806v+727+l208vb+19總數(shù)1020第一步：歸類類型配子類型/表現(xiàn)型數(shù)目1vbl3022+2983+b+1154v+l105