第三章大学孟德尔遗传定律课件.ppt
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1、LOGO 第三章第三章孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律v重点:重点:孟德尔的实验材料与方法;孟德尔的实验材料与方法; 遗传学的分遗传学的分离离 和自由组合定律和自由组合定律v难点:难点:遗传学数据的统计处理。遗传学数据的统计处理。 第三章第三章 孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律孟德尔孟德尔(Gregor Johann Mendel,18221884) 从从1856年起在修道院的花年起在修道院的花圆里种植豌豆,开始了他圆里种植豌豆,开始了他的的“豌豆杂交试验豌豆杂交试验”,到,到1864年共进行了年共进行了8年。提年。提出遗传的分离和自由组合出遗传的分离和自由组合规律。规律。第一节第一节 一对因子的杂交
2、试验一对因子的杂交试验v1. 性状的选择性状的选择 性状:性状:生物体形态结构、生理生化和行为方式特生物体形态结构、生理生化和行为方式特 征的总称。征的总称。 单位性状:单位性状:被区分开的每一个具体性状。被区分开的每一个具体性状。 相对性状:相对性状:同一单位性状在不同个体间所表现出同一单位性状在不同个体间所表现出 来的的相对差异的性状。来的的相对差异的性状。豌豆的豌豆的7个单位性状及其相对性状个单位性状及其相对性状2. 杂交试验结果杂交试验结果植物杂交试验的符号表示植物杂交试验的符号表示P:亲本亲本(parent),杂交亲本;杂交亲本;:作为母本,提供胚囊的亲本;作为母本,提供胚囊的亲本;
3、:作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。:表示杂交过程;表示杂交过程;F1:表示杂种表示杂种第第一代一代(first filial generation); 表示自交,采用自花授粉方式传粉受精产生后代。表示自交,采用自花授粉方式传粉受精产生后代。F2:F1代自交得到的种子及其所发育形成的的生物个体称为杂种代自交得到的种子及其所发育形成的的生物个体称为杂种二代,即二代,即F2。由于由于F2总是由总是由F1自交得到的,所以在类似的过自交得到的,所以在类似的过程中程中 符号往往可以不标明。符号往往可以不标明。豌豆花色豌豆花色豌豆花色的遗传豌豆花色的遗传试验试验F1(杂种一代
4、)的花色全部为红色;F2(杂种二代)有两种类型的植株,一种开红花,一种开白花;并且红花植株与白花植株的比例接近3:1。反交反交(reciprocal cross)(reciprocal cross)试验及其结果试验及其结果 在杂交时,必须先将母本花蕾的雄蕊完全摘除,这称为在杂交时,必须先将母本花蕾的雄蕊完全摘除,这称为去雄去雄,然后将父本的花粉授到已去雄的母本柱头上,这称然后将父本的花粉授到已去雄的母本柱头上,这称为为人工授粉人工授粉。去了雄和授了粉的母本花朵还必须套袋隔离,。去了雄和授了粉的母本花朵还必须套袋隔离,防止其它花粉授粉。防止其它花粉授粉。 但必须注意但必须注意豌豆的杂交豌豆的杂交
5、孟德尔在豌豆的其它孟德尔在豌豆的其它6对相对性状的杂交试验中,都对相对性状的杂交试验中,都获得同样的试验结果。现将他的豌豆杂交试验资料汇总列获得同样的试验结果。现将他的豌豆杂交试验资料汇总列于下表于下表特点:特点: (1).F1性状表现一致,性状表现一致,只表现一个亲本性状,另一个亲本只表现一个亲本性状,另一个亲本性状隐藏。性状隐藏。显性性状:显性性状:具有相对性状的两个亲本杂交具有相对性状的两个亲本杂交,F1表现出来的性状。表现出来的性状。隐性性状:隐性性状:具有相对性状的两个亲本杂交具有相对性状的两个亲本杂交, F1未未表现,而在表现,而在F2 重新出现的性状。重新出现的性状。(2).F2
6、分离:分离:一部分植株表现这一亲本性状,另一部分植一部分植株表现这一亲本性状,另一部分植株表现为另一亲本性状,说明隐性性状未消失。株表现为另一亲本性状,说明隐性性状未消失。 性状分离:性状分离:后代表现不同性状的现象。后代表现不同性状的现象。(3).以上以上F2群体中显隐性分离比例大致总为群体中显隐性分离比例大致总为3:1。 3. 分离现象的解释分离现象的解释这这7对相对性状在对相对性状在F2为什么都出现为什么都出现3:1的分离比呢?的分离比呢?孟德尔提出以下假说:孟德尔提出以下假说:1、性状是由颗粒性的遗传因子决定的、性状是由颗粒性的遗传因子决定的2、遗传因子在体细胞中成对存在,一个来自父方
7、,一个来、遗传因子在体细胞中成对存在,一个来自父方,一个来 自母方,形成配子时可均等地分配到配子中自母方,形成配子时可均等地分配到配子中3、在、在F1体细胞中遗传因子互补混杂,各自独立体细胞中遗传因子互补混杂,各自独立4、 成对的遗传因子具有显隐性关系成对的遗传因子具有显隐性关系5、 杂种产生的不同类型的配子数目相等。杂种产生的不同类型的配子数目相等。现以豌豆红花现以豌豆红花白花的杂交试验为例,加以具体说明:白花的杂交试验为例,加以具体说明: 以遗传因子解释以遗传因子解释4. 对试验结果的验证对试验结果的验证 分离规律是完全建立在一种假设的基础上的,这个假分离规律是完全建立在一种假设的基础上的
8、,这个假设的实质设的实质就是成对的基因就是成对的基因(等位基因等位基因)在配子形成过程中彼在配子形成过程中彼此分离,互不干扰,因而配子中只具有成对基因的一个。此分离,互不干扰,因而配子中只具有成对基因的一个。为了证明这一假设的真实性,可以采用以下几种方法进行为了证明这一假设的真实性,可以采用以下几种方法进行验证。验证。 测交法测交法 测交法测交法(test cross)(test cross):也称回交法,:也称回交法,即把被即把被测验的个体与隐性纯合基因的亲本杂交,根据测测验的个体与隐性纯合基因的亲本杂交,根据测交子代(交子代(FtFt)出现的表现型和比例来测知该个体)出现的表现型和比例来测
9、知该个体的基因型。的基因型。供测个体供测个体隐性纯合亲本隐性纯合亲本 Ft Ft 测交子代。测交子代。 红花红花 白花白花 红花红花 白花白花 P CC cc Cc cc 配子配子 C c C c c Ft Cc红花红花 红花红花Cc cc白花白花 1 :1 图图4 43 3 豌豆红花和白花一对基因的分离豌豆红花和白花一对基因的分离 P红花红花 白花白花CC ccF1 红花红花Cc (自交自交)F2红花红花 红花红花 白花白花 CC Cc cc F3 红花红花 分离分离 白花白花 1:2:1自交法自交法 F2植株个体通过植株个体通过自交自交生成生成F3株系,根据株系,根据F3株系的性状表现,株
10、系的性状表现,推论推论F2个体的基因型。个体的基因型。第二节第二节 两对遗传因子的杂交试验两对遗传因子的杂交试验1. 两对遗传因子的杂交试验结果两对遗传因子的杂交试验结果豌豆的两对相对性状:豌豆的两对相对性状:子叶颜色:黄色子叶子叶颜色:黄色子叶(Y)(Y)对绿色对绿色子叶子叶( (y)y)为显性;为显性;种子形状:圆粒种子形状:圆粒( (R)R)对皱粒对皱粒( (r)r)为显性。为显性。1. 1. 杂种后代的表现:杂种后代的表现:F1F1两性状均只表现显性状状,两性状均只表现显性状状,F2F2出现四种表现型类型出现四种表现型类型( (两种两种亲本类型、两种亲本类型、两种重新组合重新组合类型类
11、型) ),比例接近,比例接近9:3:3:19:3:3:1。2. 2. 对对每对相对性状分析发现:它们仍然符合每对相对性状分析发现:它们仍然符合3:13:1的性状分离比的性状分离比例:例:黄色黄色: :绿色绿色 = (315+101) : (108+32) = 416 : 140 3:1.= (315+101) : (108+32) = 416 : 140 3:1.圆粒圆粒: :皱粒皱粒 = (315+108) : (101+32) = 423 : 133 3:1.= (315+108) : (101+32) = 423 : 133 3:1.这表明:子叶颜色和籽粒形状这表明:子叶颜色和籽粒形状彼
12、此独立地传递给彼此独立地传递给子代子代,两两对相对性状在从对相对性状在从F1F1传递给传递给F2F2时,是时,是随机随机组合组合的。的。2. 对试验结果的解释对试验结果的解释v遗传的自由组合假说:遗传的自由组合假说: 控制不同相对控制不同相对性状性状的等位基因的等位基因在配子形成过程中在配子形成过程中的分离与组合是互不干扰的,各自独立分的分离与组合是互不干扰的,各自独立分配配到配到配子中去。子中去。P 黄、圆黄、圆YYRR 绿、皱绿、皱yyrr 配子配子 YR yr F1 黄、圆黄、圆YyRr YRYryRyr YRYYRRYYRR黄圆黄圆YYRrYYRr黄圆黄圆YyRRYyRR黄圆黄圆YyR
13、rYyRr黄圆黄圆F2YrYYRrYYRr黄圆黄圆YYrrYYrr黄皱黄皱YyRrYyRr黄圆黄圆YyrrYyrr黄皱黄皱 yRYyRRYyRR黄圆黄圆YyRrYyRr黄圆黄圆yyRRyyRR绿圆绿圆yyRryyRr绿圆绿圆 yrYyRrYyRr黄圆黄圆YyrrYyrr黄皱黄皱yyRryyRr绿圆绿圆yyrryyrr绿皱绿皱 豌豆黄色、圆粒绿色、皱粒的F2分离图解 F2F2的基因型、表现型类型与比例的基因型、表现型类型与比例表中说明表中说明F F2 2群体共有群体共有9 9种基因型,因种基因型,因Y Y对对y y为完全显性,为完全显性,R R对对r r为为完全显性,故只有完全显性,故只有4 4
14、种表现型。种表现型。 3. 两对遗传因子杂交试验的验证两对遗传因子杂交试验的验证v孟德尔采用孟德尔采用测交法测交法和和自交法自交法验证两对基因的独立验证两对基因的独立分配规律。他用分配规律。他用F F1 1与双隐性纯合体测交。当与双隐性纯合体测交。当F F1 1形形成配子时,不论雌配子或雄配子,都有四种类型,成配子时,不论雌配子或雄配子,都有四种类型,v即即YRYR、YrYr、yRyR、yryr,比例为,比例为11111111。测交法测交法自交法自交法v孟德尔用孟德尔用F2F2自交得出自交得出F3F3,由,由F3F3的表现型验证的表现型验证F2F2的的基因型,证实了基因型,证实了F1F1在形成
15、配子时,成对的遗传因在形成配子时,成对的遗传因子分离,非成对的遗传因子自由组合子分离,非成对的遗传因子自由组合孟德尔两对相对性状杂交后代的自交验证孟德尔两对相对性状杂交后代的自交验证 F1 黄、圆黄、圆YyRrYyRr YRYryRyr YRYYRRYYRR黄圆黄圆YYRrYYRr黄圆黄圆YyRRYyRR黄圆黄圆YyRrYyRr黄圆黄圆F2YrYYRrYYRr黄圆黄圆YYrrYYrr黄皱黄皱YyRrYyRr黄圆黄圆YyrrYyrr黄皱黄皱 yRYyRRYyRR黄圆黄圆YyRrYyRr黄圆黄圆yyRRyyRR绿圆绿圆yyRryyRr绿圆绿圆 yrYyRrYyRr黄圆黄圆YyrrYyrr黄皱黄皱y
16、yRryyRr绿圆绿圆yyrryyrr绿皱绿皱 图46 豌豆黄色、圆粒绿色、皱粒的F2分离图解 棋盘法棋盘法 分支法计算遗传比率分支法计算遗传比率分枝法:分枝法: 由于各对基因的分离是独立的,所以可以依次分析各对基因/相对性状的分离类型与比例(概率)。 F2F2基因型类型与比例的推导。基因型类型与比例的推导。F2表现型类型与比例的推导表现型类型与比例的推导v基因型是基因型是AaBbccDd的个体产生的个体产生abcd配子的比配子的比例是多少?产生例是多少?产生A-B-ccdd表现型个体的比例是表现型个体的比例是多少?多少?4. 多因子杂交及其后代的遗传分析多因子杂交及其后代的遗传分析控制多对不
17、同性状的等位基因,分别载于不同对的控制多对不同性状的等位基因,分别载于不同对的同源染色体上时,其遗传都符合独立分配规律。同源染色体上时,其遗传都符合独立分配规律。 v 两对基因在杂合状态时,保持其独立性。配子形成时,两对基因在杂合状态时,保持其独立性。配子形成时,同一对基因各自独立分离,不同对基因则自由组合,同一对基因各自独立分离,不同对基因则自由组合,一般情况下,一般情况下,F1配子分离比为配子分离比为1 1 1 1;F2基因基因型比为型比为(1 2 1)2; F2 表型比为表型比为(3 1)2。v 这一规律适用于所有真核生物多对基因的遗传分析。这一规律适用于所有真核生物多对基因的遗传分析。
18、v 杂交是增加变异组合的主要方法。涉及的基因越多,杂交是增加变异组合的主要方法。涉及的基因越多,后代的结果就越难分析,后代的数量必须足够多,才后代的结果就越难分析,后代的数量必须足够多,才能保证带有相应性状的纯合个体能够出现。能保证带有相应性状的纯合个体能够出现。1.一对基因一对基因F2F2的分离的分离( (完全显性情况下完全显性情况下) ):表现型:种类:表现型:种类:2 21 1=2=2,比例:显性,比例:显性: :隐性隐性=(3:1)=(3:1)1 1; ;基因型:种类:基因型:种类:3 31 1=3=3,比例:显纯,比例:显纯: :杂合杂合: :隐纯隐纯=(1:2:1)=(1:2:1)
19、1 1;2.2.两对基因两对基因F2F2的分离的分离( (完全显性情况下完全显性情况下) ):表现型:种类:表现型:种类:2 22 2=4=4,比例:,比例:(3:1)(3:1)2 2=9:3:3:1=9:3:3:1;基因型:种类:基因型:种类:3 32 2=9=9,比例:,比例:(1:2:1)(1:2:1)2 2=1:2:1:2:4:2:1:2:1=1:2:1:2:4:2:1:2:1。3.3.三对三对/n/n对对相对性状的遗传相对性状的遗传( (完全显性情况下完全显性情况下) )三对三对(n(n对对) )基因独立遗传基因独立遗传豌豆:黄色圆粒红花(YYRRCC)绿色皱粒白花(yyrrcc);
20、 杂种杂种F F1 1:黄色圆粒红花:黄色圆粒红花( (YyRrCcYyRrCc);); F F1 1产生的产生的配子类型配子类型:8 8种种 ( (2 2n n) ); F F2 2可能可能组合数组合数:6464种种 ( (2 22 2n n) ); F F2 2基因型种类基因型种类:2727种种 ( (3 3n n) ); F F2 2表现型种类表现型种类:8 8种种 ( (2 2n n, , 完全显性情况下完全显性情况下) ); 5. 孟德尔比例实现的条件孟德尔比例实现的条件v 杂交的两个亲本必须是纯系杂交的两个亲本必须是纯系v 控制性状的成对遗传因子之间是完全显性,互不影响,控制性状的
21、成对遗传因子之间是完全显性,互不影响,非成对遗传因子之间没有相互作用非成对遗传因子之间没有相互作用v 亲本形成各种类型的配子的数目均等,雌雄配子的结合亲本形成各种类型的配子的数目均等,雌雄配子的结合是随机的是随机的v 所有杂种后代都应处于比较均一的环境中,且存活率相所有杂种后代都应处于比较均一的环境中,且存活率相同同v 试验的群体足够大试验的群体足够大v 两对或多对遗传因子位于非同源染色体上两对或多对遗传因子位于非同源染色体上v 所用材料均为二倍体所用材料均为二倍体6.遗传因子、基因与染色体的关系遗传因子、基因与染色体的关系v 孟德尔提出孟德尔提出“遗传因子遗传因子”控制生物的性状控制生物的性
22、状v 19091909年,丹麦遗传学家约翰逊(年,丹麦遗传学家约翰逊(W.L.JohannsenW.L.Johannsen)用)用“基基因因”(genegene)代替)代替“遗传因子遗传因子”v 19031903年,萨顿和博韦里发现染色体和遗传因子传递的平年,萨顿和博韦里发现染色体和遗传因子传递的平行性行性v 摩尔根通过果蝇实验证实基因位于染色体上,在染色体摩尔根通过果蝇实验证实基因位于染色体上,在染色体上占据一定的位置上占据一定的位置v基因座(基因座(locuslocus)又称座位:)又称座位:基因在染色体上所基因在染色体上所占的位置占的位置 v等位基因(等位基因(alleleallele)
23、:):位于同源染色体上位置相位于同源染色体上位置相同、控制相对性状的基因同、控制相对性状的基因 或一个座位上的基因所具有的不同形式之一或一个座位上的基因所具有的不同形式之一v复等位基因复等位基因(multiple alleles)(multiple alleles):是指在群体中是指在群体中占据某同源染色体同一座位上的两个以上的,决占据某同源染色体同一座位上的两个以上的,决定同一性状的基因群,如控制人类定同一性状的基因群,如控制人类ABO血型的血型的基因基因v 纯合体纯合体(homozygote):遗传组成相同的个体或基因座位遗传组成相同的个体或基因座位上有两个相同的等位基因,就这个基因座而言
24、,此个体上有两个相同的等位基因,就这个基因座而言,此个体称纯合体。称纯合体。v 杂合体(杂合体(heterozygoteheterozygote):):基因座位上有两个不同的等基因座位上有两个不同的等位基因。位基因。v 基因型(基因型(genotypegenotype):):个体或细胞的特定基因的组成。个体或细胞的特定基因的组成。v 表型(表型(phenotypephenotype):):生物体某特定基因所表型的性状。生物体某特定基因所表型的性状。 第三节第三节 孟德尔定律的普遍性及意义孟德尔定律的普遍性及意义1. 孟德尔定律的普遍性孟德尔定律的普遍性 作物性状的遗传作物性状的遗传 玉米的糯性
25、与非糯性玉米的糯性与非糯性 小麦的高杆与矮秆小麦的高杆与矮秆 人类性状的遗传人类性状的遗传 人类的白化病,多指,苯硫脲的尝味能力等人类的白化病,多指,苯硫脲的尝味能力等A 常染色体显性遗传病常染色体显性遗传病:控制疾病的基因在常染色体上,杂合子时表现患病症状控制疾病的基因在常染色体上,杂合子时表现患病症状系谱特点:患者的双亲之一常常是患者系谱特点:患者的双亲之一常常是患者 患者的子女有患者的子女有1/2的发病机会的发病机会 男女发病率均等男女发病率均等 有连续遗传的现象有连续遗传的现象例如:多发性结肠息肉,先天性白内障,亨廷顿氏舞蹈症例如:多发性结肠息肉,先天性白内障,亨廷顿氏舞蹈症近亲婚配近
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