省竞赛辅导遗传和进化细胞质遗传PPT课件

1、二、母性影响 1、短暂的母性影响第1页/共37页2、持久的母性影响第2页/共37页第3页/共37页第4页/共37页三、细胞质遗传的概念 （一） 细胞核遗传细胞核遗传：由细胞核内的遗传物质（核基因）所控制的遗传现象和遗传规律。 （二）细胞质遗传细胞质遗传：由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律，也称为非孟德尔遗传，核外遗传。细胞核基因组（核基因）染色体线粒体基因组叶绿体基因组遗传物质细菌质粒基因组非细胞器基因组:细胞器基因组细胞质基因组第5页/共37页1、细胞质遗传举例叶绿体遗传的花斑现象 在花斑的紫茉莉中发现三种枝条： 绿色、白色和花斑 分别进行以下杂交： 第6页/共37页 紫茉莉花斑性状的遗

2、传接受花粉的枝条 提供花粉的枝条 杂种表现 白 色 白 色 绿 色 白 色 花 斑 白 色 绿 色 绿 色 绿 色 花 斑 白 色 花 斑 绿 色 白、绿、 花 斑 花 斑枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。第7页/共37页(1) F1个体最初由受精卵发育而来个体最初由受精卵发育而来(2) 受精卵形成时，精子受精卵形成时，精子(父父)提供一套染色体和极少提供一套染色体和极少量细胞质，卵量细胞质，卵(母母)提供一套染色体和大量细胞质提供一套染色体和大量细胞质(3)由细胞核基因控制的性状表现出三大遗传规律，由细胞核基因控制的性状表现出三大遗传规律，由细胞质基

3、因控制的性状即表现出细胞质遗传由细胞质基因控制的性状即表现出细胞质遗传第8页/共37页第9页/共37页2、细胞质遗传的特点母性影响是依赖于母方基因的作用，而这些基因是以经典方式传递的，它的特点只不过是父方的显性基因延迟一代表现和分离而已。细胞质遗传则由于细胞质中构成要素的作用，这些构成要素能够自律地复制，通过细胞质由一代传至另一代。细胞质遗传的特征是：）遗传方式是非孟德尔式的；） F1通常只表现母方的性状；3）杂交的后代一般不出现一定比例的分离。第10页/共37页精卵受精时，由于精子的细胞质基本不参精卵受精时，由于精子的细胞质基本不参与受精，所以枝条的颜色由卵细胞（母本）与受精，所以枝条的颜色

4、由卵细胞（母本）的细胞质决定。的细胞质决定。第11页/共37页3、细胞质遗传在实践中的应用、细胞质遗传在实践中的应用杂种优势：杂种优势：F1表现出生长整齐、健壮、表现出生长整齐、健壮、 高产、抗逆性强等特点高产、抗逆性强等特点面临问题：面临问题：F2代即退化代即退化 突破途径：以突破途径：以“雄性不育系雄性不育系”作杂交母本作杂交母本雌雄同花、小花作物去雄困难雌雄同花、小花作物去雄困难杂交种需求量大杂交种需求量大第12页/共37页4、植物雄性不育性概念l雄性不育性：当不育性是由于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子时，就称之。l雄性不育系：同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体叫做雄性不

5、育系。第13页/共37页水稻雄性是否可育原理：水稻雄性是否可育原理：细胞核的细胞核的可育基因可育基因细胞核的细胞核的不育基因不育基因细胞质的细胞质的可育基因可育基因细胞质的细胞质的不育基因不育基因 R、N有一个有一个即可育即可育同时存在同时存在才不育才不育思考思考1：上述四种基因可组成几种基因型：上述四种基因可组成几种基因型?表现型表现型?结论结论: “雄性是否可育雄性是否可育”由核基因和质基因共同决定由核基因和质基因共同决定第14页/共37页思考思考2：制作大田杂交种理想的母本是哪一种：制作大田杂交种理想的母本是哪一种?思考思考3：如何解决：如何解决“不育系不育系” 自身留种问题自身留种问题

6、?找一个理想的找一个理想的保持系保持系作作(父本父本)授此花粉仍保持不育基因型授此花粉仍保持不育基因型此父本其他性状与不育系相同此父本其他性状与不育系相同第15页/共37页思考思考4：大田用的杂交种需能自交结实，如何制种：大田用的杂交种需能自交结实，如何制种?找一个理想的找一个理想的恢复系恢复系作作(父本父本)授此花粉可产生雄性可育基因型授此花粉可产生雄性可育基因型此父本其他性状与不育系相同此父本其他性状与不育系相同不育系不育系(母本母本)与恢复系与恢复系(父本父本) 的花期必须一致的花期必须一致父本植株稍高于母本父本植株稍高于母本第16页/共37页三系配套：在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育

7、保持系和雄性不育恢复系必须配套使用，这就是人们常说的三系配套（二区三系）第17页/共37页三系法：不育系、保持系和恢复系两系法：*光温敏核雄性不育的遗传长日照、高于临界温度（23OC）-表现为雄性不育 短日照、低温 -表现为雄性可育第18页/共37页线粒体DNA的重要作用、线粒体DNA的检验可用于对罪犯的鉴别和对死者遗骨的查找核对上、通过对世界各地人类不同种群线粒体的对比分析，推断人类历史上几次大迁徙的情况及时间表、线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关例如:神经性肌肉衰弱、运动失调、眼视网膜炎等第19页/共37页人类基因组计划人类基因组计划基因组（genome ） 是一个单倍体细胞内基因的

8、总和，它分为核基因组、线粒体基因组与叶绿体基因组。基因组内包括编码序列与非编码序列.第20页/共37页 遗传学图（genetic map）选择遗传标记以cM（摩尔根重组单位）为图距单位。分辨率巳达0.7 cM（1cM=1,000Kb） 物理学图（physical map）以碱基对数为图距单位，由已知序列作为基因的物理图标，现分辨率巳达到200Kb以内。 序列图（sequence map）最详尽的物理图，即DNA的碱基序列图。 转录图（transcription map）转录图是基因图的雏形。第21页/共37页一、进化研究的传统方法 古生物学 分类学 胚胎发生学 比较解剖学 生物地理学 生理学

9、普通遗传学 语言学第22页/共37页第四节 群体的遗传平衡一、基因频率和基因型频率二、哈德一魏伯格定律第23页/共37页一、基因频率和基因型频率 1. 定义 基因型频率（genotypic frequency） 一个群体由不同基因型所占的比例。 基因频率（gene freqency） 一个群体内不同基因所占比例。 2. 计算方法 以一对基因为例 A及a 第24页/共37页 设 A的频率=P a的频率=q p+q=1 AA个体数=D 基因型频率=D Aa的个体数=H 基因型频率=H aa的个体数=R 基因型频率=R 全部个体数 N=D+H+R N个体共有2N个基因 A=2D+H a=H+2R 所

10、以 p=2p+H/2N=D+1/2H/N q=H+2R/2N=1/2H+R/N 所以 p=D+1/2H q=1/2H+R第25页/共37页 举例：设由一对基因A、a戈尔巴乔夫成的群体，它们的三种基因型可从表现型区别出来，它们的个体数是： AA（D） Aa（H） aa（R） 总数（N） 2 12 26 40 按（1）式可以求出， 基因A的频率: p=2+1/212/40=2+6/40=0.20 基因a的频率: q=1/212+26/40=6+26/40=0.80 同理, 按(2)式可以求出 p=0.05+1/2(0.30)=0.20 q=0.65+1/2(0.30)=0.80第26页/共37页二

11、、哈德魏伯格定律（HardyWeinberg） 举例： 设 AA=P2 即A=p Aa=2pq a=q aa=q2 p+q=1 让群体进行交配，这个群体达到平衡 A=p2+1/2（2pq）=p2+pq=p（p+q）=p a=1/2（2pq）+q2=pq+q2=q（p+q）=q 受精 PA qa pA p2AA pqAa qa pqAa q2aa第27页/共37页 所以 AA=p2 Aa=2pq aa=q2 即上代下代基因型频率完全一样 举例子说明如下。设第一代的基因型频率：D1=0.6, H1=0.4, R1=0, 则第一代的基因频率: p1=D1+1/2H1=0.6+0.2=0.8, q1=

12、1/2H1+R1=0.2+0=0.2。 第二代的基因型频率：D2=p12=0.82=0.64, H2=2p1q1=20.80.2=0.32, R2=q12=0.22=0.04, 则第二代的基因频率: 第28页/共37页 p2=D2+1/2H2=0.64+0.16=0.8, q2=1/2H2+R2=0.16+0.04=0.2。 第三代的基因型频率: D3=p22=0.82=0.64, H3=2p2q2=20.80.2=0.32, R3=q22=0.22=0.04; 则第三代的基因频率: p3=D3+1/2H3=0.64+0.16=0.8, q3=1/2H3+R3=0.16+0.04=0.2。 由

13、上可见，基因型频率，虽然D2=D1，H2=H1，R2=R1，但经过一代随机交配，D2=D3，H2=H3，R2=R3。至于基因频率，则自始至终保持不变。第29页/共37页由此可见： （1）在随机交配的大群体中，如果没有其他因素的干扰，则各代基因频率保持一定不变。 （2）在任何一个大群体内，不论其基因频率和基因型频率如何，只要一代的随机交配，这个群体就可达到平衡。 （3）一个群体在平衡状态时，基因频率和基因型频率的关系是：D=p2，H=2pq，R=q2 这就是哈德一魏伯格定律的要点。第30页/共37页第五节 改变基因频率的因素一、突变二、选择三、遗传漂移四、迁移第31页/共37页一、突变 1. 作

14、用 供给选择的材料 改变基因频率 举例 Aa 一直发生下 a 2. 突变对基因频率的影响 设 Aa 速率为u aA 速率为V 某一世代 a=q A=p=1-q第32页/共37页 突变达于平衡时 qv=(1-q)u q(u+v)=u 所以q=u/u+v p=u/u+v 举例: 如由Aa的突变频率是每代一百万个配子中有一个突变(u=0.000001), 而由aA的突变率是V=0.0000005。则按上式可求出p值等于0.33。这说明33%的染色体具有基因A，67%具有基因a。当p=0时，即qv=pu时，群体就达到了平衡。如果一对等位基因的正反突变速率相等（即v=u），则p和q的平衡值是0.5。第33页/共37页二、选择 1. 自然选择 适者生存频率 不适者淘汰频率 如白化基因淘汰 2. 人工选择 定向选择，有利人类性状频率第34页/共37页三、遗传漂移 1. 定义 在一个小群体内，每代从基因库抽样形成下一代个体的配子时，就会产生较大的误差，由这种误差引起群体基因频率的偶然变化。 特点：发生在小群体内，优势杂交，优势竞争不过或小圈子，人为干预交配。第35页/共37页四、迁移 个体的迁移同样也是影响群体基因频率的一个因素。设在