第一章 染色体与基因

第一章染色体与基因第1页，共89页，2023年，2月20日，星期三第一节

植物细胞的结构与功能一、与遗传有关的细胞器特点1、有遗传物质：DNA或RNA2、具有分裂增殖的能力3、可突变、可加倍

第2页，共89页，2023年，2月20日，星期三二、与遗传有关的组分1、细胞核原核细胞

真核细胞

没有核膜，没有核结构

有核膜，有核结构

DNA不与蛋白质结合

DNA于一定的蛋白质组成染色体

第3页，共89页，2023年，2月20日，星期三核膜、核液、核仁、染色质和染色体染色质：在细胞分裂间期，细胞核中有能被碱性染料染色的网状物质。染色体：当细胞分裂时，核内染色质便卷缩成一定形态和数目的染色体。

第4页，共89页，2023年，2月20日，星期三第二节

染色体一、染色体的形态和类型1、染色体的形态

第5页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、染色体的类型（图）：第6页，共89页，2023年，2月20日，星期三同源染色体：形态结构相同的成对染色体。非同源染色体：形态结构彼此不同的，不同对间的染色体。第7页，共89页，2023年，2月20日，星期三二、染色体数目1、二倍体：含有两套染色体的细胞或个体(2n)2、单倍体：含有性细胞或配子染色体数目的细胞或个体(n)3、一个基因组：该物种配子中的一套染色体

第8页，共89页，2023年，2月20日，星期三三、染色体的运动1、细胞增殖周期2、细胞分裂时的染色体（1）有丝分裂2n→2n第9页，共89页，2023年，2月20日，星期三（2）减数分裂

2n→n第10页，共89页，2023年，2月20日，星期三减数分裂的意义：1、维持了原来物种体细胞染色体数不变，是性状遗传稳定的来源；2、非同源染色可以自由组合在一个配子里，为生物的变异提供丰富的物质基础；3、非姐妹染色单体片段的交换，打破了性状受基因连锁的控制，使得即使在同一染色体上的基因，也有重组的机会。

第11页，共89页，2023年，2月20日，星期三五、染色体的功能—重组1、染色体重组—减数分裂形成配子的过程中，同源染色体配对后发生分离并随机的自由组合第12页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、由交换而发生的重组（1）连锁：两个或两个以上基因位于同一染色体上时，这些基因称为连锁基因。

（2）交换：连锁基因并不总是在一起，在减数分裂前Ⅰ由于非姐妹染色单体的交换，可改变连锁基因的关系，从而产生重组配子。第13页，共89页，2023年，2月20日，星期三六、染色体的结构变异1、染色体片段排列的变异（1）易位（图）：染色体断裂片段的末端仿佛有“黏性”，可与非同源染色体连接的现象。第14页，共89页，2023年，2月20日，星期三特点：①通常是半不育

②原来是非同源染色体上的基因

不再表现为独立分配了

③呈现位置效应第15页，共89页，2023年，2月20日，星期三

（2）倒位：一染色体内各片段的正常顺序发生了两次断裂，断裂片段又以反向顺序插入。基因的总数没有改变，但基因的排列顺序发生倒置。

第16页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、染色体片段数目的变异（1）缺失：一个正常染色体上某区段丢失假显性：单因子杂种（Aa）丢失具有显性等位基因（A）那部分染色体时，另一染色体上的隐性等位基因（a）就得到表现的现象。

（2）重复：染色体内片段的重复。表现型效应：由带有重复片段的染色体形成多余的遗传物质引起。第17页，共89页，2023年，2月20日，星期三七、染色体数目变异染色体组（基因组）：遗传上把一个配子含有的染色体数称为一个染色体组或基因组。

第18页，共89页，2023年，2月20日，星期三1、整倍体（1）单倍体和二倍体单倍体：含有一个染色体组的细胞或个体二倍体：含有两个染色体组的细胞或个体纯合二倍体：单倍体经由自发或人为的染色体加倍，可获得性状不会分离的正常的纯合二倍体。第19页，共89页，2023年，2月20日，星期三（2）多倍体：多于两个染色体组的整倍体同源多倍体：由同一物种染色体组的加倍产生的多倍体

异源多倍体：有不同物种染色体组的加倍产生的多倍体

第20页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、非整倍体（1）单体：丢失一条染色体的二倍体生物（2n-1）（2）三体：多一条染色体的二倍体（2n+1）（3）四体：对某一染色体来说，多两条染色体的二倍体（2n+2）（4）双三体：对于两对染色体来说，每对都多一条染色体的二倍体（5）缺体：缺失一对同源染色体的个体（2n-2）第21页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、染色体组加倍的途径和秋水仙素处理（1）性细胞的染色体加倍：减数分裂时形成不减数的（2x）配子，然后相互结合称为多倍体。（2）体细胞染色体加倍：顶端分生组织在有丝分裂时使染色体加倍，直接形成多倍体。例：芽变（3）秋水仙素处理的人工加倍染色体第22页，共89页，2023年，2月20日，星期三秋水仙素：有剧毒；一般认为主要是它作用于顶端生长点分生细胞的有丝分裂中期，破坏或抑制纺锤丝的形成，使染色单体不向两极移动，从而使染色体加倍。使用浓度：0.1～0.4％

第23页，共89页，2023年，2月20日，星期三第三节基因一、有关基因的概念二、基因的性质三、基因的定位

四、基因的作用

五、基因的表现型表现

六、基因突变

第24页，共89页，2023年，2月20日，星期三一、有关基因的概念1、基因：含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。2、基因位点：基因在染色体上的位置（座位），每个基因都有自己特定的座位。3、等位基因：在同源染色体上占据同座位的基因。第25页，共89页，2023年，2月20日，星期三4、非等位基因：在同源染色体上占有不同位点的基因，或在非同源染色体上的基因。5、野生型基因：自然群体中占有多数的（因此常被视为正常）那一种等位基因6、突变型基因：同一座位上的其他等位基因一般都直接或间接地由野生型基因通过突变产生，相对野生型基因，称为突变型基因。第26页，共89页，2023年，2月20日，星期三7、纯合体（AA／aa）：二倍体细胞或个体内两个同源染色体上只有两个等位基因并且是相同的，那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个体称纯合体。8、杂合体（Aa）：如果这两个等位基因是不同的，就称为杂合体。9、显性基因：在杂合体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因就叫显性基因。10、隐性基因：两个等位基因中，只有同型合子状态才能引起表现型表达的等位基因。第27页，共89页，2023年，2月20日，星期三二、基因的性质1、基因是一个去氧核糖核酸（DNA）分子的一部分

2、DNA分子是一长的螺旋形结构，每一单链都是由核苷酸组成的多聚体

3、一个核苷酸是由一个糖、一个碱基和一个磷酸组成

4、DNA的两条链由2个碱基连接，DNA分子有4种不同的碱基，分别是A-T、G-C5、RNA的碱基配对为A-U、G-C第28页，共89页，2023年，2月20日，星期三三、基因的定位

1、两点测验法

2、三点测验法：通过一次杂交所得杂种，再用隐性纯合品种测交，所得结果可确定三对基因在染色体上的相对距离和排列顺序。

第29页，共89页，2023年，2月20日，星期三四、基因的作用

1、自我复制（染色体复制）

2、产生能帮助细胞质中的核糖体合成蛋白质的RNA分子

（1）RNA的生成：信使RNA（mRNA）、运转RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）

第30页，共89页，2023年，2月20日，星期三（2）蛋白质的生成

1）氨基酸的三联体密码：三个连续的碱基决定一种氨基酸

2）mRNA把DNA分子合成某种蛋白质的密码传递给核糖体

3）tRNA识别特定的氨基酸，并按基因所规定的顺序把氨基酸结合起来形成蛋白质

第31页，共89页，2023年，2月20日，星期三（3）中心法则第32页，共89页，2023年，2月20日，星期三中心法则及其发展遗传信息的流向可以分为两个方面：一是代与代之间的DNA传递；二是在一个生物发育中，个体表型特征表达时遗传信息从DNA到蛋白质的传递。

第33页，共89页，2023年，2月20日，星期三五、基因的表现型表现基因型：指个体的基因组合，是性状表现必须具备的内在因素。表现型：指生物体说表现的性状，表现型＝基因型＋外界环境作用

第34页，共89页，2023年，2月20日，星期三（一）非加性的基因表现—指基因的非线性表现

1、完全显性：A／a——极端情况

等位基因A对a完全显性，则杂合体（Aa）的自交产生的基因型分离比例为1AA:2Aa:1aa，表现型分离比率为A-:aa＝3:12、不完全显性：F1代表现的性状是双亲性状的中间型，是一系列从无显性到显性完全间的若干中间类型。

第35页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、共显性：双亲的性状同时在F1代个体上出现，而不表现单一的中间型4、超显性：杂合体（Aa）比2个纯合体（AA和aa）更趋于优势，即在杂合体上所观察到的基因型值位于两纯合子范围外的现象。第36页，共89页，2023年，2月20日，星期三5、上位：指任何非等位基因间的各种非线性的相互作用。①显性上位：一位点的显性基因遮盖了另一位点基因的作用。

F2代表现型的分离比率修改为：12（9AB+3Abb）:3aaB:1aabb②隐性上位：其遮盖作用的是隐性基因

F2代的表现型分离比率修改为：9AB:3Abb:4（3aaB+1aabb）

第37页，共89页，2023年，2月20日，星期三（二）加性基因作用—基因型之间没有明显的区别，而在两个极端之间有许多等级

加性基因作用的一个重要方面是：没有一个基因是显性或隐性的。林木的大多数经济性状，如生长量、产量、体型、品质等性状都受这种遗传类型的影响。第38页，共89页，2023年，2月20日，星期三六、基因突变1、突变的种类①体细胞突变：不会由亲本传递给后代，在遗传上没有什么重大意义，例：芽变嵌合体：在体细胞中如发生了显性突变，当代就会表现出来，并与原来的性状并存，形成嵌合体。第39页，共89页，2023年，2月20日，星期三②性细胞突变：1）显性突变—立刻可以辨认2）隐性突变—难以被发现，除非两个带有相同隐性基因的个体进行交配2、突变的特点：①随机性②稀有性：10－5～10－8之间③可逆性④平行性第40页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、突变的意义—生物进化的重要因素之一4、基因突变的表现和鉴定①突变的表现：

1）显性突变与隐性突变2）可见突变与生化突变3）大突变与微突变

4）自发突变与诱发突变第41页，共89页，2023年，2月20日，星期三②突变的鉴定：

1）田间对比试验2）应用自交或测交通过系谱法鉴定显性或隐性突变3）人工授粉对雄性或雌性不育突变体进行鉴定

4）应用无性繁殖方法检出体细胞显性突变第42页，共89页，2023年，2月20日，星期三5、突变的方式①碱基的替换转换：嘌呤与嘌呤、嘧啶与嘧啶之间的替换方式，如：C￫T，G￫A颠换：嘌呤为嘧啶取代、嘧啶为嘌呤取代的替换方，如：C￫G，A￫T②移码突变：DNA分子区段中增加或减少一个或几个核苷酸，造成密码编组移动，导致表型改变的现象。第43页，共89页，2023年，2月20日，星期三③遗传密码突变的效果错义突变：由于碱基替代，导致三联体发生变异，从而使翻译发生错误同义突变：碱基替换只改变密码，不改变氨基酸种类的突变的方式无义突变：由于移码突变或碱基替换是mRNA中出现了终止密码子，多肽链合成停止，形成没有活性的多肽链的突变第44页，共89页，2023年，2月20日，星期三6、人工诱变的方法①紫外线照射诱导诱变②电离射线照射诱导诱变③化学物质处理诱导诱变第45页，共89页，2023年，2月20日，星期三第二章遗传的基本定律

一、与遗传有关的概念（一）性状、相对性状及性状的显隐性1、性状：生物体的形态特征和生理特性的统称。2、单位性状：每一个具体的性状在遗传学研究中被作为一个单位看待，故称为单位性状。任何性状的表现都是基因型和内外环境条件相互作用的结果。

第46页，共89页，2023年，2月20日，星期三1）相对性状：同一单位性状的相对差异称为相对性状。2）显性性状（dominantcharacter）：F1中表现出来的亲本一方的性状。3）隐性性状（recessivecharacter）：F1中不表现出来的性状。第47页，共89页，2023年，2月20日，星期三（二）杂交常用的名词1、亲代（parentgeneration）：相对于后代而言，两个杂交的生物体就叫亲代，P。2、子一代（firstfilialgeneration）：亲代杂交所产生的下一代，F1。3、子二代（secondfilialgeneration）：F1自交或F1个体相互交配所产生的子代叫子二代，F2。第48页，共89页，2023年，2月20日，星期三4、正交和反交（reciprocalcross，互交）：用甲乙两种不同遗传特性的亲本杂交时，如以甲作母本、乙作父本的杂交为正交，则以乙作母本、甲作父本的杂交为反交。两者和起来就叫互交。5、自交（self-cross）：雌雄同体的生物，同一个体上的雌雄交配，一般用于植物。6、回交（backcross）：子一代与亲本之一相交配的一种杂交方法。第49页，共89页，2023年，2月20日，星期三7、测交（testcross）：让杂种子一代与隐性纯合亲本类型交配，是一种用来测定杂种F1遗传型的方法。8、纯种（truebreeding）：相对于某一或某些性状而言在自交后代中没有分离而可真实遗传的品种。第50页，共89页，2023年，2月20日，星期三二、分离定律1、孟德尔的豌豆一对性状杂交试验2、分离定律的基本内容：形成性细胞的时候，等位基因随着同源染色体的分离而各自进入一个性细胞。第51页，共89页，2023年，2月20日，星期三特点∶

①

F1只表现1个亲本性状

②F2分离3∶1其中显性个体中1／3真实遗传，2／3个体在F3中继续分离。

问题∶

多代自交会有什么效果?第52页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、分离定律的验证①测交法：杂种一代（F1）与其隐性纯合体亲本（P）的交配。Rr×rr→Rr:rr=1:1作用∶后代的分离比例反映了待测个体的配子比例。

第53页，共89页，2023年，2月20日，星期三②自交法：F2自交产生F3代，观察F3代的性状分离。作用∶后代的分离比例等于待测个体的配子比例的平方。子2代能否真实遗传反应了子1代个体的基因型

③花粉测定法第54页，共89页，2023年，2月20日，星期三4、分离定律的应用①自交的情况下性状的分离和性状的纯合是同时发生的，其结果是杂合体越来越少，纯合体越来越多。②配子只含有等位基因的一员，不再产生分离，因此，利用花粉植株加倍就可得到纯合的二倍体。③分离定律奠定了常规育种的理论基础④解释许多遗传现象。第55页，共89页，2023年，2月20日，星期三三、独立分配定律

（自由组合定律）1、亲组合（parentalcombination）：亲本原有的性状组合。重组合（recombination）：亲本品种原来没有的性状组合叫重组合。第56页，共89页，2023年，2月20日，星期三

豌豆杂交试验例证：P(亲代)黄(子叶)园(粒型)绿(子叶)皱(粒型)

F1(子1代)黄、园

(显性性状)

F2(子2代)黄、园：黄、皱：绿、园：绿、皱

315

：101：108：325569.844：3.156:3.375:19:3:3:1黄:绿＝(315＋101)：(

108＋32)＝416:140＝2.97:13/4:1/4园:皱＝(315＋108)：(101＋32)＝423:133＝3.18:13/4:1/4第57页，共89页，2023年，2月20日，星期三规律：①两对性状的全部可能组合在F2均有出现②每对性状的世代间传递分别符合分离规律③

F2各种表现型的出现比例符合独立事件的积事件概率。

第58页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、独立分配定律的基本内容：具有两对以上相对性状的个体，在其形成配子时，不同对的遗传因子的两个成员各自独立地进行分离，不同对的遗传因子自由地组合在一起，当雌雄配子受精结合时，不同性别的配子的结合是随机的。3、独立分配定律的验证：测交法第59页，共89页，2023年，2月20日，星期三4、独立分配定律的应用①通过对不同对基因之间的自由组合，在杂种后代会出现新的重组合类型—杂交育种的重要理论基础。②根据独立分配定律，可以预见杂种后代各类型的出现概率，为设计育种方案提供依据，减少工作的盲目性。例：杂交亲本差异大，要重组的性状多，则后代群体要大些，反之，则可以小些。③采取适当的措施防止良种在有性生殖中性状的分离和重组。第60页，共89页，2023年，2月20日，星期三自由组合定律的发现为我们解释生物的多样性提供了理论基础。生物变异的原因很多，其中基因的自由组合是出现生物多样性的重要原因之一。假如一个生物有20种性状，每种性状由一对基因控制，它的基因型的数目就有320＝34亿多，表型的数目为220，超过100万，而实际上生物的性状远远超过20种。第61页，共89页，2023年，2月20日，星期三四、连锁交换定律

（linkage）贝特逊香豌豆试验（图）紫花、长形花粉×红花、圆形花粉(相引组)PPLLppll

↓

紫花、长形花粉

PpLl

↓

紫、长：紫、园：红、长：红、园试验结果4831:390:393:1388Σ=6952理论比例3910.5:1303.5:1303.5:434.5第62页，共89页，2023年，2月20日，星期三

紫花、园形花粉×红花、长形花粉(相斥组)PPllppLL

↓

紫花、长形花粉

PpLl

↓

紫、长：紫、园：红、长：红、园试验结果226：95：95：1Σ=417理论比例235.8：78.5：78.5：26.2第63页，共89页，2023年，2月20日，星期三1、性状的连锁遗传现象：F2代分离时亲本型组合数比理论数高，重新组合数比理论数少。第64页，共89页，2023年，2月20日，星期三2、连锁遗传的特点：①F1代都表现出高度的一致性，F2代所产生的4种类型个体数不符合独立分配定律所预计的理论值，而是亲本组合类型远多于重组合类型，并且两个亲本组合类型基本相等，两重组类型基本相等。②连锁遗传有相引组和相斥组的区别。第65页，共89页，2023年，2月20日，星期三③完全连锁（completelinkage）：一对同源染色体上的两个非等位基因—连锁基因，它们是作为一个整体分配到配子中去的，不发生交换，这种现象称之为完全连锁。不完全连锁（incompletelinkage）：位于同一染色体上的2个或2个以上的非等位基因，不总是作为一个整体传递到子代去的现象。

第66页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、连锁基因的交换值及测定方法交换值（％）＝重组值（％）＝×100（％）第67页，共89页，2023年，2月20日，星期三细胞遗传学中的“交换”与遗传学中的“重组”是两个不同的概念。只有当同一座位上的基因为杂合体时，才有可能检测出遗传重组的发生。

第68页，共89页，2023年，2月20日，星期三一般是两个基因在染色体上的距离越远，其互换的比率越大，距离越近，互换率越小，因此交换值的大小就可以用来表示基因间距离的长短。

第69页，共89页，2023年，2月20日，星期三①两点测交（two-pointtestcross）：每次只测定两个基因间的遗传距离，这是基因定位的最基本方法。需要分别进行三次杂交和三次测交双交换无法检出，因为在两个基因之间双交换的结果等于没交换。第70页，共89页，2023年，2月20日，星期三②三点测交（three-pointtestcross）：通过一次杂交和一次测交，同时确定三对等位基因（即三个基因位点）的排列顺序和它们之间的遗传距离，是基因定位的常用方法。

用三点测交能测出双交换，因此更能准确地反映出连锁基因间的相对距离。第71页，共89页，2023年，2月20日，星期三F1配子的基因型实得籽粒数＋＋＋2238cshwx2198c++98+shwx107++wx672csh+662c+wx39+sh+19总数6033第72页，共89页，2023年，2月20日，星期三在有双交换发生的时候，计算图距时一定要加上双倍双交换值。从任何一个三点测交的结果中，可以发现，所得测交后代的8种可能的表型中，最多的两种是亲组合，最少的两种是双交换产物，中间数量的4种是单交换的产物。

第73页，共89页，2023年，2月20日，星期三4、连锁交换定律的基本内容①连锁遗传是位于同一对同源染色体上非等位基因间的遗传现象。②一般来说位于同一染色体上的基因也作为一个单位随染色体行动，但少部分性母细胞在染色体联会时会发生非等位基因之间的染色单体的节段互换，形成少量的交换类型配子，从而产生少量的交换类型个体。③连锁遗传不像独立遗传那样F2代和测交后代各类型间有一定的比例关系，而是不同基因间有不同的表现。第74页，共89页，2023年，2月20日，星期三5、连锁交换定律的应用①具有多对相对性状的杂交，从后代可以选育出综合双亲优点的性状重新组合的新类型。②连锁遗传后代出现新类型的机会比独立遗传少得多，因此在育种过程中要种植更大的杂种群体。可根据该定律预见杂种后代需要类型出现的概率设计育种方案③根据连锁遗传基因间联系在一起而表现出的性状之间的相关性提高选择效率。第75页，共89页，2023年，2月20日，星期三统计学原理及其在遗传研究中的应用一、概率原理及其在遗传学中的应用1、随机事件及频率的概念

A事件发生的概率＝2、概率的定义

P（A）＝p第76页，共89页，2023年，2月20日，星期三3、概率计算的几个法则和定理①各概率之和等于1②概率值在0与1之间变化，即1≥P≥0③概率的乘法定理：P（A•B）＝P（A）•P（B）④概率的加法定理：P（A＋B）＝P（A）＋P（B）⑤条件概率的计算：P（B∣A）＝第77页，共89页，2023年，2月20日，星期三二、二项展开式的应用对于某种事件的组合所出现的概率可用二项式来求得。设某次杂交中，子代中显性个体与隐性个体的理论比例为p:q（其中q＝1－p），产生n各子代，则k个显性个体同n－k个隐性个体组合在一起的概率为，这正是（p＋q）n展开式的通项式。第78页，共89页，2023年，2月20日，星期三三、测验（卡方测验）判断实际结果与理论比率适合程度，通常采用此法来测验＝也可写成：＝第79页，共89页，2023年，2月20日，星期三第三章染色体外遗传染色体外遗传：染色体以外的遗传因子所表现的遗传现象，真核生物中称为细胞质遗传。

特征：双亲对遗传的贡献是不同的，以及表型的分离是不规则的。第80页，共89页，2023年，2月20日，星期三一、细胞质遗传的发现1909年，柯仑斯报道了紫茉莉花斑叶的遗传是由母本决定的。母本枝条父本枝条杂种植株的表现白色叶白色叶全为白色叶绿色叶花斑叶绿色叶白色叶