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1、孟德尔（Gregor Mendel，1822-1884），奥地利人，遗传学的奠基人。18571864年连续做了 8年的豌豆杂交试验，确立了遗传因子的分离和自由组合定律。,第二章 分离规律,第一节 分离规律及其分析第二节 基因的作用与环境因素的相互关系,第二章 分离规律,第一节 分离规律及其分析,一、一对相对性状的遗传二、分离规律的解释三、分离规律的验证四、分离规律的意义五、分离比例实现的条件,一、一对相对性状的遗传,A、豌豆花色杂交试验B、七对相对性状杂交试验C、性状分离现象,性状(character/trait)：生物体或其组成部分所表现的形态特征和生理特征称为性状。单位性状(unit ch
2、aracter)：区分开来的每一个具体的性状。如豌豆的花色，种子的形状。相对性状(contrasting character)：同一单位性状在不同个体间表现出来的相对差异。如红花和白花是一对相对性状。,P：亲本(parent)，杂交亲本；：作为母本，提供胚囊的亲本；：作为父本，提供花粉的杂交亲本。：表示杂交；F1：表示杂种第一代(first filial generation)；：表示自交，采用自花授粉方式传粉受精产生后代。F2：F1代自交得到的种子及其发育形成的个体称为杂种二代，即F2。,A、豌豆花色杂交试验,1.试验方法P 红花()白花()F1 红花 F2 红花：白花,3.15：1,705
3、,224,2.试验结果,F1(杂种一代)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。,3.反交(reciprocal cross)试验及其结果,孟德尔后来进行了反交(reciprocal cross)试验，即用白花亲本作为母本、红花作为父本进行杂交试验，即：P 白花()红花()。,反交试验结果：F1植株的花色仍然全部为红色；F2红花植株与白花植株的比例也接近3:1。反交试验结果与正交完全一致，表明：F1、F2的性状表现不受亲本组合方式的影响，与哪一个亲本作母本无关。,B、七对相对性状杂交试验,孟德尔豌豆杂交试验的七对相对性
4、状,所选择的这七对相对性状间都存在明显差异，后代个体间表现明显的类别差异；按杂交后代的系谱进行的记载和分析，对杂交后代性状表现进行归类统计、便于分析各种类型之间的比例关系。,1、七对性对性状的选择,2、七对相对性状杂交试验结果,C、性状分离现象,1.F1代个体(植株)均只表现亲本之一的性状，而另一个亲本的性状隐藏不表现。相对性状中，在F1代表现出来的相对性状称为显性性状(dominant character)，而在F1中未表现出来的相对性状称为隐性性状(recessive character)。,2.性状分离现象 F2有两种性状表现类型的植株，一种表现为显性性状，另一种表现为隐性性状；并且表现
5、显性性状的植株数与隐性性状个体数之比接近3:1。隐性性状在F1中并没有消失，只是被掩盖了，在F2代显性性状和隐性性状都会表现出来，这就是性状分离(character segregation)现象。,二、分离规律的解释,A、遗传因子假说B、豌豆花色分离现象解释C、遗传因子的分离规律D、分离规律的细胞学基础E、相关名词解释,A、遗传因子假说,生物性状是由遗传因子决定，且每对相对性状由一对遗传因子控制；显性性状受显性因子(dominant)控制，而隐性性状由隐性因子(recessive)控制；只要成对遗传因子中有一个显性因子，生物个体就表现显性性状；遗传因子在体细胞内成对存在，而在配子中成单存在。体
6、细胞中成对遗传因子分别来自父本和母本。配子的结合是随机的。,B、豌豆花色分离现象解释,C、遗传因子的分离规律(the law of segregation),成对的遗传因子(等位基因)在形成配子时彼此分离、分配到配子中，配子只含有成对因子中的一个。杂种体细胞中，分别来自父母本的成对遗传因子也各自独立，互不混杂；在形成配子时彼此分离、互不影响。并且数目相等；各种雌雄配子受精结合是随机的，即两种遗传因子是随机结合到子代中。,D、分离规律的细胞学基础,成对基因位于同一对同源染色体上。同源染色体上位点相同、控制着同类性状的基因等位基因（allele）等位基因分离的细胞学基础就是：同源染色体对在减数分裂
7、后期 I 发生分离，分别进入两个二分体细胞中；杂合体的性母细胞产生两个不同的二分体细胞，分别再进行减数第二分裂，每个杂种性母细胞产生含显性基因和隐性基因的四分体细胞各两个，其比例为1:1。,D、分离规律的细胞学基础,D、分离规律的细胞学基础,由此得出分离规律的实质：位于同源染色体上的等位基因，在形成配子时，随着同源染色体的分开而彼此分开，互不干扰。,E、相关名词解释,1、基因（gene）：孟德尔在遗传分析中所提出的遗传因子，由丹麦的约翰逊提出。2、基因座位（locus）：基因在染色体上所处的位置。3、等位基因（alleles）：同源染色体上占据相同座位的两个不同形式的基因。4、显性基因（dom
8、inant gene）：杂合状态下能表现其表型效应的基因，一般用大写字母或+表示。5、隐性基因（recessive gene）杂合状态下不表现其表型效应的基因，一般用小写字母表示。,6、基因型和表现型,根据遗传因子假说，生物世代间所传递的是遗传因子，而不是性状本身；生物个体的性状由细胞内遗传因子组成决定；因此，对生物个体而言就存在遗传因子组成和性状表现两方面特征。1909年约翰生提出用基因(gene)代替遗传因子。并提出了基因型和表现型两个概念。基因型(genotype)：指生物个体基因组合，表示生物个体的遗传组成，又称遗传型；表现型(phenotype)：指生物个体的性状表现，简称表型。,基
9、因型和表现型的相互关系,基因型是生物性状表现的内在决定因素，基因型决定表现型。如一株豌豆的基因型是CC或Cc，则该植株会开红花，而基因型为cc的植株才会开白花。表现型是基因型与环境条件共同作用下的外在表现，往往可以直接观察、测定，而基因型往往只能根据生物性状表现来进行推断。,7、纯合体与杂合体,具有一对相同基因的基因型称为纯合基因型(homozygous genotype)，如CC和cc；这类生物个体称为纯合体(homozygote)。显性纯合体(dominant homozygote),如：CC.隐性纯合体(recessive homozygote),如：cc.具有一对不同基因的基因型称为杂
10、合基因型(heterozygous genotype)，如Cc；这类生物个体称为杂合体(heterozygote)。由于纯合体与杂合体的基因组成不同：(1).产生配子上的差异；(2).自交后代的遗传稳定性。,思考题,如何推断生物个体的基因型？例：有一株豌豆A开红花，如何判断它的基因型？,例:红花植株基因型推断,因为表现型为红花，所以至少含有一个显性基因C；判断A植株是纯合体(CC)还是杂合体(Cc)，要看它所产生配子的类型、比例或者自交后代是否出现性状分离现象。用A植株进行自交，如果自交后代都开红花，则A植株是纯合体，其基因型是CC；如果自交后代有红花和白花两种：且两种个体的比例为3:1，则A
11、植株是杂合体Cc。,三、分离规律的验证,A、测交法B、自交法C、F1花粉鉴定法D、红色面包霉杂交法,A、测交法（testcross）,1、测交的定义与作用：测交是被测个体与隐性纯合个体的杂交。F1与隐性个体(隐性纯合体)杂交，后代的表现型类型和比例就反映了杂种F1配子的种类和比例，事实上也反映(测验)了F1的基因型。,2、测交试验结果,Mendel用杂种F1与白花亲本测交，结果表明：在166株测交后代中：85株开红花，81株开白花；其比例接近1:1。结论：分离规律对杂种F1基因型(Cc)及其分离行为的推测是正确的。,B、自交法,F2基因型及其自交后代表现推测(1/4)表现隐性性状F2个体基因型
12、为隐性纯合，如白花F2为cc；(3/4)表现显性性状F2个体中：1/3是纯合体(CC)、2/3是杂合体(Cc)；推测：在显性(红花)F2中：1/3自交后代不发生性状分离，其F3均开红花；2/3自交后代将发生性状分离。,F2基因型及其自交后代表现推测,2、F2自交试验结果孟德尔将F2代显性(红花)植株按单株收获、分装。由一个植株自交产生的所有后代群体称为一个株系(line)。将各株系分别种植，考察其性状分离情况。所有7对性状试验结果均表明：发生性状分离现象的株系数与没有发生性状分离现象的株系数之比总体上是趋向于2:1。表现出性状分离现象的株系来自杂合(Cc)F2个体；未表现性状分离现象的株系来自
13、纯合F2个体。结论：F2自交结果证明根据分离规律对F2代基因型的推测是正确的。,C、F1花粉鉴定法,性状是在生物生长发育特定阶段表现，大多数性状不会在配子(体)上表现，因此无法通过配子(体)鉴定配子类型，如花色、籽粒形状等。有一些基因在二倍孢子体水平和配子体水平都会表现。例如玉米、水稻、高粱、谷子等禾谷类Wx(非糯性)对wx(糯性)为显性，它不仅控制籽粒淀粉粒性状，而且控制花粉粒淀粉粒性状。,淀粉粒性状的花粉鉴定法,Wx基因的花粉粒具有直链淀粉，而含wx基因的花粉粒具有支链淀粉：1/2 Wx直链淀粉(稀碘液)蓝黑色1/2 wx支链淀粉(稀碘液)红棕色,用稀碘液处理玉米(糯性非糯性)F1(Wxw
14、x)植株花粉，在显微镜下观察，结果表明：花粉粒呈两种不同颜色的反应；蓝黑色:红棕色1:1。结论：分离规律对F1基因型及基因分离行为的推测是正确的.,D、红色面包霉杂交法,D、红色面包霉杂交法,红色面包霉的生活周期.无性世代：单倍配子体世代(菌丝体，n=7).菌丝体分生孢子菌丝体.,有性世代：二倍孢子体世代(2n=14)。有性生殖有两种方式：不同接合型的菌丝融合接合；一种接合型原 子囊果与另一接合型分生孢子融合。接合子(减数分裂)子囊果(四分孢子或八分孢子).,D、红色面包霉杂交法,红色面包霉减数分裂的特点：每次减数分裂结果(四分孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；四分孢子
15、或八分孢子在子囊中呈直线排列直列四分子/八分子。这些特点在后面的连锁遗传分析中具有独特的意义。,D、红色面包霉的性状分离,性状分离结果推测与实际结果：接合子(杂合体)减数分裂产生的子囊中含两种类型的子囊孢子，并且两种类型的比例为1:1。,四、分离规律的意义,A、理论意义 遗传因子假说及基因分离规律对以后遗传和生物进化研究具有非常重要的理论意义。1.形成了颗粒遗传的正确遗传观念；2.指出了区分基因型与表现型的重要性；3.建立了遗传研究的基本方法。,四、分离规律的意义,B、实际意义 例如，在目标性状的品种选育工作中，可以根据遗传研究预计后代分离类型和频率，提高选择效果，加速育种进程。,五、分离比例
16、实现的条件,1、研究的生物体必须是二倍体(体内染色体成对存在)，并且所研究的相对性状差异明显。2、在减数分裂过程中，形成的各种配子数目相等，或接近相等；不同类型的配子具有同等的生活力；受精时各种雌雄配子均能以均等的机会相互自由结合。,五、分离比例实现的条件,3、受精后不同基因型的合子及由合子发育的个体具有同样或大致同样的存活率。4、杂种后代都处于相对一致的条件下，而且试验分析的群体比较大。,一、等位基因间的相互作用二、显隐性关系的相对性三、基因作用的代谢基础四、性状表现与环境,第二节 基因的作用与环境因素的相互关系,一、等位基因间的相互作用 1.完全显性(complete dominance)
17、2.不完全显性(incomplete dominance)3.共显性或并显性(codominance)4.镶嵌显性(mosaic dominance）5.致死基因（lethal genes)6.复等位基因（multiple alleles),孟德尔对豌豆七对相对性状的研究表明：杂合体(F1)总是表现为亲本之一的性状(显性性状)；也就是说杂合体表现型由等位基因之一(显性基因)决定完全显性,1.完全显性(complete dominance),2.不完全显性(incomplete dominance),杂种F1表现：为两个亲本的中间类型或不同于两个亲本的新类型；F2则表现：父本类型、中间类型(新类
18、型)和母本三种类型，呈1:2:1的比例。表现型和基因型的种类和比例相对应，从表现型可推断其基因型。,例1 紫茉莉(Mirabilis jalapa)的花色遗传,用紫茉莉红花亲本与白花亲本杂交。用R表示红花基因，r表示白花基因，则上述杂交过程如下图。,例2 安德鲁西鸡羽毛颜色遗传,黑羽鸡(BB)与白羽鸡(bb)杂交:可以认为等位基因B和b相互作用产生了新的表现型类型，见下图。,3.共显性/并显性(codominance),两个纯合亲本杂交：F1代同时出现两个亲本性状；其F2代也表现为三种表现型，其比例为1:2:1。表现型和基因型的种类和比例也是对应的。,正常人红细胞呈碟形，镰(刀)形贫血症患者的
19、红细胞呈镰刀形；镰形贫血症患者和正常人结婚所生的子女(F1)红细胞既有碟形，又有镰刀形。所以从红细胞的形状来看，其遗传是属于共显性。,例：人镰刀形贫血病遗传,4.镶嵌显性(mosaic dominance),双亲的性状在后代同一个体不同部位表现出来，形成镶嵌图式。与共显性并没有实质差异。,例：大豆种皮颜色遗传.大豆有黄色种皮(俗称黄豆)和黑色种皮(俗称黑豆).若用黄豆与黑豆杂交：F1的种皮颜色为黑黄镶嵌(俗称花脸豆)；F2表现型为1/4黄色种皮、2/4黑黄镶嵌、1/4黑色种皮。,5、致死基因（lethal genes):生物体不能存活的等位基因。隐性致死基因（纯合致死）：如小鼠Ay基因 显性致
20、死基因6、复等位基因（multiple alleles)：一个基因存在三个或三个以上等位形式。：如人类ABO血型。,二、显隐性关系的相对性,显性作用类型之间往往没有严格的界限，只是根据对性状表现的观察和分析进行的一种划分，因而显隐性关系是相对的。不同的观察和分析的水平或者不同的分析角度看，相对性状间可能表现不同显隐性关系。,例1 豌豆种子形状与淀粉粒,孟德尔，圆粒对皱粒是完全显性。用显微镜检查豌豆种子淀粉粒发现：纯合圆粒淀粉粒：持水力强，发育完善，结构饱满；纯合皱粒淀粉粒：“持水力较弱，发育不完善，表现皱缩；杂种F1淀粉粒：发育和结构是两者中间型，而外形为圆粒。,从种子外表观察，圆粒对皱粒是完
21、全显性；但是深入研究淀粉粒的形态结构，则可发现它是不完全显性。,例2 镰刀形贫血病的遗传,从红细胞形状上看，镰刀形贫血病属于共显性遗传。从病症表现上来看，又可认为镰刀形贫血病是不完全显性(表现为两种纯合体的中间类型)。基因型纯合的贫血病人经常性表现为贫血；杂合体在一般情况下表现正常，而在缺氧的条件下会表现为贫血。,三、基因作用的代谢基础,显隐性关系实际就是等位基因间作用的结果。那么杂合状态下等位基因间如何作用呢？等位基因间往往不是基因彼此直接作用，而是分别控制各自所决定的代谢过程，在代谢水平上相互作用从而控制性状发育。,兔子的皮下脂肪有白色和黄色。白脂肪的纯种兔子(YY)和黄脂肪的纯种兔子(y
22、y)杂交F1(Yy)脂肪为白色；F2群体中，3/4白脂肪，1/4黄脂肪。,代谢水平分析发现，脂肪颜色由一系列代谢过程决定。绿色植物(黄色素)脂肪中积累呈黄色(yy)；黄色素(YY/Yy:黄色素分解酶)脂肪中无黄色素积累白色(YY)。,四、性状表现与环境,本世纪初有一种倾向，认为那些明显符合孟德尔式遗传的性状才是遗传的，而那些受环境影响的性状是由环境所决定，与遗传无关。事实上，生物的绝大多数性状是遗传与环境共同作用的结果。,四、性状表现与环境,影响性状表现的环境分外环境和内环境(生理环境)两方面。不同性状受环境影响的程度不同：一些性状通常不受环境条件影响而发生表现类型明显改变，如CC个体开红花，
23、cc个体开白花。还有一些性状的表现会受环境条件影响而表现不同。,外界环境条件对性状表现的影响,相同基因型个体处于不同外界环境中，可能产生不同的性状表现。因此，显性作用的相对性，还表现在外界条件的不同可能改变显隐性关系。例：金鱼草(Antirhinum majus)红花品种与象牙色花品种杂交，其F1：如果培育在低温、强光用的条件下，花为红色；如果在高温、遮光的条件下，花为象牙色。,外界环境条件对性状表现的影响,又如：镰刀形贫血病杂合体通常情况不表现严重病症，在缺氧条件下会表现为贫血；兔子的皮下脂肪,复习题名词解释基因（gene）基因座位（locus）等位基因（alleles）显性基因（dominant gene）基因型（genotype）隐性基因（recessive gene）表型（phenotype）纯合体（homozygote）杂合体（heterozygote）测交（testcross）性状(character/trait)单位性状(unit character)相对性状(contrasting character）,分离规律的细胞学基础（本质）测交的意义。,天天好心情！,
