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1、遗传实验设计专题,授课教师:,安万科,遗传学发展中的伟大科学家,魏斯曼(August Weisman，1834-1914)种质学论：种质：性细胞和产生性细胞的细胞体质：身体除种质以外的所有其余部分的细胞种质负责传递保持物种种性的全部遗传因子，其自身永世长存，在世代之间连续相续；体质保护和帮助种质自身繁衍,魏斯曼,孟德尔(Johann Gregor Mendel，1822-1884)奥地利的一个修道士，他从1856年开始进行了8年的豌豆杂交试验，提出了遗传因子的分离定律和自由组合定律的假设，并应用统计学方法分析和验证了这些假设。但是他的发现并未引起重视，而是被埋没了35年之后才被3位科学家重新发
2、现。,孟德尔,荷兰阿姆斯特丹大学的教授德弗里斯(Hugo de Vires,1848-1935),月见草德国士宾根大学教授柯伦斯(Carl Correns,1864-1933)，玉米奥地利维也纳农业大学的年轻讲师丘歇马克(Erich Von Tschermak Seysenegg,1871-1962)，豌豆三人的论文都刊登在1900年出版的德国植物学会杂志18卷上，都证实了孟德尔定律。这就是遗传学历史上孟德尔定律的重新发现，标志着遗传学的诞生。,Vires,Correns,Tschermak,1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子
3、的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。,摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)对果蝇的实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。1926年摩尔根提出基因学说，发表基因论。这是对孟德尔遗传学说的重大发展,果蝇,摩尔根,
4、1944年艾弗里(O.T.Avery)等在用纯化因子研究肺炎双球菌的转化实验中，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。1952年赫尔希(ADHershey)等用同位素示踪法于噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了DNA是遗传物质。,艾弗里,赫尔希,沃森(Watson)和克里克(Crick)提出了DNA双螺旋结构模型，标志着遗传学以及整个生物学进入分子水平的新时代。,50年代初，Barbara Mclintock 在玉米中发现可动遗传因子即转座因子，但是这个过于超时代的发现当时并未得到承认，甚至受到讥笑。60年代，阐明mRNA、tRNA 及核糖体的功能、蛋白质生物合成的过程、“中心法则”等。,70年代
5、，发现限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展1972年P.Berg 成功实现了DNA体外重组1973年S.N.Cohen 通过DNA的体外重组成功地构建了第一个有生物学功能的细菌杂交质粒，从而兴起以DNA重组技术为核心的基因工程研究。,.,90年代，1992年“人类基因组计划”开始实施，投资30亿美元旨在测定人类基因组全部30亿个核苷酸对的碱基序列，是在破译生物体全部遗传密码的征途上迈出的第一步.,遗传实验常见的材料,豌豆,果蝇,玉米,遗传实验设计的总思路,性状,基因的遗传方式,性状,核基因,质基因,基因型,环境因素,+,=,遵循伴性遗传和孟德尔遗传规律,遵循细胞质系遗传,寻找遗传实验设
6、计的基本规律,一、确定何种染色体遗传,果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，红眼对白眼为显性。且为伴X染色体遗传，请你设计一组杂交实验，通过眼色即可直接判断子代果蝇的性别。,分析：,红眼,XAXa,XAXA,XAY,白眼,XaY,XaXa,XaXa,XAY,X,XAXa,XaY,红眼,白眼,图解：,知识准备：,红眼雄果蝇,杂交方式：,白眼雌果蝇,结果：,子代中白眼为雄性，红眼为雌性,X,果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，其隐性性状为白眼，雌雄个体两种性状都有。通过一次杂交，判断这对性状是否是X染色体遗传？,一、确定何种染色体遗传,图解分析：,XaXa,XAY,X,XAXa,XaY,红眼,白眼,AA,A
7、a,aa,aa,X,X,Aa,aa,Aa,白眼雌性 X 红眼雄性,无性别差异,无性别差异,情景1,结果预测,子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上,子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上,子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上,果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。请你设计一组杂交方式，通过一代杂交来判断是否是X染色体遗传？,一、确定何种染色体遗传,XaXa,XAY,X,XAXa,XaY,XAXa,XaY,X,XAXa,XaY,XaXa,XAY,XAXA,XaY,X,XAXa,XAY,1、假设在X染色体上:,正交：,反交：,2、假设在常染色体上
8、:,AA,Aa,aa,X,X,Aa,aa,Aa,aa,正交,反交,情景2：,结果预测：,1、若正交和反交的结果是一样的，且没有性别差异，则在常染色体上,2、若正交和反交结果不一样，且不表现为细胞质遗传。则在X染色体上。,正反交不一致，一定是X染色体上的遗传吗？,推论：,反例：,细胞质遗传。子代性状始终和母本一样，正反交结果不一致。,紫茉莉的细胞质遗传,二、判断显隐性关系,实验室有一个未交配过的既有正常肢又有短肢的果蝇种群，每种肢形的果蝇雌雄各半。控制这对性状的基因在常染色体上。如何来确定正常肢和短肢的显隐性？(A a表示基因),思路：,显性个体都是纯合子,显性个体都是杂合子,显性个体既有杂合子
9、又有纯合子,种群中，显性个体的可能的基因型？,思考：,思考：,如果把常染色体换成是X染色体呢？,情景3：,不同性状杂交,相同性状杂交,多组实验,杂交,F1表现型,是否有性状分离,子代中数量多的为显性,若已知果蝇的直刚毛和焦刚毛是位于X染色体上的一对等位基因控制的相对性状。但实验室只有从自然界捕获的、具有繁殖能力的直刚毛雌、雄果蝇各一只和焦刚毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过杂交实验确定性状的显隐性？,二、判断显隐性关系,相同性状杂交可以吗？,不同性状杂交结果如何？,情景4：,分析果蝇类型：,直刚毛雌性,焦刚毛雌性,直刚毛雄性,焦刚毛雄性,思考1：,杂交,杂交,思考2：,或,思考3:,如果实验室里的
10、是一个种群呢?,XaXa,XAY,XAXa,XaY,XAXA,XaY,直刚毛,直刚毛,焦刚毛,焦刚毛,XAY,XAXA,XAXA,XAY,X,X,XaXa,XaY,如果直刚毛和焦刚毛得雌性果蝇都是纯合子的时候，则符合组合。这时子代和亲代性状一样，无法判断显隐性状,相同性状个体杂交,直刚毛,（直刚毛,焦刚毛）,焦刚毛,X,X,不同性状个体杂交：,XaXa,XAY,X,XAXa,XAXa,XaY,X,XAXa,XaY,XaXa,XAY,XAXA,XaY,X,XAXa,XAY,XaY,若子代中雌雄分别不同性状，符合图,若子代中无论雌雄都为同一性状，则符合图。,焦刚毛为显性 直刚毛为隐性。,若子代中各
11、种性状雌雄都有，则符合图。,直刚毛为显性 焦刚毛为隐性。,综合思考题：,从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半.请设计一种杂交组合,只做一代杂交试验，每个杂交组合选用多对果蝇。对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上进行判断,思路1:,先确定何种染色体上的遗传,再确定显隐性关系,先确定显隐性关系,在确定何种染色体上的遗传,思路2:,分析:,灰色雌蝇黄色雄蝇 黄色雌蝇灰色雄蝇,XaXa,XAY,X,XAXa,XaY,XAXa,XaY,X,XAXa,XaY,XaXa,XAY,XAXA,XaY,
12、X,XAXa,XAY,1、假设在X染色体上:,正交：,反交：,2、假设在常染色体上:,AA,Aa,aa,X,X,Aa,aa,Aa,aa,正交,反交,结果表述,(多组实验),用正反交,如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上如果在杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为灰色，雌性全部表现为黄色；在杂交组合黄色雌蝇灰色雄蝇的子一代中黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于X染色体上如果在杂交组合黄色雌蝇灰色雄蝇的子一代中的雄性全部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇的子一代中灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于X染色体上,谢 谢,
