[农学]5遗传的基本定律及其扩展.ppt
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1、第五章 遗传的基本定律及其扩展,第一节 分离定律 第二节 独立分配定律 第三节 孟德尔定律的扩展 第四节 连锁与互换 第五节 性别决定与伴性遗传,第一节 分离规律(The Law of Segregation),Mendels Pea Cross Experiment,从1856-1871年进行了大量植物杂交试验。 其中对豌豆(严格自花授粉)差别明显的7对简单性状进行了长达8年研究,提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律(Mendels Laws)。,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(character/trait)。 孟德尔把植株性状总体区分为各个单位,称为单位性状(un
2、it character),即:生物某一方面的特征特性。 如豌豆的花色、种子形状、子叶颜色、豆荚形状等性状。 不同生物个体在单位性状上存在不同的表现,这种同一单位性状的相对差异称为相对性状(contrasting character)。,Some Context,豌豆的7个单位性状及其相对性状,杂交试验的符号表示,P:亲本(parent),杂交亲本; :作为母本,提供胚囊的亲本; :作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。 :表示人工杂交过程; 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所发
3、育形成的生 物个体称为杂种二代,即F2。,一、单因子杂交实验及其分析,正交(direct cross)试验及其结果,反交(reciprocal cross)试验及其结果,孟德尔后来用白花亲本作为母本、红花亲本 作为父本进行杂交试验, 即:白花()红花() 通常人们将这两种杂交组合方式之一称为正 交,另一种则是反交。,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。,白花cc,P,配子,c,C,红花 Cc,基因型和表现型不一致?,F1,红花CC,分离定律(后人总结): 在一对相对性状的杂交中,杂种一代在形成配子时,成对的基因彼此分开,分别到
4、不同的配子中去,形成数目相等的两种配子,配子随机结合产生的F2代基因型比为1:2:1,表型比为3:1。,分离定律的实质:杂合体形成配子时等位基因分离,产生相同数目的两种配子。不论在任何时候,任何情况下分离比都是这个比例。,第二节 独立分配定律 The Law of Independent Assortment,一、 双因子杂交实验及独立分配定律 为了研究两对相对性状的遗传,孟德尔仍以豌豆为材料,选取具有两对相对性状差异的纯合亲本进行杂交。,两对相对性状杂交试验(自由组合现象),YyRr,分别按一对性状进行分析: 黄色:绿色 3:1 圆粒:皱粒 3:1 仍然符合分离规律 F2群体出现重组型个体
5、( 3:1)( 3:1)=9 :3 :3 :1,二、独立分配现象的解释和验证 独立分配规律:控制不同相对性状的等位基因在配子形成过程中,这一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰,各自独立分配到配子中去的。,亲本,配子,F1,F2,独立分配规律的验证 A. 测交法 用F1与双隐性纯合体测交。当F1形成配子时,不论雌配子或雄配子,都有四种类型,即YR、Yr、yR、yr,而且出现的比例相等,即1:1:1:1,1 : 1 : 1 : 1,YR,Yr,yR,yr,yr,YyRr,Yyrr,yyRr,yyrr,1 : 1 : 1 : 1,B.自交法 按分离和独立分配规律,F2中推断 1/16
6、YYRR,yyRR,YYrr,yyrrF3, 不分离 2/16 YyRR, YYRr, yyRr, Yyrr F3, 3:1 4/16 YyRr-F3, 9:3:3:1 孟德尔的试验结果完全符合这一推论,F2基因型和表现型的比例 基因型 基因型比例 表现型比例 YYRR 1 Y-R-黄圆 YyRR 2 9 YYRr 2 YyRr 4 Y-rr黄皱 YYrr 1 Yyrr 2 3 yyR-绿圆 yyRR 1 3 yyRr 2 yyrr绿皱 yyrr 1 1,独立分配定律 (后人总结): 两对相对性状的亲本杂交,其F1个体在形成 配子时,等位基因之间彼此分开,非等位基因 之间彼此独立地在配子中组合
7、,形成数量相等 的四种配子,雌雄配子自由组合,显性完全时, F2代的表型比为9:3:3:1。,三、独立分配定律的普遍性 (多对基因的遗传) 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。,三对相对性状的遗传分析,总结:三对(n对)基因独立遗传,可能组合数 64种 (22n) 基因型种类 27种 (3n) 表现型种类 8种 (2n),F2,F1 YyRrCc 配子类型 8种 (2n),第三节 孟德尔定律的扩展 (Expand Of Mendelian Ratio),等位基因间的相互作用 (Potential Fuction of Alleles) 非等
8、位基因间的相互作用 (Potential Fuction of non-allele),等位基因间的相互作用, 不完全显性Incomplete Dominance 共显性Codominance 与镶嵌显性(mosaic dominance) 致死基因(lethal genes) 复等位基因(multiple alelles),非等位基因间的相互作用, 基因互作(interacting gene) 互补基因complementary gene 抑制基因Inhibitor 上位效应 Epistasis effect 叠加效应Duplicate Effect,外显率(penetrance),Pene
9、trance :是指某一基因型个体显示其预期表型的比率,它是基因表达的另一变异方式。 譬如在黑腹果蝇中,隐性的间断翅脉基因i的外显率只有90,也就是说90的ii基因型个体有间断翅脉,而其余10的个体是野生型,但它们的遗传组成仍然都是ii。 另外如,玉米形成叶绿素的基因型AA或Aa,在有光的条件下,应该100%形成叶绿体,基因A的外显率是100%;而在无光的条件下,则不能形成叶绿体,基因A的外显率为0。,Expressivity :基因的作用作为个体表现型所出现的程度。即在一定的环境中,某一突变个体基因型表达的变异程度。 表现度的不同等级往往形成一个从极端的表现过渡到“无外显”的连续系列。,表现
10、度(expressivity),如:英国的一种小猎兔犬,毛皮的黑白斑块是由显性基因决定。,表现度与外显率的区别,一、基因互作(interacting gene),不同对的基因相互作用,出现了新的性状。,例: 稳定遗传的鸡冠形状,胡桃冠 玫瑰冠 豌豆冠 单冠,P RRpp(玫瑰冠) rrPP(豆冠) F1 RrPp(胡桃冠) F2 R-P- R-pp rrP- rrpp (胡桃冠) (玫瑰冠) (豆冠) (单冠) 9 : 3 : 3 : 1,起抑制作用的基因是显性。 F2产生1231的比例。 When a dominant allele at one genetic locus masks th
11、e expression of the alleles at a second locus. The F2 generation, with a modified 1231, is generated as follows. 例:南瓜的颜色变化,二、显性上位(Dominance Epistasis),W对w为显性 (白色对有色) Y对y为显性 (黄色对绿色) W为上位显 性基因。,起抑制作用的基因是隐性。 When a recessive allele at one genetic locus masks the expression of the alleles at a secong lo
12、cus. The F2 generation, with a modified 934,is generated as follows. 例:用真实遗传的黑色家鼠和白化家鼠杂交。,三、隐性上位(Recessive Epistasis),C对c为显 性(有色无 色); R对r为显 性(黑对 黄); c为上位隐 性基因。,四、叠加效应 (Duplicate Effect),Duplicate Effect:是指不同对基因互作时,对表现型产生相同的影响,F2 产生151的比例。这类表现相同作用的基因,称为重叠基因。 例:荠菜蒴果的遗传,T(t) 控制相 同的性状; T对t为完 全显性; T1和T2作
13、用 不积加。,各种基因互作所出现的被修饰的表型比率,所以,以后只要看到这种修正的9:3:3:1的比值,就可以确定某一遗传性状为两对基因所决定的遗传特征,并且可以由修正比值的情形来判读基因交互作用的方式。,第四节 连锁与互换,一、遗传的第三定律,连锁现象是英国遗传学家(W. Bateson)等人于1906年在香豌豆(Lathyrus doratus )杂交过程中发现。1911年摩尔根用果蝇做杂交实验,发现了同类现象,提出了连锁与互换的概念,称之为遗传学第三定律。 连锁定律(law of linkage): 位于同源染色体上的非等位基因在形成配子时,多数随所在染色体一起遗传,若发生非姊妹染色单体之
14、间的交换可产生少量的重组型配子。,完全连锁(complete linkage): 位于同一条染色体上的不同基因在形成配子时始终不分开的现象。,F1自交或测交,其后代个体的表现型只表现为亲本组合的类型。完全连锁,其后代的表现与一对基因的遗传很近似,即自交结果为3:1分离, 测交结果为1:1分离。 完全连锁是罕见的。 如:雄果蝇和雌蚕的连锁遗传,不完全连锁(incomplete linkage)位于同一条染色体上的不同基因在形成配子时,同源染色体非姐妹染色单体间发生了交换,出现了重组类型。,F1不仅产生亲本型配子,也产生重组型配子。 问题提出:重组型的配子如何产生的?,二、重组率的测定及其基因定位
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