植物育种学-3

Chapter 3Genetic and Cytogenetic Structure of Plants植物的遗传和细胞遗传体系Contents 主要内容 Sexual Reproduction 有性生殖 Genetic Materials 遗传物质 Cell Division: Mitosis and Meiosis细胞分裂：有丝分裂与减数分裂 Gamete Produciton 配子形成 Mendelian Inheritance 孟德尔遗传 Polyploidy 多倍性 Changes in Chromosome Number 染色体数目的变化 Cytoplasmic (Non-mendelian) Inheritance细胞质（非孟德尔遗传）遗传1 Sexual Reproduction 有性生殖v Gametophytic and sporophytic generation of plant植物的配子体世代和孢子体世代 Gametophytic generation:配子体世代：减数分裂，产生遗传组成正好为母细胞一半的雌雄性细胞Sporophytic generation: 孢子体世代：有丝分裂，子细胞有与母细胞相同的遗传组成 Asexual, or vegetative reproduction: 无性或营养生殖是有性生殖的替代方式2 Genetic Materials 遗传物质 Genetic materials of plant consist of DNA, RNA and protein植物的遗传物质包括三个基本成分： DNA、 RNA和蛋白质 DNA: 双螺旋、半保留复制 RNA: 信使 RNA（ messengerRNA， mRNA） : 基因表达 过程中的遗传信息传递 转移 RNA （ tranferRNA， tRNA） :遗传信息传递过程中的桥梁 tRNA的功能是携带符合要求的 氨基酸核糖体 RNA (ribosomalRNA， rRNA): 核糖体的组成部分微小 RNA (microRNA， miRNA） : 一类内源性的具有调控功能的非编码RNA 小核 RNA (smallnuclearRNA， snRNA): 是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（ spilceosome）的主要成分。 C. Protein蛋白质 : 根据 mRNA的遗传信息、由 tRNA携带的二十种氨基酸在核糖体上进行组装3. Cell Division: Mitosis maitsis and Meiosis maiusis 细胞分裂：有丝分裂与减数分裂Mitosis 有丝分裂有丝分裂Interphase 间期：间期： G1、 S、 G2Prophase 前期：前期：Metaphase 中期：中期： C. Anaphase: 后期：着丝粒分开，两个染色单体分别由纺锤丝牵引移向两极D. Telophase:末期： 两极的子染色体分别展开并转变为染色质v Meiosis 减数分裂A. 前期 I： 5个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期中期 I： 核仁、核膜消失，出现纺锤体后期 I： 各二价体拉向两极，减数末期 I： 染色体变细，形成 2个子核，胞质为 2B. 前期 ： 2个染色单体由着丝点连在一起 中期 ： 着丝点排在赤道板上，开始分裂后期 ： 着丝点一分为二，拉向两极末期 ： 形成 2个子核，胞质为 2两次分裂形成 4分体（ tetrad） ,2nn4 Gamete Production 配子形成Microsporogenesis: male gamete production (pollen)小孢子发生：雄配子形成（花粉）Megasporogenesis: female gamete production (eggs)大孢子发生：雌配子形成（卵）Xenia: influence of pollen genes on the endosperm花粉直感：花粉基因对胚乳的影响5 Mendelian Inheritance 孟德尔遗传vIndependent Assortment: 独立分配：每个性状独立地分离 vLinked Genes: 连锁基因：同一条染色体上的基因可能连锁在一起而作为一个单元共同传递vCrossing over: 交换：其频率根据基因间距离的不同而不同vChromosome Mapping: 染色体作图：根据交换频率确定基因在染色体上的位置Changes in chromosome structure: 染色体结构的变化：断裂后的染色体末端不能像原来那样连接A: normal 正常B: duplication 重复C: deficiency 缺失D: translocation 易位E: inversion 倒位v Gene Interaction: Mendel segregation ratios (9:3:3:1) were modified when two genes control the same trait基因互作：当两个基因控制同一个性状时，分离比例偏离孟德尔遗传Complementary gene action: both genes must be dominant (9:7) 互补作用：两个基因必须同时为显性 由两种基因互补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少则表现隐性性状 。Additive gene action: both genes affect a character in the dominant state (9:6:1)加性作用：两个基因均在显性状态时影响性状 当两个显性基因同时存在时表现最为强烈，双隐性基因表现最弱。 Duplicate gene action: both genes have similar expression (15:1)重复作用： 两对基因的表现型相同，只有双隐性才表现不同。 Epistasis gene action: a gene is masked by another dominant or recessive gene (13:3 or 9:3:4)上位作用：一个基因的作用被另一个显 /隐性基因掩盖 Inhibiting gene action: a gene is inhibited by another irrelative dominant gene (13:3) 抑制作用：一个基因的作用被另一个无关的显性基因抑制 Heterosis: vigor increase in F1 progeny杂种优势： F1代的生长势优于双亲Dominance theory: favorable dominant genes accumulate in F1显性理论：有益显性基因在 F1中积累Overdominance theory: heterozygous genotype is superior to the homozygous genotype超显性理论：杂合基因型优于纯合基因型Epistasis theory: nonallelic genes interaction上位性理论：非等位基因间的互作 Gene changes (mutations): occurring during the production of gametes or in the formation of somatic cells基因变化（突变）：在配子产生或体细胞形成过程中发生v Changing Chromosome Number 染色体数目的变化Doubling Chromosome Number: (colchicine)染色体数目加倍：加倍的染色体在细胞分裂时不分离Halving the Number of Chromosome Sets: (haploid)染色体数目减半：花药或花粉和子房培养（单倍体）6. Polyploidy 多倍性v Concepts 概念vGenome: An entire set of chromosomes (n)基因组：一套完整的染色体（ n）vAutoploids: have three or more copies of the same genome同源多倍体：具有两个或多个相同的基因组vAlloploids: have three or more different genomes异源多倍体：具有两个或多个不同的基因组v Effect of Polyploidy on Phenotype 多倍性对表型的影响Autopolyploid: bigger, lusher, more vigorous and thicker leaves and larger flowers同源多倍体：更大、多汁、旺盛；叶片更厚、花更大Allopolyploid: partially sterility, 异源多倍体：部分不育，7. Changes in Chromosome Number 染色体数目的变化v Euploids: having an exact multiple of the haploid number整倍体：具有单倍体的整数倍v Aneuploids: having a chromosome number other than an exact multiple非整倍体：染色体数目不是单倍体的整数倍vMonosomic (2n-1) 单体vDouble monosomic (2n-1-1) 双单体vNullisomic (2n-2) 缺体vTrisomic (2n+1) 三体vDouble trisomic (2n+1+1) 双三体vTetrasomic (2n+2) 四体8. Cytoplasmic (Non-mendelian) Inheritance 细胞质（非孟德尔）遗传v Cytoplasmic inheritance: controlled by cytoplasmic factors, nonchromosomal, non-Mendelian, or maternal inheritance细胞质遗传：由细胞质因子控制，非染色体、非孟德尔、母系遗传v Cytoplasmic male sterility : controlled by mitochond