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第二章 孟德尔定律 本章节内容 第1节 分离规律 第2节 自由组合规律 第3节 遗传学数据的统计处理 第4节 遗传的细胞学基础与染色体学说 第5节 孟德尔规律的补充和发展 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)。 最初人们在研究生物遗传时往往把所观察 到的生物所有特征或某一类特征作为一个 整体看待。 孟德尔生平大事记 1822年7月22日孟德尔出生于奥地利摩拉维亚地区. 1840年考入奥尔缪茨大学哲学学院. 1843年进奥古斯丁修道院. 1849年到齐纳姆中学任代课教师. 1850年参加教师资格考试,未通过. 1851年10月赴维也纳大学学习. 1853年孟德尔发表第一篇学术论文. 1854年任布鲁恩高等技术学院代课教师. 1856年最后一次参加教师资格考试,再次失败.开始进行豌豆杂交实验. 1863年豌豆杂交实验成功. 1865年孟德尔发表植物杂交实验. 1867年任奥古斯丁修道院院长. 1869年发表摩拉维亚和西里西亚地区的气象学观测一文. 1870年发表论文1870年10月13日的旋风.加入养蜂协会. 1874年就修道院纳税一事与政府冲突. 1884年1月6日因病去世 第1节 分离规律 杂合体形成配子时，等位基因分离，各自 形成相同数目的配子。 一、基本名词概念 n遗传因子 n基因座 n等位基因 n显性基因，显性遗传因子 n隐性基因，隐性遗传因子 n显性性状与隐性性状 n纯合体与杂合体 植物杂交试验的符号表示 P：亲本(parent)，杂交亲本； ：母本，提供胚囊的亲本； ：父本，提供花粉粒的杂交亲本； ：表示杂交； F1：表示杂种第一代(first filial generation)； ：表示自交（自花授粉或自体授精）。 F2：杂种二代，F1自交得到。 F3 、F4 孟德尔把植株性状总体区分为各个单位，称为单位性状(unit character)，即：生物某一方面的特征特性。 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)。 性状杂交组合 花色红花 X 白花 种子形状圆粒 X 皱粒 子叶颜色黄色 X 绿色 豆荚形状饱满 X 不饱满 未熟豆荚色绿色 X 黄色 花着生位置腋生 X 顶生 植株高度高 X 矮 二、孟德尔豌豆杂交实验 七对相对性状杂交试验结果 性状杂杂交组组合F1表现现F2表现现 显显性隐隐性比例 花色红花X白花红花705红花224白花3.15：1 种子形状圆粒X皱粒圆粒5474圆粒1850皱粒2.96：1 子叶颜色黄色X绿色黄色6022黄色2001绿色3.01：1 豆荚形状 饱满 X不饱 满 饱满882饱满 299不饱 满 2.95：1 未熟豆荚色绿色X黄色绿色428绿色152黄色2.82：1 花着生位置腋生X顶生腋生651腋生207顶生3.14：1 植株高度高X矮高787高277矮2.84：1 孟德尔当年推导出第一遗传定律的过程 首先，具体实验 圆形种子圆形种子 自花授粉 皱缩种子皱缩种子 自花授粉 p F1 F2 ： 5474粒1850粒2.96:1 正交、反交 F2 3 F3 F4 F6 3 : 1 + : 1 F5 上述实验证明：F2、F3F6出现的3:1 中的3，实际上是1：2。 因此，3：1实为1：2：1。 真实 遗传 真实 遗传 分离 纯杂纯 然后，立足现象，提出推论进行解释 n性状由颗粒的遗传因子（基因）决定 n每一对相对性状都由一对等位基因控制 n每对基因的成员均等分配到生殖细胞中 n每个生殖细胞或配子只含每对基因中的一个 n成对基因，一个来自父本雄性生殖细胞，一个 来自母本雌性生殖细胞。形成后代时，配子的 结合是随机的 最后，证明推论 n证明F1基因型测交法 n证明F2的3：1实际是1：2：1自交法 nF1花粉鉴定法 为了测验个体的基因型，用被测个体与隐 性个体交配的杂交方式称为测交(test cross) 已 知 P 基因型？ P F1 孟德尔预测之一： 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。 孟德尔预测F2 基因型其自交后代表型 豌豆7对相对性状显性F2自交后代表型 水稻、玉米、高粱、黍等禾本科作物： 籽粒 淀粉 糯性 非糯性 碘酒 红褐色 蓝黑色 （I2/KI） 科研工作的基本思维方式 or 工作特点： 现象 推论 假说 设计 实验 证明 普适规律 二、分离比例实现的条件 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。 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。 三、 分离规律的意义与应用 分离规律的理论意义 从本质上阐明了控制生物性状的遗传物质是以 独立单位的形式存在 从理论上说明了生物界由于杂交和分离出现变 异的普遍性 在遗传育种工作中的应用 在良种繁育及遗传材料繁殖保存工作中的应用 在品种选育工作中的应用 第二节 自由组合规律 自由组合规律：两对及两对以上相对性状(等位 基因)在世代传递过程中表现出来的相互关系。 一对相对性状的遗传规律分离定率 两对相对性状的遗传 两对或多对性状在遗传过程中的相互关系 315粒108粒 101粒32粒 试验结果与分析 1. 杂种后代的表现：F1只表现显性性状，F2出现四种表现 型类型(两种亲本类型、两种重组类型)，比例接近9:3:3:1。 2.每对相对性状仍然符合3:1的性状分离比； 3.表明：子叶颜色和籽粒形状彼此独立地传递给子代，两对 相对性状从F1传递给F2时随机组合。 黄色 : 绿色 = (315+101) : (108+32) = 416 : 140 3:1. 圆粒 : 皱粒 = (315+108) : (101+32) = 423 : 133 3:1. v独立分配规律的基本要点： 控制不同相对性状的等位基因在配子形 成过程中，分离与组合互不干扰，各自独 立分配并自由组合到配子中。 两对相对性状发生遗传 自由组合规律的验证 (一) 测交法 (二) 自交法 p： 黄圆YYRR，绿皱yyrr F1：黄圆 YyRr F2： YRYryRyr YRYYRR黄圆圆YYRr黄圆圆YyRR黄圆圆YyRr黄圆圆 YrYYRr黄圆圆YYrr黄皱皱YyRr黄圆圆Yyrr黄皱皱 yRYyRR黄圆圆YyRr黄圆圆yyRR绿圆绿圆yyRr绿圆绿圆 yrYyRr黄圆圆Yyrr黄皱皱yyRr绿圆绿圆yyrr绿皱绿皱 黄圆 : 黄皱 : 绿圆 : 绿皱 = 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16 (一) 测交法 1. F1配子类型、比例及与双隐性亲本测交结果预期 2. 实际测交试验结果 3. 结论 (二)自交法 1. F2各类表现型、基因型及其自交结果推测. v4种表现型：只有1种基因型的表型唯一，其它基因型的后代都 发生性状分离； v9种基因型： 4种不会发生性状分离，两对基因均纯合； 4种会发生3:1的性状分离，一对基因杂合； 1种会发生9:3:3:1的性状分离，双杂合基因型。 2. 实际自交试验结果. 3. 结论. 自由组合定律 形成配子时，不同对基因间自由组合。 也适用于3对或更多对基因的遗传分析 独立分配规律的意义与应用 v独立分配规律的理论意义： 揭示了位于非同源染色体 上基因间的遗传关系； 解释了生物性状变异产生 的另一个重要原因非 等位基因间的自由组合。 完全显性时，n对染色体 的生物可能产生2n种组合 。 v在遗传育种中的应用 可以通过有目的地选择、 选配杂交亲本，通过杂交育 种将多个亲本的目标性状集 合到一个品种中；或者对受 多对基因控制的性状进行育 种选择； 2.可以预测杂交后代分离群 体的基因型、表现型结构， 确定适当的杂种后代群体种 植规模，提高育种效率。 1、是适用于包括人类在内的所有真核生物的普遍规律: 2、涉及基因越多情况越复杂，而且对后代数量的需求 越大才能保证带有3个或更多隐性/显性性状的纯合个体 出现 3、基因型、环境与表型的关系，尤其是基因（同对/不 同对）间的相互作用，即为孟德尔定律的扩展 孟德尔定律归纳： 第三节 遗传学数据的统计处理 一、概率原理 二、遗传比率的计算 二、二项式展开 三、 适合度测验 一、概率原理 概率概率在反复试验中，预期某一事件的出现次在反复试验中，预期某一事件的出现次 数的比例。数的比例。 F1植株号 码码 饱满饱满 豆粒皱缩皱缩 豆粒 14512 2278 3247 41910 53211 6266 78824 82210 9286 10257 F1单株F2的分离比数 1 1、乘法定理：、乘法定理： 两个独立事件同时发生的概率等于各个事件发生两个独立事件同时发生的概率等于各个事件发生 的概率的乘积。的概率的乘积。 概率的基本法则 2 2、加法定理：、加法定理： 两个非此即彼或互斥事件发生的概率是各个两个非此即彼或互斥事件发生的概率是各个 事件各自发生的概率之和。事件各自发生的概率之和。 二、遗传比率的计算 1、棋盘法 2、分支法 （一）求算杂交后代可能出现的各 种组合的概率 （二）求算事件组合的概率（二）求算事件组合的概率 二项式展开二项式展开 三、三、适合度检验适合度检验 抗白叶枯病水稻植株敏感水稻植株 2