孟德尔定律及其扩展课件

1,孟德尔定律及其扩展,第一节 孟德尔生平及成就 第二节 遗传学数据的统计处理 第三节 孟德尔定律的扩展,2,本章要点,掌握分离规律和自由组合规律的基本概念、实质及验证方法。 掌握遗传学数据的统计处理方法。 理解基因与环境的关系，等位基因、非等位基因间的相互作用及复等位基因的概念。,3,第一节 孟德尔及其定律,一、孟德尔生平及成就 孟德尔（Gregor. Mendel，1822.7.22-1884.1.6）出生于奥地利布隆城现捷克布尔诺(Bruo) ，1854-1868年这14年任教期间，利用修道院一小块土地作豌豆杂交实验，并取得成功。,4,1865年2月8号、3月8号在布尔诺自然博物馆两次宣读了他的论文植物杂交试验。,孟德尔成功的原因 1、总结了前人工作的教训 2、选择了合适的试验材料 3、采取了科学的工作方法，精心安排实验组合。,5,科学成就,发现了2个定律: 分离定律和自由组合定律 即孟德尔定律，其实质是提出了颗粒式遗传理论，创立了“ 遗传学 ”,6,植物杂交试验的符号表示,：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育形成的生物个体称为杂种二代，即F2。由于F2总是由F1自交得到的所以在类似的过程中符号往往可以不标明。 回交、测交、正交、反交,7,豌豆是遗传学实验的良好材料,8,二、分离定律（Law of segregation）,（一）性状、相对性状 遗传学上，把生物表现出来的形态特征和生理特征统称为性状。如小麦的株高、穗长、抗病性等 。 同一性状的两种不同表现形式叫相对性状 。如玉米籽粒颜色是一个性状，而籽粒颜色的黄与白就颜色这个性状而言，是同一性状的两种不同表现形式，所以玉米的黄与白是一对相对性状。,9,（二）性状分离现象,P,F1,F2,3:1分离,705,224,1对基因,10,亲本,F1,F2,黄色豌豆,绿色豌豆,全黄,自交,黄,绿,花粉,卵细胞,11,正反交一样，孟德尔把F1表现出来的性状叫显性性状，F1不表现出来的性状叫隐性性状。,把F2中显现性状与隐性性状同时表现出来的现象叫做性状分离现象，由这一现象得出遗传的第一定律 -分离定律。,12,杂交实验的子二代结果(7对基因),种子饱满,种子皱缩,13,试验结果显示了三个有规律性的共同现象 ：,1. F1只表现出一个亲本的某个性状，即只出现显性性状； 2.杂交亲本的相对性状在F2中同时出现，即显性性状与隐性性状在F2同时出现； 3. F2群体中显性与隐性个体的分离比大致约为3：1,14,孟德尔从以上七对相对性状的杂交中，得出一个概念： 代表一对相对性状的遗传因子在同一个体内各别存在，而不相沾染，不相混合，这就是“颗粒式遗传”的一个重要概念。,15,孟德尔假设,遗传性状由遗传因子决定。 遗传因子在体细胞中是成对存在的。 生殖细胞中具有成对因子中的一个。 每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞。 形成生殖细胞时，成对因子相互分离。 生殖细胞的结合是随机的。 遗传因子有不同形式，即显隐性之分。,16,根据假设解释分离现象。 设控制红花性状的遗传因子为C，控制白花性状的遗传因子为c，且C对c为显性， 按照假设，亲本红花植株的细胞中有两个红花因子CC，亲本白花植株的细胞中有两个白花因子cc，红花植株产生的配子中只有一个C，白花植株产生的配子中也只有一个c，,17,受精时，C与c结合成为Cc，即为杂种第一代的遗传因子，由于C对c为显性，所以杂种F1代表现红花性状。 F1代产生的配子，只能得到成对遗传因子中的一个，即C与c分离，这样雌雄配子各产生两种，C与c，数目相等，雌雄配子结合，有四种不同的组合。,18,这就是分离定律假说，其实质,是杂种体细胞中的遗传因子各自保持相对的独立性，不相沾染，不相混合，形成生殖细胞时，成对的遗传因子相互分离，互不干扰地分配到不同的配子中去。,19,（四）假设的验证,1、测交验证 CC cc Cc cc c 1/2C 1/2Cc 1/2c 1/2cc 即红花：白花1：1,20,试验结果共得166株后代，其中85株开红花，81株开白花，与预期符合，说明遗传因子在形成配子时确实分离了。,21,2、自交验证,如果假设正确，将F2红花植株自交，F3中应有1/3的红花植株后代全开红花，2/3的红花植株后代有开红花的，也有开白花的，红白分离比为3：1。 实验结果共得929株F2，其中705株是红花，从705株中任取100株，自花授粉，其中有36株的F3全为红花，64株的F3分离为3/4的红花植株，1/4的白花植株。,22,另外可用花粉直接验证，,如水稻的糯性和非糯性,非糯性对糯性是显性： 非糯性(WxWx)糯性(wxwx) 非糯性(Wxwx),23,非糯性对糯性在花粉时期就已经表现出来，可用碘染色在显微镜下进行检验， 非糯性亲本花粉碘染色后呈蓝黑色，糯性亲本花粉碘染色后呈红褐色，子一代花粉碘染色后一半呈蓝黑色，另一半呈红褐色， 这直接证明了孟德尔分离定律的正确性，且分离比为1：1。,24,分离现象在生物界是普遍存在的，如耳垂的有无，白化病等。 P17表2-2人类常见的由单对基因所控制的性状。,25,隐性性状白化症（albino）,白化病人：不能产生防止紫外线照射的黑色素（melanin pigment） 全身毛发始终白色 皮肤娇嫩而微红 眼睛象白兔那样 呈粉红色 对阳光敏感,26,分离定律与我们的生活，p19,27,三、基本概念,1、等位基因、非等位基因 等位基因是指位于同源染色体上，占有同一位点，但以不同的方式影响同一性状发育的两个基因。非等位基因指位于不同位点上，控制非相对性状的基因。 2、基因型和表型 基因型是生物体的遗传组成，是性状得以表现的内在物质基础，是肉眼看不到的，要通过杂交试验才能检定。如cc,CC,Cc。,28,表型是生物体所表现出来的性状，是基因型和内外环境相互作用的结果，是肉眼可以看到的。如花的颜色性状。,3、纯合体、杂合体 由两个同是显性或同是隐性的基因结合的个体，叫纯合体，如CC,cc。由一个显性基因与一个隐性基因结合而成的个体，叫杂合体，如Cc。 4、真实遗传 指纯合体的物种所产生的子代表型与亲本表型相同的现象。纯合体所产生的后代性状不发生分离，能真实遗传，杂合体自交产生的后代性状要发生分离，它不能真实遗传。,29,四、自由组合定律,（一）两对相对性状的杂交试验 孟德尔选择的两个亲本，一个是黄色圆形，另一个是绿色皱形， 其中黄与绿是一对相对性状，黄对绿为显性， 圆形与皱形是另一对相对性状，圆形对皱性为显性， 将这两个亲本杂交，得到子一代，全为黄色圆形的豆粒， 子一代自交，子二代出现四种类型，分别为黄圆、黄皱、绿圆、绿皱,30,亲 本,亲 本,黄 圆,绿 皱,黄 皱,绿圆,黄圆,黄圆,黄圆,黄圆,绿圆,黄皱,绿皱,31,在这四种类型中，黄色圆形与绿色皱形是亲本原有性状的组合，称为亲组合，黄色皱形、绿色圆形是亲本原来没有的性状组合，称为重组合。,32,如果单从子叶的黄色与绿色来看,如果单从种子的圆形与皱形来看， 圆形：315+108423 皱形：101+32133 圆形：皱形3：1 单从一对相对性状来看，仍符合分离定律,黄色：315+101416 绿色：108+32140 黄色：绿色3：1,33,即说明一对相对性状的分离与另一对相对性状的分离是互相独立的。 从这一试验结果得出颗粒式遗传的另一基本概念： 决定着不相对应性状的遗传因子在遗传传递上有相对独立性，可以完全拆开。,34,如果两对相对性状分组合是随机的，那么在3/4的圆形里面，应该有3/4的黄色的，1/4的绿色的， 在1/4的皱形里面，也应该有3/4的黄色的，1/4的绿色的， 两对性状合起来看， 黄色圆形3/43/49/16 黄色皱形3/41/43/16 绿色圆形1/43/43/16 绿色皱形1/41/41/16,35,（二）自由组合现象的解释,为了解释自由组合现象，孟德尔提出了遗传因子的自由组合假设，即不同对的遗传因子在形成配子时的分离彼此独立，它们之间的组合是自由搭配的。 设控制子叶黄色与绿色的基因为Y与y，控制种子圆形与皱形的基因为R与r。,36,配子,F1,F2,37,F1形成配子时，单拿Y与y来看，应有1/2配子带有Y，1/2配子带有y， 单拿R与r看，也应有1/2 配子带有R，1/2配子带有r， 合起来看，由于Y、y的分离与R、r的分离彼此独立， 则在1/2Y的配子中，应有1/2R和1/2r， 1/2y的配子中，也有1/2R和1/2r。,38,Y与R组合的配子1/2Y1/2R1/4YR Y与r组合的配子1/2Y1/2r1/4Yr y与R组合的配子1/2y1/2R1/4yR y与r组合的配子1/2y1/2r1/4yr,39,这四种类型的配子数目相等，雌雄各产生这四种，雌雄结合，就有16种组合。 归结起来有9种基因型，4种表型， 即黄色圆形：黄色皱形：绿色圆形：绿色皱形9：3：3：1,40,（三）自由组合定律的验证,1、测交验证 YyRryyrr yr 1/4YR 1/4YyRr黄色圆形 1 1/4Yr 1/4Yyrr黄色皱形 1 1/4yR 1/4yyRR绿色圆形 1 1/4yr 1/4yyrr绿色皱形 1,将F1与双隐性绿色皱缩测交，如果假设正确，F1能产生四种类型的配子，且数目相等，yyrr只产生一种配子，测交结果应得到1/4黄色圆形，1/4黄色皱形，1/4绿色圆形，1/4绿色皱形。,41,孟德尔实验结果：,42,2、自交验证,用子二代自交，看子三代的分离情况 （四）多对相对性状的遗传分析 一对相对性状杂交F2的表型分离比为3：1， 两对相对性状杂交，F2的表型分离比为（3：1）29：3：3：1， 三对相对性状杂交，F2的表型分离比为（3：1）327：9：9：9：3：3：3：1， n对相对性状杂交，F2的表型分离比为（3：1）n，,43,杂交中包括的基因对数与基因型与表型的关系,44,（五）孟德尔定律的普遍性及意义,、普遍性 、 作物性状的遗传 杂合体是不能留作种子,45,、人类性状的遗传 遗传病约有4344种（1988年） 显性：侏儒（先天性软骨发育不全），裂手裂足，