《孟德尔遗传规律》PPT课件.ppt

第二章 孟德尔遗传规律,主要内容： 分离定律 独立分配定律 统计学原理在遗传学中的应用 基因互作,本章重点： 分离规律和独立分配规律的机理 测交在遗传分析中的应用 多性状的遗传分析 本章难点： 乘法定律和二次项展开式应用的区别 各种基因互作 遗传现象分析推理,第一节 分离定律,孟德尔在前人实践的基础上，通过 (1) 以严格自花授粉植物豌豆为材料(遗传纯)； (2)选择简单而区分明显的7对性状进行杂交试验(稳定性状)； (3)采用各对性状上相对不同的品种为亲本(相对性状)； (4)进行系统的遗传杂交试验(人工杂交)； (5)系统记载各世代中各性状个体数，并应用统计方法处理数据，进而获得各种结果，否定了长期流行的混合遗传观念(统计分析)。,一、一对性状的杂交试验,几个概念： 1.性状：生物体所表现的形态特征和生理特性，在遗传学上统称为性状。 2.单位性状：每一种性状作为一个研究对象，称为单位性状。 例如：豌豆的花色、种子形状、株高、子叶颜色、豆荚形状及豆荚颜色(未成熟)。 3.相对性状：遗传学中将同一单位性状的相对差异称为相对性状。 如红花与白花、高秆与矮秆等。,材料： 曾以豌豆、菜豆、玉米、山柳菊为材料。 豌豆(Pisum sativum)杂交试验，用时8 年(18561864)，选用7对相对性状。,豌豆杂交的方法,孟德尔豌豆花色遗传试验,反交： 白花() 红花() F2:红花：白花=3：1,孟德尔豌豆一对相对性状杂交试验的结果,显性性状,隐性性状,分离比例大致是3:1,结果：7对相对性状的试验结果相同 表3-1 孟德尔豌豆一对相对性状杂交试验的结果,. 一对相对性状遗传表现的特点：,(1)F1性状表现一致，只表现一个亲本性状，另一个亲本性状隐藏。 显性性状：F1表现出来的性状； 隐性性状：F1未表现出来的性状。 (2)F2分离：一部分植株表现这一亲本性状，另一部分植株表现为另一亲本性状，说明隐性性状未消失。 (3)F2群体中显隐性分离比例大致总为3:1。,二、分离现象的解释,孟德尔提出四点假设： 1、性状由遗传因子决定，每个单位性状为一对因子所控制。 “遗传因子”后来被定名为“基因”。 2、基因在体细胞内成对存在。 等位基因(allele）： 即位于同源染色体的同一基因位点，控制同 一单位性状的基因。 非等位基因(nonallele) ：位于非同源染色体上的基因，以及位于 同源染色体不同位点上的基因。 3、生物体在形成配子时，每对基因均等地分配到不同的配子中。每个配子（精子或卵细胞）中只含有成对基因中的一个。 4、F1产生的带有显性或隐性基因的雌雄配子，在受精过程中随机结合。,三、基因型和表现型,1. 等位基因的基因组合方式，如CC 、Cc 和cc等，遗传学上称为基因型。 遗传学将等位基因同质构成的基因型，例如CC或cc，称为纯合基因型，简称为纯合体。 显性纯合体：如CC个体，隐性纯合体：如cc个体。 等位基因异质构成的基因型，例如Cc，称为杂合基因型，简称为杂合体。 AAbb：纯合体；AABb：杂合体 。 2. 前面提到的红花和白花，圆形种子和皱缩种子，黄子叶和绿子叶等，都是可以直接观测到的性状表现，遗传学上称为表现型，简称表型。表现型是生物体基因型和环境共同作用的结果。 基因型和表现型是否始终一致呢？,四、分离规律的验证 (测定F1基因型，F1产生配子的类型及比例),1、测交法,2、自交法,3、F1花粉鉴定法,非懦花粉Wx：蓝黑色 糯性花粉：红棕色,五、基因与性状表现 显性表现的实质：显性基因和隐性基因分别控 制不同的生理生化代谢途径。 如，兔子脂肪： YY、Yy：白色脂肪；yy：黄色脂肪 Y 合成黄色素分解酶 分解黄色素 白脂肪 y 不能合成黄色素分解酶 不分解黄色素 黄脂肪,显性表现与环境关系：某些基因的显隐性受环 境的影响。如金鱼草：红花象牙色 F1， 低温强光照时为红色，高温遮光时象牙色。 显性表现与激素关系：某些基因的显隐性受 生物体内激素的影响。如山羊角，无角有角 F1 雄性有角，雌性无角。,六、经典分离比例实现的条件,所研究的生物是二倍体真核生物，具有成对的同源染色体，和成对的等位基因。 所研究的真核基因位于染色体上。 F1个体形成的两种配子的数目相等或接近相等，并且两种配子的生活力相同，受精时随机结合。 不同基因型的合子及由合子发育的个体，均具有相同或大致相同的存活率。 研究的相对性状差异明显，容易区分。 杂种后代都处于相对一致的条件下，而且被分析的群体比较大。,七、显性的表现类型,完全显性：具有相对性状差异的纯合亲本杂交，F1 只出现亲本之一的性状，这称为完全显性。F2表型呈3:1分离。,1,玉米蛋白质层有色与无色的分离,不完全显性：若具有相对性状差异的纯合亲本杂交，F1 呈现双亲性状的中间型，这称为不完全显性。 F2表型呈1:2:1分离。,1,1,金鱼草 的花色,马的毛色,共显性：如果具有相对性状差 异的纯合亲本杂交，F1 同时 表现双亲本性状，则称为共 显性或并显性。,镶嵌显性：具有相对性状的纯合亲本杂交，F1 镶嵌表现双亲本性状，形成镶嵌图式，这种现象称为镶嵌显性。,1,1,genetic movies等位基因1.MOV,genetic movies等位基因2.MOV,genetic movies等位基因3.MOV,genetic movies等位基因4.MOV,八、分离规律的应用,1.分离定律的理论意义 阐明了控制生物性状的遗传物质是以基因为单位存在的。 阐明了生物杂交产生分离的原理，指出了纯合体稳定遗传，杂合体经过有性繁殖性状表现分离的遗传规律。 2.分离定律在农业实践中的应用 （1）在农业生产上鉴定良种的基因型纯合度。（杂合体自交后代性状发生分离） （2）在杂交育种中确定选择优良个体的世代。（F2性状分离，为选择世代） （3）在育种过程中要重视表现型和基因型的区别。（显性性状有可能为杂合体，要经过自交选择，隐性性状能稳定遗传。）,第二节 独立分配规律,一、两对相对性状的杂交试验,二、独立分配现象的解释,独立分配定律的内容为： 在减数分裂形成配子过程中，每对同源染色体上的等位基因发生分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。,genetic movies自由组合的细胞学基础.MOV,三、独立分配定律的验证,1、测交法,豌豆两对性状的测交结果,2、自交法,四、多对基因的自由组合,当具有3个和3个以上不同相对性状的植株杂交时，只要控制各个性状的基因分别位于非同源的染色体上，它们的遗传都符合独立分配规律。,例如：AaBbCcAaBbCc,1、杂种产生的配子种类,配子种类：2n23种,n：杂合等位基因对数,基因型种类：3n3327种,2、F2 代基因型的种类和比例,表现型种类 ：2n238种,3、F2代表现型种类和比例,2,A-B-C-：A-B-cc：A-bbC-：aaB-C-：A-bbcc：aaB-cc：aabbC-：aabbcc=27：9：9：9：3：3：3：1,五、独立分配规律的应用,1、预测杂种后代产生遗传变异的种类 亲本间差异越大，产生的杂种的杂合基因位点数就越多，杂种后代形成的遗传变异类型也就越丰富。丰富的变异类型利于选育出符合人类需要的新品种。 2判断亲本或杂种后代基因型和表现型及其比例 例：设小麦红皮(R)对白皮(r)显性，无芒(A)对有芒(a)显性，高株(T)对矮株(t)显性，3对基因独立遗传。当以红皮、无芒矮株与红皮、有芒高株两类亲本杂交时，后代可出现8种表现型，请推导亲本基因型，子代基因型和表现型的比例。,解：（1）据题意可初步确定亲本基因型为： R_A_ttR_aaT_ 由题目知道后代出现了8种表现型，故红与白、有芒与无芒、高与矮均存在，据分离规律可分别推导如下： 红红子代有红和白类型则一定是： RrRr1RR:2Rr:1rr 即3/4红:1/4白 无芒有芒子代中出现有芒和无芒，则无芒亲本必为Aa Aaaa1Aa:1aa 1/2无:1/2有 矮高子代中出现高和矮，则高亲本为Tt ttTt1Tt:1tt 1/2高:1/2矮 综合以上三点，可知亲本基因型为：RrAattRraaTt,（2）子代基因型和比例 因亲本基因型为RrAattRraaTt 故子代基因型和比例：1RR，2Rr，1rr；1Aa，1aa；1Tt，1tt 。 3对基因自由组合结果为,1RRAaTt、1RRAatt、1RRaaTt、1RRaatt、 2RrAaTt、2RrAatt、2RraaTt、2Rraatt、 1rrAaTt、1rrAatt、1rraaTt、1rraatt 。,（3）子代表现型和比例 可以根据每对表现型的比例计算： 因为 3红皮1白皮；1无芒1有芒；1高株1矮株,3红皮无芒高株 3红皮无芒矮株 3红皮有芒高株 3红皮有芒矮株 1白皮无芒高株 1白皮无芒矮株 1白皮有芒高株 1白皮有芒矮株,3确定杂交育种分离群体的规模 例如，水稻某品种无芒、感病，另一品种有芒、抗病。已知有芒（A）对无芒（a）为显性，抗病（R）对感病（r）为显性。如果指望在F3获得10个稳定遗传的无芒、抗病（aaRR）株系， F2群体至少要种植多少株？ 欲选出无芒抗病品种，可将有芒、抗病（AARR）与无芒、感病（aarr）杂交，再自交。 F2 分离出的纯合无芒抗病植株（aaRR）将占1/16。 因此，如果指望在F3获得10个稳定遗传的无芒、抗病（aaRR）株系， F2群体至少要种植160株。,第三节 统计学原理在遗传学中的应用,一、概率的应用,庞纳特方格 分支法 二项式,其中某一项的概率：,分析内容： （1）杂合体自交后代中若干显性基因，若干隐性基因的频率 p1/2, q=1/2, n杂合基因个数 （2）杂合体自交后代中若干显性性状，若干隐性性状的频率。 p3/4, q1/4，n杂合基因对数。,二、卡方测验的应用,求出X2值之后，要确定自由度。自由度用df表示，等于“类型数1”。 由X2表可查出对应的概率P值。 P0.05，则认为实测值和理论值之间不存在本质差异； P值0.05，则认为，实测值和理论值之间存在真实差异。,注：表内数字是X2值，P是在一定自由度下X2大于表中数值的概率。,举例：孟德尔豌豆杂交试验的F2中圆粒5474，皱粒1850。问这个比例是否符合31？ 解：由题可知总粒数为7324，故按31理论比例应是圆5493，皱1831。 2=（5474-5493）2/5493+（1850-1831）2/1831 = 361/5493 + 361/1831 = 0.0657+0.1971 = 0.2628 查2表,当自由度df=2-1=1, 2=0.2628时， P值位于0.50-0.70之间，说明实测值与理论值差异不显著，观察结果的圆粒5474皱粒1850符合31比例。,第四节 基因互作,两对(或以上)等位基因共同决定一种性状条件下的分离比例； 不存在基因互作时的分离比例； 存在各种形式基因互作时的分离比例。,一、无互作,鸡冠形状是由两对独立基因共同决定的，这两对基因之间不存在基因互作。 豌豆冠玫瑰冠F1：核桃冠（自交）F2 核桃冠: 豌豆冠: 玫瑰冠: 单冠9:3:3:1 分析其基因型，上列杂交的遗传图解是： PPrrppRRF1 ：PpRr；F2： 核桃冠：PPRR（1），PpRR（2），PPRr（2），PpRr（4） 豌豆冠：PPrr（1），Pprr（2） 玫瑰冠：ppRR（1），ppRr（2） 单冠：pprr（1）,两种显性基因同时存在时，决定某种性状，而一种显性基因单独存在，和没有显性基因存在时，决定另一种性状表现。,例：香豌豆(Lathyrus odoratus)花色遗传。 香豌豆花色由两对基因(C/c，P/p)控制： P 白花(CCpp) 白花(ccPP) F1 紫花(CcPp) F2 9 紫花(C_P_) : 7 白花(3C_pp + 3ccP_ + 1ccpp) 分析：两对基因在世代间传递时仍然遵循独立分配规律。F2产生两种表现型及其9:7的比例是由于两对基因间的互补作用。,二、互补作用,三、积加作用,两种显性基因分别存在时，具有相同的性状决定作用；两种显性基因共同存在时，积加出新的性状；无显性基因时表现隐性性状。积加作用的F2 表现型有三种，分离比例为9:6:1。,例：南瓜（Cucurbita pepo）果形遗传。 南瓜果形由两对基因(A/a，B/b)控制： P 圆球形(AAbb) 圆球形(aaBB) F1 扁盘形(AaBb) F2 9 扁盘形(A_B_) : 6 圆球形(3A_bb + 3aaB_) : 1长圆形（1ccpp),四、重叠作用,两种显性基因分别存在与共同存在均决定相同的性状，无显性基因时，表现隐性性状。重叠作用的F2表现型分离比例为15:1。,例：荠菜（Bursa pursa-pastoria）果形遗传。 荠菜果形由两对基因(T/t，T/t)控制： P 三角形(TTTT) 卵形(tttt) F1 三角形(TtTt) F2 15 三角形(9T_T_3T_tt + 3ttT_) : 1 卵形（1tttt),五、显性上位作用,两种显性基因各自都有性状决定作用，其中一种基因为显性时对另一种基因的表现有遮盖作用，起遮盖作用的基因称为上位基因。显性上位作用的F2表现型分离比例为12:3:1。,B是上位基因，控制黑色素的合成，Y是下位基因，控制黄色素的合成。,六、隐性上位作用,当上位基因处于隐性纯合状态时，对下位基因起遮盖作用，下位基因的作用不表现；当上位基因处于显性杂合或显性纯合状态时，下位基因作用表现。隐性上位作用的F2 表现型分离比例为9:3:4。,C为基本色泽基因，但C存在时，另一对等位基因Pr-pr都能表现各自的作用，Pr为紫色，pr为红色。而当缺C基因时，cc起上位作用，Pr-pr基因不起作用，因而玉米蛋白质层表现白色。,鸭趾草品红花植株与白花植株杂交，F1为紫花株，F2为9紫:3品红:4白花。,玉米蛋白质层颜色在果穗上的分离,七、抑制作用,抑制基因本身没有性状决定作用，但它处于显性纯合或杂合状态时却能抑制另一种显性基因的作用，表现抑制作用的基因称为抑制基因。抑制作用的F 表现型分离比例为13:3。,2,1,玉米胚乳蛋白质层颜色的遗传 : P 白色蛋白质层（CCII） X白色蛋白质层 （ ccii ） F 白色（ CcIi ） F 13白色（9C_I_3ccI_1ccii）:3有色（C_ii）,2,I为抑制基因，当I存在时，抑制了C基因的作用。,K基因控制合成锦葵色素（黄花），D基因可抑制K基因的作用。 F1为KkDd（白花）时，F2表现13白花:3黄花,本章小结 分离定律： 一对基因的杂合体（Aa），在减数分裂时，等位基因A和a分离，最终形成比例相等的A配子a的配子。因此，该杂合体测交子代（Ft）表现型分离比例为11；自交子