2013遗传学精品辅导

遗传学辅导遗传学辅导 绪言绪言 一 要求掌握的概念 1 遗传 2 变异 3 基因型 4 表现型 5 进化 二 本章主要内容 1 遗传学的研究对象 生物的遗传和变异 遗传的物质基础是基因 所以 遗传学又是研究基因的 科学 2 遗传与进化 生物进化的三大要素是遗传 变异和选择 在自然条件下 生物产生的变异多种多 样 但只有有利于生物生存的变异才会被自然选择选留下来 并一代代遗传下去 使生物能适应环境 不断进化 人们也可以根据自己的需要选留一些变异类型 促使生物向人类需要的方向发展 这就是 人工选择下的人工进化 3 遗传与环境 生物与环境不可分 生物从亲代所获得的性状表现的遗传基础为基因型 生物在环 境条件的影响下 所表现出来的性状是为表现型 表现型的改变有些是可以遗传给后代的 有些是不 能遗传给后代的 要能够区分开 三 复习题解答 1 遗传学的研究对象是什么 答 遗传学是研究生物遗传和变异现象的科学 2 遗传学的任务是什么 答 首先是对于遗传学本身 要阐明遗传和变异的现象和规律 探索遗传变异的原因和物质基础 其 次 遗传学作为基础理论 要指导育种实践 第三 遗传学还要为防治遗传病提供理论依据 第一章第一章 遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础 一 要求掌握的概念 1 有丝分裂 2 减数分裂 3 染色体 4 联会 5 同源染色体 6 着丝粒 7 双授精 8 花粉直感 9 无融合生殖 10 世代交替 11 染色体组 12 染色单体 13 细胞核 14 常染色体 15 二倍体 16 单性结实 17 质体 18 真核生物 19 原核生物 20 核型 21 交叉 22 核仁 23 胚乳 二 本章主要内容 1 原核细胞和真核细胞 除病毒是非细胞结构的生命外 地球上的生命都是由细胞构成 原核细胞 没有真正的核结构 细胞较小 一般属于低等生物 真核细胞有真正的核结构 细胞较大 一般属于 高等生物 2 细胞的结构和功能 动植物细胞由细胞核 细胞质和细胞核三部分组成 细胞膜能有选择地通过 某些物质 大分子物质则通过细胞膜的微孔转运 细胞质内有各种细胞器 线粒体是细胞呼吸作用的 中心 质体中的叶绿体是光合作用的中心 核糖体是蛋白质合成的场所 内质网是转运合成蛋白质的 原料和产物的通道 细胞核由核膜 核质和核仁三部分组成 在核质中有一些易被碱性染料染色的物 质 这就是染色质 3 染色体的形态 结构和数目 由于着丝粒的位置不同 染色体在有丝分裂后期可出现 V 形 L 形 棒状 粒状等不同形状 染色体的骨架是一个连续的 DNA 大分子 DNA 经过核小体 螺线体 超螺线体 染色体四次折叠 长度压缩了近一万倍 染色体的数目 在体细胞中是成对的 2n 性 细胞中只有体细胞的一半 n 体细胞中 每一对形态 结构相同的染色体 称为同源染色体 不 同对的染色体则互称为肥同源染色体 每种生物的染色体数目是一定的 多数高等生物是二倍体 即 体细胞中有两组同样的染色体 性细胞中只有一组 称为单倍体 这一组染色体在形态 长度 结构 上各不相同 但成为一个协调的整体 称为染色体组 可用染色体组型分析的方法来研究染色体 按 染色体的长度 着丝粒的位置 臂比 随体的有无 将一组染色体进行分类和编号 4 细胞分裂 有丝分裂是高等生物细胞分裂的主要方式 有丝分裂是一个连续的过程 分为间期 前期 中期 后期和末期 DNA 在间期复制 通过有丝分裂 核内每条染色体准确地分裂为二 细 胞分裂为二 染色体均等地分配到子细胞中 使两个子细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体 但细胞质和其中的细胞器在细胞分裂时是随机而不均等地分配到子细胞中去的 这种均等方式的有丝 分裂即维持了个体的正常生长和发育 也保证了物种的连续性和稳定性 减数分裂是生物产生性细胞 时的一种特殊方式的有丝分裂 因为它使染色体数目减半 所以叫减数分裂 减数分裂的主要特点是 1 同源染色体在前期 I 配对 或称联会 2 同源染色体之间可能发生遗传物质的交换 3 染色体复制一次 细胞分裂两次 每个子细胞中染色体数目是母细胞的一半 减数分裂的前期 I 比较复杂 分为 5 个时期 细线期 偶线期 粗线期 双线期和终变期 减数分裂的遗传学意义是 1 生物通过减数分裂产生了具有 n 染色体数的雌雄配子 两性配子通过受精而形成合子 又恢复 了 2n 的染色体数 从而保证了物种染色体数目的恒定 2 成对的同源染色体在中期 I 可有多种不 同的排列方式 非姊妹染色单体之间可能方式交换 因而杂合体可产生多种不同的配子 相互结合 产生不同的后代 为生物的变异提供了重要的物质基础 有利于生物的适应进化及为人工选择提供了 丰富的材料 5 动植物的生活史 高等植物的一个完整的生命周期是指从种子到下一代的种子 这个周期包括 无性世代和有性世代两个阶段 从受精以后形成合子直到成熟的植株进行减数分裂以前 这是孢子体 世代 即无性世代 从减数分裂后产生雌雄配子体直至两性配子结合受精为止 是配子体世代 即 有性世代 这两个世代交换 称为世代交替 双受精现象是指一个精核与卵结合成受精卵 将来发 育成胚 2n 另一个精核与两个极核结合 将来发育成胚乳 3n 果皮 或种皮 不是受精的产 物 而是母体组织 花粉直感一般是指在授粉当代的 3n 胚乳的性状上由于精核的影响而表现父本的 某些性状 三 复习题解答 1 简述植物根尖涂抹压片观察染色体数目 形态的实验步骤 答 1 培养幼根 进行预处理 2 固定 要求知道使用的几种固定液的名称 浓度 3 水解 4 染色 涂抹压片 5 观察 2 一种植物有 6 对染色体 其中 A B C D E F 来自父本 A B C D E F 来自母本 这个植物的性细胞里同时含有 6 条父本染色体的可能性有多大 答 父本或母本的任一染色体分到任一极的可能性都是 1 2 因此 6 条父本染色体同到一个细胞的可 能性为 1 2 6 1 64 3 玉米体细胞有 10 对染色体 它的受精卵 助细胞 子房壁 精核 胚乳细胞各应有多少条染色体 答 受精卵 2n 20 助细胞 n 10 子房壁 2n 20 精核 n 10 胚乳 3n 30 4 某一合子 有两对同源染色体 A 和 a 及 B 和 b 你预期在生长期中 体细胞的染色体组成应该是 下列哪一种 AaBB AABb AaBb 或 aabb AABB 还有其它组合吗 答 应为 AaBb 5 上题中这个个体成熟了 产生了配子 你预期产生哪种配子 答 应产生 AB Ab aB ab 第二章第二章 分离规律分离规律 一 要求掌握的概念 1 杂交 2 回交 3 测交 4 显性 5 隐性 6 等位基因 7 座位 8 基因 9 纯合体 10 杂合体 11 镶嵌显性 12 分离 二 本章主要内容 1 分离规律要点 基因在体细胞中成对存在 在配子中是成单的 F1在形成配子时 一对杂合基因 的两个成员 按原样分离到不同配子中去 产生等数的两类配子 F2有三种基因型 呈 1 2 1 之比 两种表现型 显隐性之比为 3 1 2 基因型是决定性状发育的遗传基础 表现显性性状的个体 是由于显性基因的作用 其基因型可 能是纯合的 也可能是杂合的 而表现隐性性状的个体 其基因型只可能是隐性纯合的 3 自交是鉴定基因型的一个简单而有效的方法 显性杂合体自交 子代必定要发生性状分离 显性 纯合体自交 子代不发生分离 凡是纯合体 性状的遗传是稳定的 4 隐性亲本和 F1杂交 杂交的目的在于测定 F1形成的配子种类和比例 这种杂交叫做测交 5 生物的性状都是由基因控制的 基因位于染色体上 而且各有其固定的位置 基因在染色体上的 位置 称为基因座 位于同源染色体上相同位置的一对基因叫做等位基因 分离规律的细胞学基础表 明 等位基因的分离发生在形成配子前的减数分裂过程中 随着同源染色体的分离 基因也发生分离 6 相对性状间的显隐性关系 有完全显性 不完全显性和共显性三种 在不完全显性情况下 F1表 现双亲的中间类型 F2有三种表现型 比例为 1 2 1 表现型比例和基因型比例完全一致 7 生物的各种性状都是在个体生长发育过程中逐渐形成的 而个体的生长发育离不开一定的环境条 件 所以基因型是性状发育的内因 环境条件是性状发育的外因 表现型则是基因型和环境条件相互 作用的结果 三 复习题解答 1 豌豆豆皮颜色 灰色对白色是显性 在下列的杂交试验中 已知亲本的表型而不知其基因型 产 生的子代列表如下 G 代表灰色基因 g 代表白色基因 请写出每个亲本可能的基因型 亲本 a 灰 白 子代灰 82 白 78 b 灰 灰 118 39 c 白 白 0 50 d 灰 白 74 0 e 灰 灰 90 0 解 a Gg gg b Gg Gg c gg gg d GG gg e GG GG 或 Gg 2 上题 b d e 杂交组合中 灰色个体的 F1代有多少在自交时 能产生白色子代 答 杂交组合 b 中预料有 2 3 灰色子代在自交时将产生白色子代 频度为 1 4 d 组中预料 所有灰色子代都产生 1 4 的白色子代 e 组中 如果原始的组合是 GG GG 的话 将没有白色子代出现 如果是 GG Gg 则有 1 2 的灰色子代会产生一些白色子代 3 根据豌豆四组杂交实验的结果 下表 F2代 分析回答 1 这属于哪类遗传 2 各组的父 母本及 F1 F2的基因型如何 编组 性状 显性 隐性 1 茎的高度 787 高 277 矮 2 种子形状 5474 圆 1850 皱缩 3 子叶颜色 6022 黄 2001 绿 4 花的位置 651 叶腋 207 茎顶 答 1 属于分离规律 一对相对性状的遗传 2 第一组 P 亲代 为高茎 TT 矮茎 tt F1是高茎 Tt F2是 TT Tt tt 1 2 1 第二组 P 为圆粒 RR 皱缩 rr F1是圆粒 Rr F2是 RR Rr rr 1 2 1 第三组 P 为黄叶 YY 绿叶 yy F1是黄叶 Yy F2是 YY Yy yy 1 2 1 第四组 P 为叶腋 CC 茎顶 cc F1是叶腋 Cc F2是 CC Cc cc 1 2 1 第三章第三章 自由组合规律自由组合规律 一 要求掌握以下概念 1 重新组合 2 一因多效 3 多因一效 4 微效多基因 5 双隐性 6 系谱 二 本章主要内容 1 两对性状的遗传表现 当具有两对性状差别的纯合亲本杂交时 不论双亲的性状组合如何 杂种 一代表现显性性状 杂种二代中四种类型及其比例总是双显性个体占 9 16 一个显性性状和一个隐性 性状组合在一起的二种类型的个体各占 3 16 双隐性个体占 1 16 即呈 9 3 3 1 之比 2 自由组合规律为 二对或二对以上基因的杂种一代在形成配子时 各对基因的分离是彼此独立 互不干扰的 不同对基因间又是自由组合的 自由组合规律又叫做独立分配规律 3 自由组合规律的细胞学基础 不同对基因位于不同对同源染色体上 位于不同对同源染色体上的 基因表现独立遗传 4 不论有多少对杂合基因 只要这些基因是独立遗传的 F1产生的各类配子的比例总是相等的 5 某些性状的表现是两对独立遗传基因相互作用的结果 不同互作类型各有期特殊的 F2分离比例 但这些比例多少在 9 3 3 1 的分离比例基础上的一种改变 如互补作用为 9 7 重叠作用为 15 1 抑制作用为 13 3 显性上位为 12 3 1 隐性上位为 9 3 4 积加作用为 9 6 1 6 一种性状受许多基因的影响 称为多因一效 一个基因影响许多性状的发育 称为一因多效 7 通过有性杂交而发生基因重组 是上位产生遗传变异的一个重要来源 动植物的杂交育种 就是 人为地创造基因重组的有利条件 通过杂交有可能在后代中选育出比双亲更为优秀的新品种 基因重 组是杂交育种的遗传基础 三 复习题解答 1 三对独立遗传基因之杂合子测交 可以产生哪些种基因型的配子 六对独立遗传基因杂合子个体 可以形成多少种类型的配子 解 亲本类型 AaBbCc aabbcc 配子类型 ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc 各 1 8 三对基因杂合子 abc 测 交亲本 六对基因杂合子所形成配子种类为 26 64 种 2 在豌豆中 蔓茎 T 对矮茎 t 是显性 绿豆荚 G 对黄豆荚 g 是显性 圆种子 R 对皱种子 r 是显性 现有下列两种杂交组合 问它们后代的表现型如何 1 TTGgRr ttGgrr 2 TtGgrr ttGgrr 答 杂交组合 1 TTGgRr ttGgrr TT tt Gg Gg Rr rr 1 2Rr 3 8TtG Rr 蔓绿圆 Tt 3 4G 1 2rr 3 8TtG rr 蔓绿皱 1 4gg 1 2Rr 1 8TtggRr 蔓黄圆 1 2rr 1 8Ttggrr 蔓黄皱 杂交组合 2 请自己用相同方法分析 第四章第四章 连锁遗传规律连锁遗传规律 一 要求掌握以下概念 1 连锁 2 交换 3 单交换 4 双交换 5 干扰 6 交换值 7 相引相 8 相斥相 9 三点测验 10 性连锁 11 符合系数 二 本章主要内容 1 当所研究的两对基因位于同一对染色体上的时候 F2性状的分离将不符合 9 3 3 1 的理论比 例 而是亲本组合的实际数比理论数多 重新组合的实际数比理论数少 这种原来在亲本中组合在一 起的性状在 F2代也时常组合在一起的倾向 称为连锁遗传 2 遗传学上把两个显性性状组合在一起遗传 两个隐性性状组合在一起遗传的杂交组合 叫做相 引相 把一个显性性状和另一个隐性性状组合在一起遗传的杂交组合 叫做相斥相 3 在不完全连锁时 两对基因的杂种一代产生的四种配子中 亲本组合的配子超过 50 重新组合 配子少于 50 其中两类亲本组合配子数相等 两类重新组合配子数也相等 4 重组型配子数占总配子数的百分率叫交换值 求交换值的方法有两种 1 利用测交资料计算 2 利用 F2资料计算 5 测定交换值应在正常生长条件下并从大量资料中计算 才能得到比较准确的结果 已知年龄 性 别 温度等内外环境条件会影响基因的重组 6 交换值可以用来表示连锁强度 交换值越小 连锁强度越大 交换值越大 连锁强度越小 7 根据交换值确定基因在染色体上的排列的次序和基因间的遗传距离 称为基因定位 基因定位的 方法主要有两点测验和三点测验 8 位于同一染色体上的基因组成一个连锁群 一种生物连锁群的数目与其配子的染色体数 n 一 致 9 真核生物中基因重组的两个重要遗传机制为 非同源染色体间自由组合和同源染色体间染色体节 段的互换 10 由性染色体决定性别的机制中 分为 XY 型 X0 型和 ZW 型三种 性状的遗传和性别有一定联 系的现象叫伴性遗传 伴性遗传的机制为 1 决定性状的基因位于性染色体上 X 或 Z 2 Y 染色体和 W 染色体上不带有相应的等位基因 三 复习题解答 1 玉米的有色与白色 皱皮种子与饱满种子由两对基因 C 与 c Sh 与 sh 决定 用纯合的有色皱 皮品系 CCshsh 与纯合的白色饱满品系 ccShSh 杂交 得杂合的有色饱满 F1 F1 与纯合隐性白色皱 皮品系回交 得下列子代 有色皱皮 21379 白色饱满 21096 有色饱满 638 白色皱皮 672 问这两个基因之间的重组率是多少 解 638 672 21379 21096 638 672 2 99 2 在番茄中 基因 O P 和 S 是在第二染色体上 对这三个基因是杂合体的 F1用三隐性个体进行测 交 得到下列结果 测交子代类型 数目 s p ps o 73 348 2 96 110 o s op ops 2 306 63 1 这三个基因在第二染色体上的顺序如何 2 两个纯合亲本的基因型是什么 3 这些基因间的图距是多少 4 符合系数是多少 解 对这三对基因杂合体的个体产生 8 种类型配子 说明在两个连锁间区各有单交换发生 同时也 有双交换出现 由于每交换只发生在四线体的 2 条中 所以 互换率 50 于是 各型配子中 亲 本类型最多 s 和 op 一组即是 而双交换是两个单交换同时发生 所以最少 p 和 o s 一组即 是 在双交换中 只有位于中间的基因互换 所以前两组比较推知基因 o 在中间 于是 三基因的顺序应是 pos 而二纯合亲本的基因型是 po po 和 s s 两个间区的重组值是 RF p o 96 110 2 2 1000 21 RF o s 73 63 2 2 1000 14 因此 这三个基因的连锁图为 P 21 O 14 S 符合系数 实际双交换值 理论双交换值 2 2 1000 21 100 14 100 13 6 3 番茄中果实圆形 A 对梨形 a 是显性 单一花序 B 对复状花序 b 是显性 已知这两对 性状是连锁的 现用两个纯合亲本杂交 F1再与梨形 复状花序双隐性个体测交 测交子代的四种类型及 其个体数为 圆形 单一花序 34 圆形 复状花序 214 梨形 单一花序 216 梨形 复状花序 36 求交换值 并指出是相引相还是相斥相 解 在不知道 F1的双亲性状组合情况下 可以直接根据测交子代四种类型的数值大小来判断哪两类为 亲本组合类型 哪两类为重组合类型 在不完全连锁情况下 重组合类型的个体数 一定少于亲本 类型的个体数 本题中 梨形 单一花序和圆形 复状花序两类个体数远多于圆形 单一花序和梨形 复状花序两类个体数 所以前两类为亲本组合 后两类为重组合 两种亲本组合都是由一个显性性状 和一个隐性性状组合在一起的类型 所以属于相斥相 这两对基因的交换值为 34 36 216 214 34 36 100 14 第五章第五章 染色体的结构变异染色体的结构变异 一 要求掌握以下概念 1 缺失 2 重复 3 倒位 4 易位 二 本章主要内容 1 缺失 是指染色体缺少了某一片段 缺失有顶端缺失和中间缺失两种 中间缺失的杂缺失体在减 数分裂过程中 同源染色体联会时可形成缺失圈 缺失区段如果太大或极重要 缺失配子可能不育而 不能得到后代 杂缺失体还可能出现假显性现象 自然界中 纯缺失个体很少成活 杂缺失体的生活 力也比较差 缺失一般通过雌配子传递 因缺失的雄配子在授粉时一般竞争不过正常的配子 2 重复 分为两类 顺接重复和反接重复 重复杂合体在减数分裂粗线期联会成重复圈 染色体片 段重复后 基因的剂量增加 会产生剂量效应 即某基因出现的次数越多 其表现型效应就越显著 果蝇 X 染色体的第 16 区 A 段重复是很好的例子 3 倒位 有臂内倒位和臂间倒位两种 臂内倒位和臂间倒位的杂合体都可以在减数分裂染色体联会 时 形成倒位圈 在臂内倒位的情况下 倒位圈内非姊妹染色单体之间可能发生交换 结果会产生一 条正常的 一条倒位的 一条双着丝粒的 一条无着丝粒的染色单体 形成的四分孢子中有两个不育 两个可育 而在臂间倒位的情况下 杂合体同样可以形成倒位圈 圈内也可能发生交换 却不会产生 双着丝粒和无着丝粒的染色单体 但也有部分不育性 倒位杂合体的部分不育性可育作为杂倒位的检 查标志 纯倒位体内 原来的基因顺序发生了改变 因而连锁基因间交换值发生了变化 由于染色体 的倒位 有时可以发展成物种间的差异 4 易位 有简单易位和相互易位 常见的是相互易位 相互易位在减数分裂前期 I 联会时会形成十 字形的联会形象 终变期会形成四体环和四体链 在中期 I 有两种排列方式 即 8 字形或圆环形 8 字形排列的四条染色体到后期 I 呈交替式分离 圆环形排列方式呈邻近式分离 二者机会相等 交替 式分离产生两种可育配子 邻近式分离所产生的配子全部败育 所以杂易位体有半不育现象 结实率 只有 50 杂易位体自交 后代三种类型类似于一对基因的分离结果 三 复习题解答 1 在一段果蝇唾腺染色体的节段中 其中的横纹具有 12345678 的序列 某些个体的该染色体有以 下几种序列 1 12365478 2 125678 3 123445678 4 12345876 以上每一种序列所代 表的是哪种类型的染色体结构变异 并说明其杂合体联会时的情况 解 1 倒位 联会形成倒位圈 2 缺失 缺失圈 3 重复 重复圈 4 倒位 倒位圈 2 有一棵玉米植株第 9 染色体上的一个缺失是杂合的 同一染色体上决定玉米糊粉层颜色的基因也 是杂合的 有缺失的染色体带有产生色素的显性基因 C 而正常的染色体带有无色等位基因 c 由于 有缺失染色体的细胞不能形成花粉 现以上述杂合体玉米植株作为父本 以 cc 植株作为母本进行杂 交 出现 10 的有色种子 如何解释其中的机制 解 由于发生交换 使在 C 染色体上的缺失部分被一正常染色体的完全部分所代替 因而使带有 C 的染色体通过花粉传递下来 3 玉米的糯质胚乳基因和黄绿苗基因在正常情况下是连锁的 然而在某一品种中 发现这两个基因 是自由组合的 1 你认为能用哪一种染色体畸变来解释这个现象 2 哪一种染色体畸变将产生 相反的效应 即干扰基因之间预期的自由组合 解 1 易位 2 易位 4 某人得到了一个玉米品系 这个品系对两条染色体间的易位是杂合的 因而是半不育的 把这 些植株与染色体正常的一个品系杂交 这个品系对第一染色体上的半矮生隐性基因是纯合的 然后再 把所得到的半不育的 F1子代与半矮生隐性亲本回交 F2表型如下 野生型半不育 334 野生型可育 27 半矮生型半不育 42 半矮生型可育 279 1 如果带有半矮生的染色体不包括在易位中 预期产生什么比率 2 半矮生和易位点之间的连锁距离是多少 解 1 四种表型比率相同 2 亲本型 334 279 613 重组型 27 42 69 半矮生 易位连锁距离 69 682 10 1 第六章第六章 染色体的数目变异染色体的数目变异 一 要求掌握以下概念 1 染色体组 2 整倍体 3 非整倍体 4 单体 5 缺体 6 三体 7 单倍体 8 同源多倍体 9 异源多倍体 10 远缘杂交 二 本章主要内容 1 染色体组及其倍数性变异 1 染色体组及其整倍性 染色体组是指二倍体物种的配子中的全部染色体 同一个染色体组的各 条染色体的形态 结构和连锁基因群都彼此不同 但它们构成一个协调的整体 缺失任何一条染色体 都会造成不育或性状的变异 通常以 x 代表一个染色体组 整倍体变异是指以染色体组为单位进行增 减的变异 体细胞中只有一个染色体组的叫一倍体 二组的为二倍体 三组的是三倍体 三倍体以 上的为多倍体 例如 玉米为二倍体 2n 2x 20 2n 表示体细胞中的染色体数 2x 代表 2 个染色体 组 这是一般通用的表示方法 2 一倍体 一般由孤雌生殖或孤雄生殖的配子生长发育而成 植株弱小 配子高度不育 3 整倍体的同源性与异源性 多倍体的染色体组来源于同一物种的 称为同源多倍体 来源于不 同物种的 称为异源多倍体 根据它们在减数分裂时的配对情况可以区分 4 非整倍体 以合子染色体数 2n 为标准在此基础上增减若干染色体 有 单体 2n 1 缺 体 2n 2 三体 2n 1 四体 2n 2 等 2 同源多倍体 1 同源四倍体 它的气孔 花 花粉粒 果实和种子都比二倍体大 特别是气孔和花粉粒可以作 为鉴别四倍体的标志 四倍体有部分不育性 2 同源三倍体 一般由同一遗传背景的四倍体和二倍体材料杂交而得 营养体繁茂但配子高度不 育 不结种子 香蕉是自然界的三倍体 无籽西瓜 无核葡萄是人工创造的三倍体 3 异源多倍体 自然界能够自己繁殖的异源多倍体物种几乎都是偶倍数的 其体细胞中每种染色体 组只有两个 能联会成二价体 因此异源多倍体表现出与二倍体相同的性状遗传规律 例如 普通小 麦是异源六倍体 普通烟草是异源四倍体 异源多倍体中 联会正常 配子育性正常 远缘杂交中 由于两个物种的染色体组不同 得到的杂种 F1 往往高度不育 不结种子 应使杂种 F1 的染色体加倍 人工创造异源多倍体 就可以得到正常结实的杂交种 4 单倍体 体细胞中具有配子染色体数目 n 的个体叫单倍体 二倍体生物的单倍体就是一倍体 异源多倍体的单倍体叫做多元单倍体 单倍体植株弱小 高度不育 可通过花粉培养或未受精子房培 养得到单倍体植株 单倍体每个染色体是单一的 基因也是单一的 如果人为地将染色体加倍 则全 部基因都是纯合的 可大大缩短育种年限 单倍体是研究基因性质及其作用的良好材料 5 非整倍体 1 单体 单体 2n 1 产生两种配子 即 n 配子和 n 1 配子 理论上两种配子的比例应是 1 1 但单价体在减数分裂过程中可能会丢失 结果 n 1 配子多于 n 配子 2 缺体 缺体 2n 2 是异源多倍体特有的 一般来源于单体的自交 缺体生活力差 育性很低 3 三体 三体 2n 1 可产生 n 和 n 1 两种配子 由于多余的一条染色体可能丢失 因而 n 1 配子常常少于 50 三 复习题解答 1 使普通小麦与硬粒小麦杂交 它们的 F1植株的体细胞内应有哪几个染色体组和多少染色体 该 F1 植株的孢母细胞在减数分裂时 理论上应该有多少个二价体和单价体 解 普通小麦 2n 6x AABBDD 42 和硬粒小麦 2n 4x AABB 28 杂交 它们的 F1植株 的体细胞内应有 AABBD 五个染色体组 有 35 条染色体 该 F1 植株的孢母细胞在减数分裂时 理论上应 该有 14 个二价体和 7 个单价体 2 某同源四倍体为 AaaaBBbb 杂合体 A a 所在染色体与 B b 所在的染色体是非同源的 而且 A 为 a 的完全显性 B 为 b 的完全显性 列出盖杂合体的自交子代的表现型类型及其比例 解 这是同源四倍体 如果只考虑 A a 所在的染色体 联会时形成四价体 按染色体随机分离方式 产生 的配子类型和比例为 5A 1a 同理 B b 产生配子类型及比例也是 5B 1b 盖同源四倍体所产生的配子及 其比例为 5A 1a 5B 1b 25AB 5Ab 5aB 1ab 它的自交子代的表现型类型和比例为 25AB 5Ab 5aB 1ab 2 1225AB 35Ab 35aB 1ab 3 由某人最初用半不育杂种培育并定名为萝卜甘蓝的一个异源多倍体 它的染色体组来源于一种小萝 卜和一种甘蓝 习惯上一般称作萝卜甘蓝 它的染色体总数是 36 条 它的小萝卜亲本的配子染色体数是 9 问甘蓝亲本的配子染色体数是多少 解 n 9 第七章第七章 遗传物质的分子基础遗传物质的分子基础 一 要求掌握以下概念 1 基因 2 转化 3 密码子 4 半保留复制 5 中心法则 6 转录 7 翻译 8 简并 9 交换子 10 突变子 11 顺反子 作用子 二 本章主要内容 1 DNA 的结构 瓦特森和克里克提出的 DNA 复杂双螺旋结构的模型 两条多核苷酸长链 以一定 的空间距离相互盘旋 两条链走向相反 称为反向平行 链上核苷酸间以 3 5 磷酸二酯键相连 而 两条链间由氢键把它们互补配对的碱基相接 所谓互补配对是指两条链间腺嘌呤 A 与胸腺嘧啶 T 配对 鸟嘌呤 G 与胞嘧啶 C 配对 DNA 分子直径为 2nm 螺距 3 4nm 碱基与碱基之间 距离为 0 34nm 2 DNA 的半保留复制 DNA 双链分开 各自成模板吸取互补的游离核苷酸 结合形成互补链 并 恢复其双螺旋结构 形成两个 DNA 分子 DNA 链很长 它可以有多个复制起始点 也就是说复制是 先形成 DNA 片段 由于 DNA 链延长有方向性 总是从 5 到 3 所以 DNA 片段是按从 5 到 3 的方 向合成并连接的 在反向链上 连接是退着进行的 仍然是从 5 到 3 这就是复制的不连续性 这些 DNA 片段叫岗崎片段 由于每条子链 DNA 的双链中都保留有一条做模板的母链 就称为半保留复制 3 DNA 和三联体密码 三个碱基决定一种氨基酸 有 64 种排列 决定着 20 种氨基酸 因此密码有 简并性 这对遗传物质的稳定性有很大的意义 有起始和终止 无意义 密码 密码无标点符号 当 插入或缺失一个碱基时 就会发生移码突变 当一个碱基被另一个碱基替换 就会发生碱基替换突变 密码有通用性 病毒 原核生物和真核生物共用一套密码 说明了生命的共同起源 4 蛋白质的生物合成过程 DNA 对蛋白质合成的控制 是通过 mRNA 实现的 以 DNA 为模板转录 出 mRNA mRNA 附着到核糖体上 把由 tRNA 运送来的各种氨基酸 按 mRNA 的密码顺序连接起 来 再进一步折叠就形成了立体的蛋白质分子 在不含 DNA 的一些生物中 RNA 是主要遗传物质 RNA 也具有自我复制 控制蛋白质合成的功能 甚至可以逆转录出 DNA 5 中心法则 DNA 的自我复制 DNA 通过 RNA 来控制蛋白质的特异性 这是分子生物学中心法则 的主要内容 在一些只含 RNA 的生物中 RNA 作为遗传物质 同样具有复制 控制蛋白质合成的功 能 甚至逆转录出 DNA 但这在整个生物界是少数 三 复习题解答 1 在双链 DNA 分子中 A T G C 是否与 A C G T 的比例相同 请解释 解 比例不同 在 DNA 中 A 与 T 互补 G 与 C 互补 即 A T G C 所以 A C G T A C G T 1 而 A T G C 2A 2G 2T 2C A G T C 这里 唯有在 A G T C 的情况下 也就是上述比值为 1 时 A T G C A C G T 由于 A C 与 G T 为非互补碱基 在 DNA 中一般不 会相等 所以 A T G C 与 A C G T 不同 2 假定在一种最典型的 DNA 的碱基构成中胸腺嘧啶为 15 问这 DNA 的胞嘧啶含量是多少 解 已知在双链 DNA 的构成中 A T G C 就其百分比来说 A T G C 1 那么 当 T 0 15 时 A T 0 30 G C 0 70 C 0 35 所以胞嘧啶的含量是 35 3 假定对于色氨酸密码子的突变只有单个碱基替换引起 那么将有些什么样的碱基替换方式 解 因色氨酸五密码简并现象 即只有唯一的密码子 UGG 所以 任何与色氨酸只有一个碱基差别 的密码子 都有可能发生单个碱基替换而成密码子 UGG 查密码表 与色氨酸有一个碱基差别的有 AGG 精氨酸 UAG 无义密码子 UGA 无义密码子 CGG 精氨酸 UCG 丝氨酸 UGC 半胱氨酸 GGG 甘氨酸 UUG 亮氨酸 UGU 半胱氨酸 4 某人用含有 47 腺嘌呤和 53 胞嘧啶的多核苷酸得到下列频率的氨基酸组成的蛋白质 10 8 赖氨 酸 11 6 天冬氨酸 9 3 谷氨酸 9 4 组氨酸 26 3 苏氨酸和 32 6 脯氨酸 问观察到的氨基酸 频率与预期的频率是否相符 解 根据核苷酸随机排列 每个三核苷酸的预期频率可以由每个碱基在密码子的特定位置上出现的概 率相乘得到 如 AAA 0 47 0 47 0 47 10 4 AAC 0 47 0 47 0 53 11 7 等等 所以预期的氨基 酸的百分比为 赖氨酸 AAA 10 4 天冬氨酸 AAC 11 7 谷氨酸 CAA 11 7 组氨酸 CAC 13 2 苏氨酸 ACA ACC 24 9 脯氨酸 CCA CCC 28 1 这与观察到的各个 氨基酸的百分比相当符合 第八章第八章 基因工程基因工程 一 要求掌握的概念 1 转导 2 遗传工程 3 基因工程 二 本章主要内容 1 基因工程是在分子遗传学的理论指导下发展起来的一门高级技术 它按照预定的设计 以精细 的实验室工作 为育种另辟蹊径 2 基因工程的步骤 1 目的基因的分离或合成 2 目的基因与运载体的重组 3 将重组 DNA 分子导入宿主细胞 4 重组体 DNA 分子的选择和鉴定 3 植物基因工程的主要研究方向和成就 三 复习题解答 1 简要叙述基因工程的步骤 答 1 获得目的基因 即产生 DNA 片段 2 构建重组 DNA 分子 即片段与载体连接 3 将重组 DNA 分子导入宿主细胞 4 重组体 DNA 分子的选择和鉴定 2 简述作为基因工程载体的基本条件 答 1 能够进入受体细胞并能在宿主细胞内大量复制 2 有多种酶的切点 而且每种酶的切点最好只有一个 3 有一定的遗传标记 第九章第九章 基因突变基因突变 一 要求掌握以下概念 1 突变 2 复等位基因 3 转换 4 颠换 二 本章主要内容 1 引起突变的各种理化因素 外界的辐射 温度的骤然变化等都可以引起突变 但为数甚少 生物 体内的某些生理生化过程所产生的物质也可引起自发突变 还有许多化学药剂 甚至是日常生活用品 也可诱发基因突变 2 基因突变的一般特征 生殖细胞的突变多于体细胞 减数分裂晚期多于其它时期 不同生物 不 同基因的突变频率不同 总起来看 基因突变的频率不高 而且突变发生是随机的 基因突变在一定 范围内是多方向的 它可以突变成它的任一个复等位基因 突变是可逆的 有正突变 也有回复突变 突变是可以重演的 相同的突变可以在同种生物的不同个体间重复出现 亲缘关系相近的种间 往往 会发生相近的突变 这称为突变的平行性 根据突变引起变异程度的不同 又可分为大突变和微突变 控制质量性状的基因突变往往是大突变 控制数量性状的基因突变往往是微突变 微突变的效应是可 以累加的 3 突变的分子基础 从分子水平上研究基因突变 则发现突变的基础是 DNA 中碱基排列的改变 它 可以使 mRNA 中的密码改变 从而引起氨基酸的改变 最终影响到蛋白质 使性状发生改变 分子 水平上的改变分为碱基替换和移码突变两大类 4 突变的修复 生物体有一定的防御和修复突变的能力 防御机制 如密码的简并性 回复突变 多倍体生物的几套染色体等都是属于防御基因突变的 修复系统包括光修复 暗修复和重组修复 三 复习题解答 1 如果人类有 50000 个单倍体基因 每个基因的突变率为 4 100000 问每个配子的总突变率是多少 解 50000 0 00004 2 每个配子 2 个突变 配子突变率 基因数 基因突变率 2 有人报道 在大肠杆菌中有两个突变 一个是甘氨酸变为精氨酸 另一个是同一甘氨酸变为谷氨酰 胺 这两个突变型重组 又得到了正常的甘氨酸 假定每一突变都是由一个核苷酸引起的 这个结果与我 们已知的密码子相符吗 解 从密码表查出 甘氨酸 GG 精氨酸 CG AGA AGG 谷氨酰胺 GAA GAG 根 据假定 不难看出 前者发生在第一碱基 由颠换 G A 引起 后者发生在第二碱基 由转换引起 即 GGA AGA GGG AGG GGA GAA GGG GAG 二突变型重组如下所示 只写 DNA 链 TCT CTT TCC CTC TTT CCT TTC CCC 由上述重组 DNA 下划线者 转录出的 mRNA 的相应密码子是 GGA 与 GGG 与初始甘氨酸的密码 子完全相符 第十章第十章 数量性状的遗传数量性状的遗传 一 要求掌握以下概念 1 质量性状 2 数量性状 3 遗传力 4 广义遗传力 5 狭义遗传力 二 本章主要内容 1 数量性状的两个主要特征 变异的连续性和变异易受环境条件影响 2 数量性状遗传的多基因假说 数量性状受一系列独立遗传基因的控制 这些基因的效应相等 对 表型影响是累加的 基因间的显隐性关系通常不存在 F1为两亲本的中间型 F2呈连续性变异 3 广义遗传力及其估算方法 广义遗传力是指遗传方差占总方差的百分比 h2B 广义遗传力 遗传方差 总方差 100 VG VG VE 100 环境方差估算方法 1 利用基因型纯合群体 亲本 估算环境方差 VE 1 2 VP1 VP2 2 利用基因型一致的 F1群体估算环境方差 VE VF1 3 利用两亲本和 F1 的表型方差合计估算 VE 1 3 VP1 VP2 VF1 广义遗传力 h2B VP VE VP 100 遗传方差估算 杂交亲本都是纯合体 杂种 F1的基因型是一致的 基因型方差为零 于是 从 VF2减 去 VF1就可得遗传方差 VG VG VF2 VF1 广义遗传力 VF2 VF1 VF2 100 4 狭义遗传力的估算方法 狭义遗传力是遗传方差中加性方差占总方差的百分比 狭义遗传力 VA VA VD VI VE 通过杂种二代 F2 和回交世代估算狭义遗传力 h2N 2VF2 VB1 VB2 VF2 100 三 复习题解答 1 在一个多基因系统中 每个显性基因的效果是相等的 而且效应是相加的 如果 A1a1A2 a2A3a3A4 a4自交 表型与亲本相同的子代个体的百分率是多少 假定无连锁 解 C 48 1 2 4 1 2 4 35 128 2 某一性状是由 5 对非连锁的等位基因决定的 而每个显性基因对表型有相等的加性效应 在 AaBbCcDdEe AaBbCcDdEe 的杂交组合中 预期出现的表型类型和频率怎样 解 假定用 D 代表等效的各显性基因 A B C D E 用 r 代表各隐性基因 a b c d e 则 P0 AaBbCcDdEe AaBbCcDdEe G0 1 2D 1 2d 2 1 2D 1 2d 2 F2 1 2D 1 2d 5 2 1 2D 1 2d 10 因此 子代的类型和频率是展开之各项 即 10 10 0 1 2 10 1 2 0 10 9 1 1 2 9 1 2 1 10 8 2 1 2 8 1 2 2 10 7 3 1 2 7 1 2 3 10 6 4 1 2 6 1 2 4 10 5 5 1 2 5 1 2 5 10 4 6 1 2 4 1 2 6 10 3 7 1 2 3 1 2 7 10 2 8 1 2 2 1 2 8 10 1 9 1 2 1 1 2 9 10 0 10 1 2 0 1 2 10 于是 上述交配预期出现的表型类型和频率是 10D 9D1r 8D2r 7D3r 6D4r 5D5r 4D6r 3D7r 2D8r 1D9r 10r 1 10 45 120 210 252 210 120 45 10 1 3 一个种有两个品系 每一个品系有 10 个个体 在相同的条件下测量它们的性状 结果如下 品系 A 10 12 8 14 12 9 7 7 13 6 品系 B 13 9 14 12 10 13 15 11 14 12 问 就这个性状而言 两个品系之间有显著差异吗 解 差异显著性 t 值 A B S A B 2 50 1 07 2 33 查自由度为 18 5 水平时 t 值表 说明 这两个品系有显著差异 t 的正负值同样处理 第十一章第十一章 近亲繁殖和杂种优势近亲繁殖和杂种优势 一 要求掌握以下概念 1 杂种优势 2 自交系 3 纯系 4 单交 5 双交 6 品系 7 同胞 8 品种 二 本章主要内容 1 自交的遗传效应 1 自交可以减少个体的杂合度 增加纯合度 如以 n 代表独立遗传基因的对数 r 代表自交代数 则 n 对基因的杂合个体经 r 代自交后群体中纯合体所占的百分率为 2r 1 2r n 100 2 自交可以使有害的隐性性状通过纯合化过程而表现出来 从而经过自然选择或人工选择加以淘 汰 3 自交可以导致遗传性状的稳定 2 回交的遗传效应 回交是指杂种后代与其双亲之一再次交配 用于连续回交的亲本叫轮回亲本 未用于回交的亲本叫非轮回亲本 用 BC1 BC2 BC3 表示回交一代 回交二代 回交三代 用 轮回亲本逐年回交并结合选择 必然会使回交后代个体的基因型趋于纯合化 N 对独立遗传基因的杂 合体回交 r 代时的纯合率 也可以根据自交公式估计 即 2r 1 2r n 100 3 纯系学说 丹麦学者约翰生根据菜豆的选择试验 提出纯系学说 他认为在自花授粉天然混杂群 体中 经过选择可以分离出许多基因型不同的纯系 选择将是有效的 但纯系一经选出后 在纯系内 继续选择是无效的 纯系内个体间的变异是由环境引起的 是不遗传的 纯系学说的主要贡献是区别 了遗传的变异和不遗传的变异 指出在纯系内选择无效 并提出了基因型和表现型二个重要的遗传学 概念 在自花授粉作物中所应用的单株 穗 一次或多次选择法 其基本原理就是纯系学说 但要注 意 纯系是相对的 不是绝对的 由于天然杂交及其突变的不断发生 纯系也是可变的 4 杂种优势的遗传理论 1 显性假说 这一假说认为有利于个体生长发育的基因都是显性的 相对的隐性基因不利于个体 的生长发育 当双亲具有不同显性基因时 杂种一代由于双亲的显性基因相互补充 抑制了相对隐性 基因的不利作用 积累了更多的显性基因 从而表现出杂种优势 杂种一代积累的显性基因越多 杂 种优势就越大 2 超显性假说 这一假说认为杂合性本身是产生杂种优势的根本原因 并认为杂种优势的大小与 等位基因间的差别程度有关 在一定范围内差别越大时 杂种优势也就越大 因为杂合体优于两个纯 合亲本 所以称为超显性 三 复习题解答 1 植物育种试验中 与完全异花授粉的群体相比 自花授粉一代使平均产量明显地减少 另一方面 自花授粉的品系之间杂交时 产量比异花授粉群体的产量要高 你如何解释这些现象 解 这个现象可用超显性引起的杂种优势来解释 因为产量比正常的 认为达到遗传平衡的远交群体 高 另一方面 也可认为 远交群体还是有一些近交史 近交的自花授粉品系对不同的有害基因是杂 合的 即有 杂种优势 的杂种所带有的显性基因座位确实要比假定的远交群体个体所带有的显性基 因位点多 2 如果一个随机交配群体的常染色体等位基因 A 和 a 的频率分别是 0 8 和 0 2 在 1 一代自体受 精后 2 5 代自体受精后 3 一代同胞兄妹交配后 4 一代亲表兄妹交配后 基因型的频率 将是多少 解 近交使每个纯合子的频率增加 pqF 使杂合子的频率减少 2pqF 从而改变群体的基因型频率 本 题中 pq 是常数为 0 8 0 2 0 16 基因型频率如下表 条件 F pqF AA Aa Aa 近交前 0 0 0 64 0 32 0 04 1 0 5 0 08 0 72 0 16 0 12 2 1 1 25 0 969 0 155 0 795 0 010 0 195 3 0 25 0 04 0 68 0 24 0 08 4 0 0625 0 01 0 65 0 30 0 05 3 如果上题的等位基因 A 和 a 位于 X 染色体上 雄性 XY 雌性 XX 在同胞兄妹交配一代后 雌 雄中基因型的频率是多少 解 雄性的基因型频率 A 0 8 a 0 2 不因近交而改变 雌性的基因型频率改变可按公式计算 AA p2 pqF 0 64 0 8 0 2 0 25 0 68 Aa 2pq 2pqF 0 32 2 0 8 0 2 0 25 0 24 Aa q2 pqF 0 04 0 8 0 2 0 25 0 08 第十二章第十二章 细胞质遗传细胞质遗传 一 要求掌握以下概念 1 母性影响 2 细胞质遗传 二 本章主要内容 1 细胞质遗传的特点 植物细胞质内的细胞器 线粒体 质体 中有遗传物质 细胞质基因 真 核生物的卵细胞内除细胞核外 还有大量的细胞质 精子内除细胞核外 没有或很少有细胞质 受精 时 卵细胞除提供核基因外 还为子代提供全部细胞质 精子则仅提供核基因 结果是 一切由细胞 质基因决定的性状 只能通过母本传递给后代 于是出现这样两种现象 1 正交和反交的结果不 同 而核基因所决定的性状的正反交结果是相同的 2 通过与父本连续多次回交 可以把母本的 核基因全部置换掉 但母本的细胞质仍然保留 因而母本的细胞质基因及其控制的性状不消失 2 叶