林木遗传学课件绪论

林木遗传学Genetics课程代码：233055主讲教师：朱小虎E-mail:zxh830052手机学习备品1.讲课教材遗传学李惟基主编中国农业大学出版社.2007.72.实验课教材，自编3.遗传学习题全解郭玉华主编中国农业大学出版社20084.实验报告纸（自己购买）5.作业本16开本（自备）6.铅笔橡皮（上实验课绘图用）,课程内容、学时分配及考试总学时数：50学时讲课：36学时实验：14学时,考试形式：期末闭卷笔试，题型多样,包括判断、选择、填空、计算和综合论述等题型。成绩：实验、作业、平时考勤30%，期末考试占70%。,参考书：1.遗传学第三版朱军主编中国农业出版社2.遗传学王亚馥戴灼华高等教育出版社3.普通遗传学杨业华高等教育出版社4.现代生物学精要速览-遗传学P.C.Winter等科学出版社中、英文版,遗传学课程特点1.重要性是生命科学中最重要的理论与实验科学的分支；是林学专业专业课（林木育种学）最重要的先修基础课。2.概念多理论性强侧重理解与思考而不能靠死记硬背（rotelearning）。要逐渐学会用遗传学的术语和思维方式分析和表达遗传学的实际问题。3.趣味性强与社会生产和生活实践关系密切。,教学目的1.学习遗传学理论知识为进今后学习专业课打下理论基础。2.训练科学思维能力借助于典型实验分析，做习题等。3.培养科学实践能力通过实验课动手操作和实际观察。,绪论一、遗传学的内容和研究方法二、遗传学的形成和发展三、遗传学的理论和实践意义,一、遗传学的内容和研究方法1.基本概念遗传学：是研究生物遗传与变异的科学。遗传(heredity)：指生物亲代与子代相似的现象。变异(variation)：指生物在亲代与子代之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。,2.遗传学的研究内容（1）遗传的物质基础-包括它的化学本质和物理本质、它所包含的遗传信息、结构、组织和变化等。（2）遗传信息的贮存和表达的调控（遗传物质功能的实现的内容)-包括基因的原初功能、基因的相互作用、基因作用的调控以及个体发育的作用机制等。（3）遗传信息的传递和改变-包括遗传物质的自我复制、染色体的行为遗传规律；基因及染色体在个体和群体中的结构与数量变迁等。这是本课程主要讲授内容。,3.遗传学的研究方法(1).杂交和细胞学观察,二、遗传学的形成和发展（一）混合遗传阶段（-1900）（二）颗粒遗传阶段（经典的基因论）（1900-1953）（三）分子遗传阶段(1953-)（四）基因组学阶段（1990-,（一）混合遗传阶段（在孟德尔以前的一些遗传说）公元前五世纪希波克（Hippocrates）认为子代具有亲代的特性那是因为在胚胎里集中了来自身体各部分的微小代表元素(element）100年后，亚里斯多德（Aristotle）认为:生物的遗传不是通过身体各部分样本的传递，而是个体胚胎发育所需的信息传递。,1809年拉马克（Lamarck,J.B）提出了“用进废退”的进化论观点，由此而得出获得性状（acquiredcharacteristics）是可以遗传的。1866年达尔文（Darwin）提出了泛生论（hypothesisofpangenesis），为达尔文晚年所提出，用来说明获得性状能遗传的一个理论。认为生物体各部分的细胞都带有特定的自身繁殖的粒子，称为“微芽”或“泛子”。这种粒子可由各系统集中于生殖细胞，传递给子代，使它们呈现亲代的特征。环境的改变可使“微芽”或“泛子”的性质发生变化，因而亲代的获得性状可传给子代。,用进废退,获得性遗传,拉马克（自wallace)J.B.Lamarck(1744-1829),德国的生物学家魏斯曼（WeismannA.）做了连续22代剪断小鼠尾巴的实验，否定了泛生论和获得性遗传。于1883年提出种质学说。认为生物体由种质和体质组成，遗传必须通过种质，而获得性状不能遗传，体质是由种质分化而来。种质是亲代传递给后代的遗传物质，存留在生殖细胞的染色体上,种质可以发育为新个体的体质,但有一部分仍保持原来的状态作为后代发育的基础，体质可以通过生长和发育而形成为新个体的各个组织和器官，但它不能产生种质。体质受环境影响而获得的变异性状也不能遗传给后代。体质随个体死亡而消失；只有种质才能世代传递，连续不绝。,1865年当时属奥地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高孟德尔（GregorJohannMendel），根据他8年（1856-1864）植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文，（提出遗传因子概念，发现了遗传学的分离和自由组合二个规律）1866年正式发表在该协会的会刊上。,1900年孟德尔定律的二次发现荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯（deVries,H.）德国哥廷根根大学的教授科伦斯（Correns,Carl）奥地利维也纳农业大学的讲师柴马克（Tschermak,E.）1900年分别同时发现了孟德尔的业绩。1900年遗传学确立和开始发展的一年。,几个遗传学重要概念的确定,贝特森先后创用:遗传学（Genetics）等位基因（allele）纯合体（homozygous）杂合体（heterozygous）上位基因（epistaticgenes）丹麦的科学家约翰逊（Johannsen）创用的新概念基因（gene）基因型（genotype）表型（phenotype）,1901-1903年，狄弗里斯（deVries,H.）发表突变学说1903年，Sutton和Boveri分别提出染色体遗传理论，认为：遗传因子位于细胞核内染色体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来1909年，约翰生Johannson发表“纯系学说”，并提出“gene”的概念，以代替孟德尔所谓的“遗传因子”1908年，哈德和温伯格分别推导出群体遗传平衡定律,1920，费希尔（Fisher）等：通过数理统计方法在遗传分析中的应用，创建了数量遗传学与群体遗传学的基本概念和研究方法。,（三）分子遗传学时期(1953-)1953Watson*和Crick*建立DNA双螺旋模型1958Kornberg发现DNA合成酶1961:Jacob*和Monod*建立乳糖操纵子模型1962，1968Arber，1978Smith发现限制性酶1964，1965：Nirenberg，Khorana破译遗传密码1972Berg建立DNA重组技术1975Temin和Baltimore在肿瘤病毒中发现反转录酶20世纪70年代以后，分子遗传学、分子生物学及其实验技术得到飞速发展。建立了以DNA重组技术为核心的遗传工程，为生物遗传定向操作奠定了基础。,1977Sanger*&Gilbert*建立DNA测序方法1978Sharp和Roberts发现内含子1980Shapiro发现转座子1981McClintockB*.发现跳跃基因或称转座子1981Cech*和Altman*发现核酶1985Mullis,K.建立了PCR体外扩增技术。此期基因的概念是：一段可以转录为功能性RNA的DNA，它可以重迭、断裂的形式存在，并可转座。,这是人类对遗传物质认识的第三阶段人们对遗传物质的认识深入到分子水平。回答了遗传物质是什么，具有怎样的化学和物理结构，如何复制和决定性状表现的具体生化过程。,（四）基因组学阶段（1990基因组学(genomics)研究生物体全基因组(genome)的分子特征。基因组学强调的是以基因组为单位，而不是以单个基因为单位作为研究对象。基因组学的研究目标是认识基因组的结构、功能及进化，弄清基因组包含的遗传物质的全部信息及相互关系。,基因组学研究内容基因组计划包括很多工作内容，大体上可分为：构建基因组的遗传图谱(geneticmap)；构建基因组的物理图谱(physicalmap)；测定基因组DNA的全部序列；构建基因组的转录图谱；分析基因组的功能。,1990年10月由美国启动、后来陆续有英、日、法、德和中国加入的“人类基因组计划”(humangenomeproject，HGP)，这个计划的启动标志着基因组时代的开始。2003年4月14日，人类基因组序列图绘制成功。中国参与完成了其中1%DNA（也就是3号染色体短臂上的3000万个碱基对）测序工作任务。中国也是参与这一计划的唯一发展中国家。中国负责人是杨焕明。,三、遗传学的理论意义和实践意义（一）理论意义（对科学发展的作用）1.探索生命的本质探索生命科学在分子水平上的统一性。2.是生物进化理论的基础生物进化研究生物在长期历史过程中的遗传与变异规律及发展方向遗传学已经成为是整个生物科学发展的焦点，是支撑和连接生物学各个领域的核心。,（二）遗传学的实践意义,1.指导动植物、微生物遗传改良工作提高育种工作的预见性提高选择可靠性与效率创造新的遗传变异定向创造和重组遗传变异,袁隆平和他的杂交水稻,李振声和他的小麦品种,通过花药培养选育的小麦新品种,三倍体无子西瓜,草莓脱毒苗（茎尖培养）,植物基因工程产品：蓝色玫瑰,2.提高医疗卫生水平遗传病的诊断、预防、优生指导细胞组织