园林植物遗传学大纲(修改后的)

1、园林植物遗传学绪论遗传学的基本概念，遗传学发展简史，观赏植物遗传学研究现状。第一章 遗传的细胞学基础1.细胞的结构与功能根据构成生物体的基本单位，可以将生物分为 ：（1） 非细胞生物：包括病毒、噬菌体(细菌病毒)，具有前细胞形态的构成单位；（2）细胞生物： 以细胞为基本单位的生物；根据细胞核和遗传物质的存在方式不同又可以分为：真核生物(eukaryote)：(真核细胞)原生动物、单细胞藻类、真菌、高等植物、动物、人类 原核生物(prokaryote)：(原核细胞)细菌、蓝藻(蓝细菌)真核细胞：细胞膜、细胞质、细胞核及(植物)细胞壁与动物细胞不同，植物细胞具有细胞壁及穿壁胞间连丝(plasmod

2、esma)。2.染色体的形态和结构采用碱性染料对未进行分裂的细胞核(间期核)染色，会发现其中具有染色较深的、纤细的网状物，称为染色质。在细胞分裂过程，核内的染色质便卷缩而呈现为一定数目和形态的染色体。染色质和染色体是同一物质在细胞分裂过程中所表现的不同形态。一条染色体的两个染色单体互称为姊妹染色单体。3.细胞的物质成分4.细胞分裂及其生物学意义有丝分裂包括两个紧密相连的过程：核分裂、细胞质分裂。通常有丝分裂主要是指核分裂，特别是在遗传学中更主要讨论细胞核分裂。有丝分裂过程可分为五个时期，即：间期、前期、中期、后期、末期。有丝分裂的遗传学意义 可从两个方面来理解：核内染色体准确复制、分裂，为两个

3、子细胞的遗传组成与母细胞完全一样打下基础；染色体复制产生的两条姊妹染色单体分别分配到两个子细胞中，子细胞与母细胞具有相同的染色体数目和组成。通过有丝分裂能够维持了生物个体的正常生长和发育(组织及细胞间遗传组成的一致性)；并且保证了物种的连续性和稳定性(单细胞生物及无性繁殖生物个体间及世代间的遗传组成的一致性)。减数分裂是性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂，又称成熟分裂。其结果是产生染色体数目减半的性细胞，所以称为减数分裂。减数分裂的特殊性表现在：具有一定的时间性和空间性：生物个体性成熟后，动物性腺和植物造孢组织细胞中进行；连续进行两次分裂：遗传物质经过一次复制，连续两次分

4、裂，导致染色体数目的减半。同源染色体在第一次分裂前期(前期I，PI)相互配对(paring)，也称为联会(synapsis)；并且在同源染色体间发生片段的交换。减数分裂的遗传学意义：保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性；双亲性母细胞(2n)经过减数分裂产生性细胞(n)，实现了染色体数目的减半；雌雄性细胞融合产生的合子(及其所发育形成的后代个体)就具有该物种固有的染色体数目(2n)，保持了物种的相对稳定。子代的性状遗传和发育得以正常进行。为生物的变异提供了重要的物质基础；减数分裂中期 I，二价体的两个成员的排列方向是随机的，所以后期 I 分别来自双亲的两条同源染色体随机分向两极，因而所产生的性

5、细胞就可能会有2n种非同源染色体的组合形式(染色体重组，recombination of chromosome)；另一方面，非姊妹染色单体间的交叉导致同源染色体间的片段交换(exchange of segment)，使子细胞的遗传组成更加多样化，为生物变异提供更为重要的物质基础(染色体片断重组，recombination of segment)。同时这也是连锁遗传规律及基因连锁分析的基础。5.高等植物染色体周史生活周期的概念：指生物个体发育的全过程，也称为生活史。从合子到个体成熟和死亡所经历的一系列发育阶段。大多数有性生殖生物的生活周期都是有性世代和无性世代交替，也称世代交替第二章 遗传的基本

6、规律1分离现象2分离假说及其验证分离假说：性状是由独立的遗传因子决定的；遗传因子在体细胞中成对存在，有显隐性关系；形成配子时分离，在性细胞中只含一个；配子形成合子时机率均等。验证方法：测交法、自交法、花粉测定法3 分离定律实现的条件：二倍体 ；减数分裂正常；配子形成合子机率均等；合子发育正常；分析的群体足够4 分离定律及其普遍意义5 孟德尔的贡献：统计关系 ；杂交试验 ；因子假说第三章 遗传的基本规律1自由组合现象概念：其实质是非等位基因自由组合,即一对染色体上的等位基因与另一对染色体上的等位基因的分离或组合是彼此间互不干扰的，各自独立地分配到配子中去。因此也称为独立分配律。2自由组合定律及其

7、验证 孟德尔通过杂交试验得到的。3. 基因互作的遗传分析（1）等位基因的相互作用：完全显性、不完全显性、超显性、镶嵌显性（2）非等位基因的相互作用：互补作用、积加作用、重叠作用、显性上位性作用、隐性上位性作用、抑制作用4 环境影响和基因的表型效应（1）外界环境条件与性状表现 （2）个体发育与性状表现 （3）表形模写：表型是基因型和环境相互作用的结果。这就是说，表型受两类因子控制：基因型遗传；环境。第四章 遗传的基本规律1 遗传的染色体学说：遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，否则各种性状的数目

8、(基因对数)就不能超过细胞内染色体对数。2 连锁和交换的遗传机制：杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。 连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。 完全连锁 (complete linkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。 不完全连锁 (incomplete linkage)：指连锁基因的杂种F1

9、不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。 3连锁遗传在观赏植物上的应用第五章 数量性状的遗传1数量性状的基本特征杂种后代的数量性状表现连续分布；杂种后代的数量性状对环境条件反应敏感；杂种后代的数量性状的表现也受遗传的影响；除上述特征外，还表现其他一些情况：若干性状表现趋中变异、有超亲类型出现、有些经济性状表现退化现象。2数量性状的遗传分析数量性状的微效多基因假说：每个数量性状是由许多基因共同作用的结果，其中每个基因的单独作用较小，与环境影响造成的表性差异差不多大小，因此，各种基因型所表现的差异就成为连续的数量了。3分析数量性状的基本统计方法（1）平均数：平均数是某一性状的几个观察数的平均值

10、。（2）方差: 通常用变数跟平均数的偏差的平均方和”来表示变异程度。这个数值在统计学上叫做方差(variance)。（3）标准误：平均数的方差的平方根叫做标准误（S） 4 遗传变异和遗传力（1）遗传变异遗传变异来自分离中的基因以及它们跟其它基因的相互作用。遗传变异是总的表型变异的一部分，表型变异的其余部分是环境变异。环境变异是有环境对基因型的作用造成的。因方差可用来测量变异的程度，所以各种变异可用方差来表示。表型变异用表型方差（VP）表示，遗传变异用遗传方差（VG）表示，环境变异用环境方差（VE）表示。用公式表示为：VP=VG+VE （2）遗传力;由于亲本和杂种一代的基因型是一致的，所以这三类

11、群体中出现的变异应是环境变异，所以遗传力的公式可写成如下： 其中： 或 第六章 细胞质遗传1母性影响(maternal effect)正反交情况下，子代某些性状相同于雌性亲本，其中由于母体中核基因的某些产物积累在卵母细胞的细胞质中，使子代表型不由自身的基因型所决定而出现与母体表型相同的遗传现象。 2细胞质遗传细胞质遗传的主要特点：正交与反交结果不同；F1通常只表现母性性状；两亲本杂交后代自交或与亲代回交不呈现一定比例的分离；遗传方式是非孟德尔的；不能在某一特定染色体上找到相应基因的位点。细胞质遗传现象的出现是由于细胞质中存在自主性遗传物质（独立性、连续性、稳定性）。这些物质控制了细胞质的性状。

12、3雄性不育现象的遗传分析雄性不育系：雌蕊正常，花粉败育无正常功能；雌蕊接受正常花粉能结实的植株。 发生原因：外部环境影响；生理状况；基因控制。保持系(main-tainer)：有些植株给雄性不育系授粉，产生的后代继续为雄性不育系。其特点是：开花结实完全正常，能产生足够花粉。保持系核内的基因型也是纯合的隐性不育基因(ss)， 但它的细胞质内含有能育的细胞质基因F，也唯有这个细胞质基因使得保持系能育。雄性不育系必须依靠保持系才能产生雄性不育后代。经保持系反复回交传粉后，雄性不育系除育性外其它一切性状与保持系完全相同。 恢复系(Restorer)：有些植株给不育系授粉，能使雄性不育系产生雄性能育的后

13、代，我们称之为恢复系。恢复系内具有显性能育基因(SS或Ss)能正常开花结实，产生正常的花粉，用它给雄性不育系授粉，由于显型基因(S)的作用，使雄性不育株恢复雄性能育性。4细胞质遗传的物质基础第七章 遗传物质的改变1染色体结构的变异（1）染色体结构变异的产生是由于染色体断裂，断裂重接时发生差错造成的。这种情况常称为染色体畸变 （2）变异途径：染色体断裂后，断裂端可以沿下面三条途径中的一条发展。1)保持原状，不愈合，没有着丝粒的染色体片段最终消失。2)同一断裂的两个断裂端重新愈合或重建，回复到原来的染色体结构。3)某一断裂的一个或两个断裂端，可以跟另一断裂所产生的断裂端连接，引起非重建性愈合。2染

14、色体数量的变异染色体数目变异类型（1）整倍体:单倍体、二倍体、多倍体（2）非整倍体同源多倍体的特点：巨大性 生理生化代谢改变 减数分裂不正常（次级联会） 染色体随机分离比出现变化多倍体的诱发:自然诱发 人工诱发 秋水仙素诱发3基因突变概念：遗传性状飞跃式的间断的变异现象称为突变。广义的突变可以包括能改变表现型的任何遗传物质的改变，其中主要是染色体和基因的突变。狭义的突变一般是专指基因突变而言。基因突变的一般特征：（1）、突变的重复性（2）、突变的可逆性（3）、突变的多方向性（4）、突变的有害性和有利性（5）、突变的平行性（6）、大突变和微突变。基因突变的进化意义：只有基因突变才产生了新的等位基

15、因，成为自然选择的对象，成为生物进化的重要源泉，为生物进化以及新品种的创造提供了丰富资源。它也为遗传学工作者提供了一种比较基因状态的工作，只有通过这种比较，才能了解基因结构和功能的内幕。第八章 遗传的分子基础1遗传物质及其分子基础，遗传物质的基本特性，基因的现代概念，关于中心法则1944年，美国细菌学家 Osalwad Theodore Avery 发现基因是由脱氧核糖核酸即DNA 组成。这一发现应属于诺贝尔奖级的科学成果。基本特征：连续性、稳定性、自主性基因的现代概念：功能基因和调节基因、断裂基因、重叠基因、重复基因、假基因、移动基因中心法则：阐述生物世代、个体以及从遗传物质到性状的遗传信息

16、流向，即遗传信息在遗传物质复制、性状表现过程中的信息流向。2遗传信息的复制、复制的基本特点DNA的半保留复制、DNA复制的半不连续性3遗传信息的转录及mRNA的加工转录（transcription)是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4种rNTP（ATP、CTP、GTP、UTP）为原料，合成RNA的过程。4遗传密码、tRNA的结构及功能、蛋白质的生物合成。蛋白质的生物合成：以mRNA为模板，在核糖体上合成蛋白质的过程。5 高等植物生长发育的遗传调控6基因的分子进化第九章 花色的遗传1.花色的化学基础 花色(Flower color) ：按字面意思为：显花植物的整个生殖器

17、官的颜色。广义上讲：花色、应该是花叶所显示的整体颜色，但一般常用的意思比较狭窄，狭义：只限于花叶中发育成花瓣状部分所显示的颜色。 构成花色的基本物质-色素。参与花色的主要色素是属于类胡萝卜素(carotenoid) 、类黄酮(flavonoid)和花青素 。类胡萝卜素：又称质体色素，是胡萝卜素(carotene) 和胡萝卜醇(xanthophyll) 的总称。类黄酮类色素：是化学上以2-苯基色酮核为基础的一类物质的总称。颜色由浅黄至深黄。根据其氧化程度的不同可分为：黄酮醇、黄烷酮、查尔酮、橙酮等。黄酮和黄酮醇总称为花黄素。 2花色变异的机理易变基因：在一些花卉花朵中经常发生花色基因的突变，而且

18、回复突变的频率也很高，对这一部分能频繁来回突变的基因称为易变基因。3花色的遗传调控花色素合成的启动和终止完全由基因调控。色素在花瓣中的分布也是由基因决定的。助色素单独存在是无色的，但它与花青素同时存在时形成一种复合体，这种复合体呈蓝色，时产生蓝色花的重要原因。第十章 彩斑、花叶和嵌和体的遗传1植物体上的彩斑和条纹在花瓣或叶片上有不同色彩的条纹或斑点，是某些园林植物的重要特点，并构成它们观赏价值的主要组成部分。2 规则性彩斑的遗传规则性的花斑彩斑通常都是由稳定的基因控制的，因此规则彩斑都能在有性杂交过程中按照遗传的基本规律进行遗传传递。花斑：由花瓣基部的色斑组成一个界限分明的中央圆斑。 花眼：

19、花眼在离瓣花中是由花瓣基部的色斑组成，通常呈圆形或等边五角形，在合瓣花中也是由筒状花基部的色斑组成。3.不规则性彩斑的遗传造成不规则花斑现象的原因有以下几个方面：质体（叶绿体）的分离和缺失；易变基因的体细胞突变；位置效应；各种类型的染色体畸变；内层组织从嵌合体上分化出来；转座子移动机制；病毒感染花瓣不规则条纹和斑点的出现常常是因为控制基因色素形成的基因从等位基因的一种形式频繁地突变为另一种形式。 一个位于染色体常染色质区的基因，由于它处于正常位置上而具有正常的功能，但是一旦它被易位到另一个靠近异染色质的新的位置上时，它的功能就受到抑制。这种由于易位现象对基因造成的抑制作用可以形成彩斑。彩斑和染色体畸变：断裂·融合·桥的循环作用；环形染色体；粘型染色体；病毒杂锦斑；转座子作用有些不规则的花斑彩斑不是由于遗传物质的差异造成的，而是由于某些病毒感染引起的病态。这类彩斑可以用营养繁殖的方式加以保存，或用适当种类的病毒感染而传递给其它品种，然而这种性状的表现仍然是受基因控制的。有些不规则的花斑彩斑是由于转座子移动造成的。这类彩斑是极难控制的一类现象。4嵌和体的遗传嵌合体是遗传上不同的两种植物的组织机械的共存于一个生长点的植物。嵌合体类型：区分嵌合体；周缘嵌