第一章园林植物遗传学基础

1、 上篇上篇 园林植物遗传学园林植物遗传学 第一章 园林植物遗传学基础 第二章 花的发育 第三章 花色遗传 第四章 彩斑遗传 第五章 花径与重瓣性遗传 第六章 株型遗传 第七章 抗性遗传第一章第一章 园林植物遗传学基础园林植物遗传学基础第一节第一节 细胞学基础细胞学基础 一、细胞的构造一、细胞的构造 （一）、一）、细胞膜细胞膜 主要功能是主动而有选择地通透某些物质，同主要功能是主动而有选择地通透某些物质，同时是生化反应的重要场所。时是生化反应的重要场所。 （二）、（二）、细胞质细胞质 细胞质中线粒体、质体、核糖体等细胞器具有细胞质中线粒体、质体、核糖体等细胞器具有重要的遗传功能。重要的遗传功能。

2、 （三）、三）、细胞核细胞核 细胞核是遗传物质集聚的主要场所，核内染色细胞核是遗传物质集聚的主要场所，核内染色体是遗传物质的主要载体。体是遗传物质的主要载体。 染色质：在尚未分裂的核中，能被碱性染料染染色质：在尚未分裂的核中，能被碱性染料染色的、纤丝状的网状物质。色的、纤丝状的网状物质。 染色体：在细胞分裂中，染色质卷缩成为一定染色体：在细胞分裂中，染色质卷缩成为一定数目和形态的结构。数目和形态的结构。 染色质和染色体是同一物质在细胞分裂过程中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。所表现的不同形态。二、染色体形态结构和数目二、染色体形态结构和数目 （一）、染色体形态（一）、

3、染色体形态 在细胞分裂中期，一个完整的染色体包括以下几部分在细胞分裂中期，一个完整的染色体包括以下几部分 随随 体体 次缢痕次缢痕 长长 臂臂 短短 臂臂 主缢痕主缢痕 着丝点着丝点 根据着丝点位置的不同，可分为中部（根据着丝点位置的不同，可分为中部（M M）、近中）、近中（SMSM）、近端（）、近端（STST）和端部（）和端部（T T）着丝点染色体。）着丝点染色体。 着丝点着生的位置不同，在细胞分裂后期，染色体着丝点着生的位置不同，在细胞分裂后期，染色体可形成可形成V V形、形、L L形、棒状、粒状等不同形态。形、棒状、粒状等不同形态。 （二）、染色体结构二）、染色体结构 染色体在细胞分裂间

4、期呈纤丝状结构。染色质染色体在细胞分裂间期呈纤丝状结构。染色质丝由丝由DNADNA长链按一定距离盘绕在组蛋白小体上构成。长链按一定距离盘绕在组蛋白小体上构成。 细胞分裂期间，染色质丝开始反复的螺旋化折叠，细胞分裂期间，染色质丝开始反复的螺旋化折叠，到细胞分裂中期缩到最粗最短。到细胞分裂中期缩到最粗最短。 染色体的化学组成: DNA （1） 染色体 PROTEIN(1.52.5) 组蛋白(1) RNA(0.05) 非组蛋白(0.51.5) （三）、染色体数目三）、染色体数目 各种生物染色体数都是恒定的，在体细胞中成双，各种生物染色体数都是恒定的，在体细胞中成双，性细胞（配子）中成单，分别用性细胞

5、（配子）中成单，分别用2n2n和和n n表示。表示。 形态、结构相同、遗传功能相似的成对染色体称同形态、结构相同、遗传功能相似的成对染色体称同源染色体，否则为非同源染色体。源染色体，否则为非同源染色体。 确定染色体的数目和形态核（组）型分析，对确定染色体的数目和形态核（组）型分析，对于鉴定系统发育过程中物种间的亲缘关系、植物近缘类于鉴定系统发育过程中物种间的亲缘关系、植物近缘类型的分类等常具有重要意义。型的分类等常具有重要意义。 三、细胞分裂三、细胞分裂 （一）、有丝分裂一）、有丝分裂 有丝分裂是体细胞最主要的分裂方式。有丝分裂是体细胞最主要的分裂方式。 1.间期间期 是细胞分裂的准备阶段，染

6、色体进行复制。是细胞分裂的准备阶段，染色体进行复制。 2.前期前期 核仁核膜开始模糊，染色质丝逐渐收缩。核仁核膜开始模糊，染色质丝逐渐收缩。 3.中期中期 核仁核膜消失，纺锤体清晰可见，染色体缩到最粗最短。核仁核膜消失，纺锤体清晰可见，染色体缩到最粗最短。 4.后期后期 每个染色体的着丝点分裂为二，同一染色体的二条染色单每个染色体的着丝点分裂为二，同一染色体的二条染色单体随着纺锤丝的收缩分别移向两极。体随着纺锤丝的收缩分别移向两极。 5.末期末期 染色体又变得松散细长，在两极围绕染色体出现新的核膜染色体又变得松散细长，在两极围绕染色体出现新的核膜核仁，接着细胞质分裂，形成二个子细胞，进入下一轮

7、间期状态。核仁，接着细胞质分裂，形成二个子细胞，进入下一轮间期状态。 （二）、减数分裂二）、减数分裂 减数分裂是性母细胞成熟形成配子时发生的一种减数分裂是性母细胞成熟形成配子时发生的一种特殊的有丝分裂。整个减数分裂过程包括两次分裂，特殊的有丝分裂。整个减数分裂过程包括两次分裂，分裂结束后形成四个染色体数目减半的子细胞。分裂结束后形成四个染色体数目减半的子细胞。 第一次分裂（第一次分裂（I I）：）： 1.1.前期前期I I：又可分为以下：又可分为以下5 5个时期：个时期： （1 1）细线期：核内染色体细长如线。染色体已复制，但着）细线期：核内染色体细长如线。染色体已复制，但着丝点仍为一个。丝点

8、仍为一个。 （2 2）偶线期：各同源染色体分别配对，开始联会，联会）偶线期：各同源染色体分别配对，开始联会，联会的一对同源染色体叫二价体。的一对同源染色体叫二价体。 （3 3）粗线期：二价体逐渐缩短加粗，每二价体有四条染）粗线期：二价体逐渐缩短加粗，每二价体有四条染色单体，也称四合体。此时，二价体中相邻的两条非姊妹染色单体，也称四合体。此时，二价体中相邻的两条非姊妹染色单体会发生片断交换。色单体会发生片断交换。 （4 4）双线期：二价体继续缩短变粗，因非姊妹染色单体相互）双线期：二价体继续缩短变粗，因非姊妹染色单体相互排斥而松解，但有交叉相连。排斥而松解，但有交叉相连。 （5 5）终变期：染色

9、体变得最粗短，前期）终变期：染色体变得最粗短，前期I I终止。终止。 2.2.中期中期I I：核仁核膜消失，纺锤体出现，纺锤丝与：核仁核膜消失，纺锤体出现，纺锤丝与各染色体的着丝点相连。各染色体的着丝点相连。 3.3.后期后期I I：纺锤丝收缩，二价体的两条同源染色体：纺锤丝收缩，二价体的两条同源染色体被分别拉向两极，实现了被分别拉向两极，实现了2n2n数目的减半。数目的减半。 4.4.末期末期I I： 染色体到达两极后逐渐松散变细，形成染色体到达两极后逐渐松散变细，形成二个子细胞。叫二分体或二分孢子，稍后进入第二次分二个子细胞。叫二分体或二分孢子，稍后进入第二次分裂。裂。 第二次分裂（第二次

10、分裂（ ）：）： 与有丝分裂十分相似，也分前、中、后、末四个与有丝分裂十分相似，也分前、中、后、末四个时期，最终形成四个子细胞，叫四分体或四分孢子。时期，最终形成四个子细胞，叫四分体或四分孢子。 染色体周史孢子体（孢子体（2n)配子体配子体(n)减数分裂减数分裂交配交配合子体合子体(2n)有丝分裂有丝分裂 （三）、有丝分裂与减数分裂的异同三）、有丝分裂与减数分裂的异同 有丝分裂有丝分裂 减数分裂减数分裂 体细胞分裂体细胞分裂 性母细胞分裂性母细胞分裂 不联会不联会 同源染色体同源染色体两两两联会两联会 一次分裂，形成二个子细胞一次分裂，形成二个子细胞 二次分裂，形成四个子细胞二次分裂，形成四个

11、子细胞 子细胞染色体数目不变子细胞染色体数目不变 子细胞染色体数减半子细胞染色体数减半 意义：意义： 维持个体的正常生长发育维持个体的正常生长发育 保证物种的连续性和稳定性保证物种的连续性和稳定性 确保无性繁殖下的遗传稳定性确保无性繁殖下的遗传稳定性 为变异提供丰富的物质基础为变异提供丰富的物质基础 第二节第二节 遗传变异和环境遗传变异和环境 一、遗传和变异 遗传（Heridity) 有性繁殖过程中亲代与子代以及子代不同个有性繁殖过程中亲代与子代以及子代不同个体之间的相似性。体之间的相似性。 变异（Variation) 同种生物亲代与子代间以及不同个体间的差同种生物亲代与子代间以及不同个体间的

12、差异称为变异。异称为变异。 二、遗传和环境 基因型（genotype） 指生物体遗传物质的总和，这些物质具有与特殊环境因素发生特殊反应的能力，使生物体具有发育成特定性状的潜在能力。 表现型（phynotype） 生物体的遗传物质在环境条件的作用下发育成具体的性状，称为表现型。个体发育个体发育表现型表现型基因型基因型外界环境条件作用外界环境条件作用（可能性、内因可能性、内因、本质、本质）（现实性、结果、（现实性、结果、现象）现象）（外因）（外因）表型模写表型模写 (phynocopy) ： 环境条件的改变所引起的表型变异与某些基环境条件的改变所引起的表型变异与某些基因引起的变化相似的现象，有时亦

13、称为饰变。因引起的变化相似的现象，有时亦称为饰变。 研究的意义?（1）何时出现？（2）如何出现？三、变异的类型三、变异的类型 1.1.遗传的变异遗传的变异 （1 1）基因的重组和互作）基因的重组和互作 （2 2）基因分子结构的改变）基因分子结构的改变 （3 3）染色体结构和数量的变化）染色体结构和数量的变化 （4 4）细胞质遗传物质的改变）细胞质遗传物质的改变 2.2.不遗传的变异不遗传的变异3. 如何区分和研究两类变异（1）环境条件一致；（2）遗传基础一致。第三节第三节 遗传的基本规律遗传的基本规律 一、分离定律 二、自由组合定律 三、连锁与交换一、分离定律（一）.史前遗传学的缺陷 没有充足

14、的现实依据 没有完整的理论体系 没有有效的实验手段 没有明确的数量关系（二）. 孟德尔的试验1. 孟德尔的选材 孟德尔所用的材料：-豌豆，菜豆，玉米，紫茉莉，水杨梅，山柳菊，毛蕊花，金鱼草，耧斗菜，鼠类，蜜蜂等 选择豌豆的理由 稳定的，可以区分的性状。 自花（闭花）授粉，没有外界花粉的污染；人工授粉也能结实。豌豆豌豆 2.显性性状（dominant character)和 隐性性状（recessive character) 具有一对相对性状的纯合亲本进行杂交,子一代为杂合体,相应的等位基因中其中一个对表现出的性状有明显影响.另一个则暂时不表现.表现出的那个亲本的性状为显性性状.未表现出来的性状

15、叫隐性性状 分离现象(segregation phenomenon)*颗粒假说(paticulate inberitance)：代表一对相对性状(如红花对白花)的遗传因子在同一个体内各别存在，而互不沾染，不相混合。 其它性状的实验 七对性状杂交图 七对性状统计表F2性状 性状 杂交的相对 性状F3性状显 形隐 性F2比例种子形状圆 皱圆5474圆1850皱2.96：1子叶颜色黄 绿黄6022黄2001绿3.01：1种皮颜色灰 白灰705灰204白3.15：1荚果形状饱满 不饱满饱满882饱满299不饱满2.95；1荚果颜色绿 黄绿428绿152黄2.85：1着花位置腋生 顶生腋生651腋生20

16、7顶生3.14：1株高高 矮高787高株277矮株2.84：1（三）. 孟德尔假说1. 1. 性状是由独立的遗传因子决定的；性状是由独立的遗传因子决定的；2. 2. 遗传因子在体细胞中成对存在，有显隐性关系；遗传因子在体细胞中成对存在，有显隐性关系；3. 3. 成对的遗传因子形成配子时分离，在性细胞中只成对的遗传因子形成配子时分离，在性细胞中只含含成对因子成对因子一个；一个；4. 4. 配子形成合子时机率均等。配子形成合子时机率均等。（四）（四）. 孟德尔假说中的重要概念孟德尔假说中的重要概念 基因型和表现型 显性基因和隐性基因 等位基因和非等位基因 纯合子与杂合子 回交和测交（五）（五）.

17、分离假说的验证分离假说的验证 *分离定律的实质 测交法 自交法 花粉测定法*孟德尔法则的普遍性（六）（六）. 分离律实现的条件分离律实现的条件1 二倍体2 减数分裂正常3 配子形成合子机率均等4 合子发育正常5 分析的群体足够大（七）（七）. 孟德尔的贡献孟德尔的贡献 1 1 统计关系统计关系 2 2 杂交试验杂交试验 3 3 因子假说因子假说二、自由组合定律二、自由组合定律（一）两对性状的自由组合（一）两对性状的自由组合（二）、自由组合定律二）、自由组合定律 孟德尔在分离定律的基础上，提出自由组合孟德尔在分离定律的基础上，提出自由组合假说，后称自由组合定律，其要点有：假说，后称自由组合定律，

18、其要点有： 1.1.不同对基因在遗传中，各自独立分配到配不同对基因在遗传中，各自独立分配到配子中去，并不因其它基因的存在而受到干扰。子中去，并不因其它基因的存在而受到干扰。 2.2.非同源染色体上的非等位基因进入同一配非同源染色体上的非等位基因进入同一配子时是自由组合的。子时是自由组合的。 3.3.雌雄配子的结合也是随机的。雌雄配子的结合也是随机的。（三）、自由组合现象的解释（三）、自由组合现象的解释 在独立遗传中，多对基因共同遗传形成配子时，成对基在独立遗传中，多对基因共同遗传形成配子时，成对基因彼此分离，不成对基因自由组合，形成比例相等的配子。因彼此分离，不成对基因自由组合，形成比例相等的

19、配子。（四）、自由组合定律的验证（四）、自由组合定律的验证 F1F1测交试验测交试验 YyRr yyrr yyrr 配子配子 YR Yr yR yr yrYR Yr yR yr yr三、连锁遗传定律三、连锁遗传定律 （一）、连锁遗传现象（一）、连锁遗传现象 1.1.相引组相引组 一亲本两性状显性，另一亲本两性状隐性的一亲本两性状显性，另一亲本两性状隐性的杂交组合叫相引组。杂交组合叫相引组。 P P 紫花长花粉（紫花长花粉（PPLLPPLL） 红花圆花粉（红花圆花粉（ppllppll） F1 F1 紫花长花粉（紫花长花粉（PpLlPpLl） F2 F2 紫长紫长P-L- P-L- 紫圆紫圆P-l

20、l P-ll 红长红长ppL- ppL- 红圆红圆ppll ppll 实际数实际数 4831 390 393 1338 4831 390 393 1338 比比 例例 0.69 0.06 0.06 0.190.69 0.06 0.06 0.19 理论数理论数 3910.5 1303.5 1303.5 434.53910.5 1303.5 1303.5 434.5 ( (按按9:3:3:1)9:3:3:1) 将上述试验的将上述试验的F2F2按一对相对性状归类：按一对相对性状归类： 紫：红紫：红(4831(4831390390）：）：(393(3931338)1338)33：1 1 长：圆长：圆(

21、4831(4831393393）：）：(390(3901338)1338)33：1 1 显隐性之比符合显隐性之比符合3 :13 :1，即符合分离定律，但与自，即符合分离定律，但与自由组合定律不符。由组合定律不符。 与理论数相比，在与理论数相比，在F2F2中表现亲本组合数多，新组中表现亲本组合数多，新组合数少的现象叫连锁遗传。合数少的现象叫连锁遗传。 2. 2.相斥组相斥组 两亲本各带一个显隐性性状的杂交组合叫相斥组两亲本各带一个显隐性性状的杂交组合叫相斥组 。 P P 紫花圆花粉（紫花圆花粉（PPllPPll） 红花长花粉（红花长花粉（ppLLppLL） F F1 1 紫花长花粉（紫花长花粉（

22、PpLlPpLl） F F2 2 紫长紫长P-L- P-L- 紫圆紫圆P-ll P-ll 红长红长ppL- ppL- 红圆红圆ppll ppll 实际数实际数 226 95 97 1 226 95 97 1 比比 例例 0.54 0.23 0.23 0.0020.54 0.23 0.23 0.002 理论数理论数 235.8 78.5 78.5 26.2235.8 78.5 78.5 26.2 ( (按按9:3:3:1)9:3:3:1)( (二二) )、连锁遗传的解释和验证、连锁遗传的解释和验证 1.1.连锁遗传现象的解释连锁遗传现象的解释 F2F2不符合自由组合定律，可能是不符合自由组合定律

23、，可能是F1F1形成的形成的四种配子比例不等四种配子比例不等。 2.2.连锁遗传的验证连锁遗传的验证 1.1.相引组相引组 2.2.相斥组相斥组 经测交试验，证实无论是相引组还是相斥组，经测交试验，证实无论是相引组还是相斥组，F1F1形成两种亲本型配子远多于两种新组合型配子。形成两种亲本型配子远多于两种新组合型配子。( (三三) )、连锁和交换的遗传机理、连锁和交换的遗传机理 1.1.完全连锁和不完全连锁完全连锁和不完全连锁 具有连锁关系的基因，就是位于同一染色体具有连锁关系的基因，就是位于同一染色体上的非等位基因。它们在减数分裂时，随染色体上的非等位基因。它们在减数分裂时，随染色体进入同一配

24、子。进入同一配子。 若若F2F2四种表现型中两种亲本类型多，两种重四种表现型中两种亲本类型多，两种重组类型少，叫组类型少，叫不完全连锁不完全连锁；若；若F2F2只有两种亲本表只有两种亲本表现型，则为现型，则为完全连锁完全连锁。 2.2.完全连锁遗传过程完全连锁遗传过程 P A B a b A B a b F1 A B a b F2 A B A B a b A B a b a b 比例 1 ： 2 ： 1 完全连锁非常罕见，一般情形都是不完全连锁。完全连锁非常罕见，一般情形都是不完全连锁。 3.3.交换与不完全连锁的形成交换与不完全连锁的形成 在不完全连锁中，重组型配子由染色体片段交在不完全连锁

25、中，重组型配子由染色体片段交换而来。除着丝点外，染色体任何片段都可发生换而来。除着丝点外，染色体任何片段都可发生交换。交换。 . .在连锁区段内的交换，即交换发生在两个在连锁区段内的交换，即交换发生在两个连锁基因间，产生亲型和重组型配子各占一半。连锁基因间，产生亲型和重组型配子各占一半。 . .在连锁区段外的交换，即发生的交换在连在连锁区段外的交换，即发生的交换在连锁基因区段外产生的配子全部是亲型的。锁基因区段外产生的配子全部是亲型的。 . .所以就整个来说，重组型配子必然低于所以就整个来说，重组型配子必然低于50%50%。( (四四) )、交换值及其作用、交换值及其作用 1.1.交换值的计算交换值的计算 重组型配子数所占百分比称为交换值或重组率。重组型配子数所占百分比称为交换