《遗传学》实验指导

实验十数量性状的遗传分析一、实验目的学习统计分析数量性状遗传试验的数据，估算遗传率。二、实验原理数量性状受多基因控制，且各基因间的关系复杂，因此进行数量性状遗传分析时，往往从一对基因（如A，a）的遗传模型及其基因效应分析着手。现根据加性-显性遗传模型，假设纯合型AA和aa的加性效应值分别为d和-d，中亲值（m）为[d+（-d）]/2=0，由杂合体Aa的显性作用所引起的显性偏差为h，则其基因的作用效应可分解为：纯合型（AA和aa，其加性效应值分别为d和-d）加性效应等位基因间无显性（h=0）基因作用效应杂合型部分显性（-d﹤h﹤d）完全显性（h=d或h=-d）非加性效应超显性（h﹥d或h﹤-d）非等位基因间………上位性由于数量性状的表现是由基因型和环境两方面决定的，假定基因型与环境之间没有相关和互作，则群体的表现型方差（VP）应为基因型方差（VG）和环境方差（VE）之和：Vp=VG+VE基因型方差是由加性方差（Vd）、显性方差（Vh）和非等位基因间的上位性方差（Vi）所组成，故上式可进一步列为：VP=Vd+Vh+Vi+VE根据F2、B1（F1×P1）、B2（F1×P2）群体的方差组成分析为： VF2=D+H+VE上列二式相减，可求得VB1+VB2=D+H+2VEF2的基因加性方差为：Vd=D=2VF2-（VB1+VB2）式中D=Σd2，是各基因加性效应方差的总和；H=Σh2是各基因显性偏差方差的总和。根据上述群体方差的组成分析，可统计分析数量性状遗传试验的数据，并按公式估算遗传率。三、实验材料1.玉米果穗长度的遗传试验材料：将P1（PC-5，长果穗）、P2（2041，短果穗）及其杂种后代F1、F2、回交后代B1、B2于同年种植，收获后分别按世代测量记录果穗长度。2.水稻生育期、棉花纤维长度的遗传试验资料。四、实验仪器计算器、尺子。五、实验步骤1、基本参数的计算（1）计算各世代的平均数（）、方差（V）及标准差（S）将本实验所附已经分组整理的水稻生育期、棉花纤维长度次数表，按下列公式分别计算各世代的基本参数。平均数==或==V==或=S=式中x指个体值或指分组的各组值；f指分组的各组次数；N指所观察的个体数。（2）计算环境方差（VE）F2的环境方差一般可根据不同情况采用下列方法估算：VE=（VP1+VP2+VF1）或=（VP1+VP2）（适用于无F1数据）或=VF1（适用与异花授粉作物）2、遗传率的估算遗传率是指一个群体内某数量性状由于遗传原因引起的变异在表现变异中所占的比值。广义遗传率（）指基因型方差占表现型方差的比值；狭义遗传率（）指加性方差占表现型方差的比值。（1）广义遗传率（）=×100%=×100%=×100%如供试材料为异花授粉作物，可用下式估算：=×100%（2）狭义遗传率（）=×100%=×100%六、实验作业根据本实验测量各世代玉米果穗材料的长度或水稻生育期和棉花纤维长度的试验材料，分别估算该性状的广义遗传率、狭义遗传率。实验十一杂种优势现象的观察一、实验目的 通过实验增加杂种优势现象的感性认识并掌握杂种优势的评估方法二、实验原理杂种优势是指杂种一代(F1)在产量、品质、生活力、生长势、抗逆性和适应性等方面比其双亲及其子代优越的现象。杂种优势原理通常用显性学说和超显性学说解释，但这两者都不能完善地解释杂种优势原理。一般概括地说，杂种优势可能是由于双亲显性基因的互补、异质等位基因互作和非等位基因互作的单一作用，也可能是由于这些因素的综合作用。同时杂种优势也不是一、二个性状的突出优势，而是许多单位性状的优势的综合表现。形成杂种优势必须具备两个重要条件：第一，杂交亲本的基因型应高度纯合；第二，杂交亲本的遗传差异大，且能相互补充。评价杂种优势大小的指标有平均优势、超亲优势、竞争优势、显性势能等。三、实验材料玉米自交系，自交系之间的杂交种及对照种的穗。四、仪器用具尺子，托盘天平，计算器五、实验步骤以小组为单位，分别观察比较亲本、F1和对照相互之间在性状上的差异。分别调查上述群体的穗长、穗重，并将结果记录下来。根据调查结果，按照下述公式，分别计算F1代杂种优势的程度。平均优势：F1代均值与双亲均值的比较，用百分数表示。平均优势（%）=（F1-MP）/MP×100超亲优势：F1代均值同较好的一个亲本均值作比较所呈现出的优势。超亲优势（%）=（F1-HP）/HP超亲优势（%）=（F1-HP）/HP\#"0%"×100竞争优势：F1代同对照种比较所呈现出来的优势。竞争优势（%）=（F1-CK）/CK×100优势指数：F1代均值与双亲均值的比较，用比值形式表示。优势指数（IH）=F1/MP显性势能或相对优势：将一对杂合基因的显性效应h与一对纯合基因的加性效应d相比较，用以表示显性程度的相对大小。显性与优势是同一遗传现象的不同程度的表现。假定个体中所有各对显性（或隐性）基因的d大小相等，方向相同，同时假定所有对杂合基因的作用h也是大小相等，方向相同，则显性势能hp为：hp=[F1-（P1+P2）/2]/[（P1-P2）/2]hp＝＋0.05——＋0.5，无显性；hp＝＋0.6——＋0.95，无显性；hp＝＋0.96——＋1.05，无显性；hp>+1.06，hp<-1.06,正负超显性（优势）。六、实验作业根据观察和计算，说明杂种一代（F1）和其亲本在表现型上有什么不同，主要在哪些方面表现了优势。求平均优势，超亲优势，竞争优势，优势指数和显性势能。实验十二人类ABO血型检查一、实验目的了解基因座位（locus）和基因位点（site）的关系，基因突变、复等位基因、基因共显性概念及基因频率的分布。二、实验原理血液的组成是：血浆：优良溶剂，含蛋白质、葡萄糖、无机盐、代谢产物、O2、CO2血液红细胞：含血红蛋白，容易和O2和CO2结合血细胞白细胞：具免疫（淋巴细胞），吞噬机能血小板：止血，凝血血型：指红细胞上所含抗原的不同，应用抗原与抗体的反应，产生凝集与否，对血型进行判断：A型：红细胞上具有A抗原，能与特异性抗体A发生凝集反应，而不与B抗体发生凝集反应。B型：红细胞上具有B抗原，与特异性抗体B发生凝集反应，而不与A抗体发生凝集反应AB型：红细胞上具有A抗原和B抗原，既与抗体A发生凝集反应，也与抗体B发生凝集反应O型：红细胞上缺乏A抗原，也缺乏B抗原，均不与抗体A或抗体B发生凝集反应。三、实验材料参试人员的手指毛细管血液两滴四、仪器药品显微镜、载玻片、抗A、抗B、消毒药棉、70％乙醇、一次性采血针五、实验步骤1.在载玻片上划分两格，分别标明A与B，如下图：AB2.在A处滴加抗A标准血清一滴，在B处加抗B标准血清一滴；3.用70%酒精药棉消毒手指采血部位（一般为无名指末端），再用此药棉消毒一次性采血针；4.用采血针刺手指，挤出血液；5.一滴血液滴在加抗A血清处，另一滴血液滴在加抗B血清处；6.分别用采血针调匀，调匀一处血液后揩擦采血针，再调另一处；7.两分钟内肉眼观察反应结果，或用最低倍显微镜观察其凝聚的情况，反之可能产生假凝集现象。血型抗A试剂抗B试剂A＋－B－＋O－－AB＋＋＋：表示凝集反应；－：表示无凝集反应六、作业1.实验报告；2.表述全班ABO血型频率。实验十三同功酶遗传标记分析一、实验目的1．掌握聚丙烯酰胺凝胶电泳技术2．同工酶遗传标记的分析二、实验原理同工酶是一类由具有不同分子结构和大小但具有相同催化功能的酶。同工酶分子的多种形式是由基因决定的，也即同工酶是基因表达的直接产物。由同一基因座的不同等位基因编码的各种同工酶又称为等位酶，它们从分子水平上反映了等位基因的相对差异。因此，同工酶不仅是一种生理生化指标，而且也是一种可靠的遗传标记。在同工酶分析和鉴定中，电泳法是最为广泛应用，它能简便、快捷地分离某类酶的各同工酶组分，而不破坏酶的活力。电泳的支持介质——聚丙烯酰胺是目前最常用的。是由丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺在催化剂的作用下聚合成含酰胺基侧链的脂肪族长链，相邻的两个链通过甲叉桥交链起来，链纵横交错，形成三维网状结构。丙烯酰胺的单体和双体的聚合有两种类型，一种是化学聚合，常采用过硫酸胺——四甲基乙二胺（TEMED）催化系统。过硫酸胺是引发基团，供给游离氧基，TEMED是催化加速剂。另一种是光照聚合。常采用核黄素——TEMED催化系统。核黄素在光下形成无色基，TEMED放氧再氧化，产生自由基，从而引发聚合作用。制备丙烯酰胺凝胶时其凝胶的孔径由凝胶浓度（100毫升凝胶溶液中含有单体和交联剂总克数）决定。当采用垂直平板不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳体系时，一般上层是大孔径的浓缩胶（pH6.7），下层为小孔径的分离胶（pH8.9），电泳缓冲液为Tris－甘氨酸缓冲液（pH8.3）。在这种不连续系统里，存在着电荷效应，分子筛效应和浓缩效应。蛋白质（酶）按其电荷效应和分子筛效应而被分离在凝胶的不同位置上。用此凝胶板与酶反应底物进行催化反应，再用生物染料染色便形成肉眼可见各种酶带。酯酶同工酶谱带的差异，反映了基因产物的差异，据研究认为以萘乙酸酯为底物的同工酶属于羧基的酯酶类，为单体或二聚体的蛋白质。酯酶同工酶中也存在等位酶，表现出共显性的遗传特性。因此，酯酶同工酶可以作为孟德尔遗传的一种分子标记。本实验所用的材料为我省种植面积较大的水稻特优63的材料，其父母本和杂种F1酶带有差异。酶带的差异反映其基因型的差别。父本和母本有两条酶带上的差别，杂种F1是双亲这两条酶带的互补带。如图：负极父本母本F1正极水稻酯酶同工酶主要酶带三、实验材料水稻（OryzaSativa）：龙特浦A、明恢63，特优63（F1），F2四种植株群体的幼苗四、仪器用具电泳仪，电泳槽，离心机，冰箱，移液管五、药品试剂丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、Tris、甘氨酸、过硫酸铵、核黄素、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、HCl、蔗糖、乙醇、丙酮、维生素C、半胱氨酸、MgCl2、硫基乙醇、TEMED、溴酚兰、坚牢蓝RR、α~萘酯六、实验步骤（一）溶液配制样品提取液0.35M蔗糖、5mMvitc、3mM半胱氨酸、1mMMgCl2、5mM硫基乙酸、50mMTris。2.分离胶（A:B:C:D＝1:2:1:4）pH8.9A、甲液（100ml）三羟甲基氨基甲烷（Tris）36.6g四甲基乙二胺（TEMED）0.46ml1NHCl48ml（84ml浓HCl定容至1000ml成1NHCl）B、丙液（100ml）丙烯酰胺（Acr）28.0g甲叉双丙烯酰胺（Bis）0.753gC、蒸馏水D、0.28％过硫酸胺（现用现配）3.浓缩胶（a:b:c:d=1:2:1:4）a、乙液（100ml）pH6.7三羟甲基氨基甲烷（Tris）5.98g四甲基乙二胺（TEMED）0.46ml1NHCl48mlb、丁液（100ml）丙烯酰胺（Acr）10.0g甲叉双丙烯酰胺（Bis）2.5gc、戊液（100ml）核黄素4mgd、己液（100ml）蔗糖40g4.电泳缓冲液母液（pH8.3）1000mlTris6.0g甘氨酸28.8g用时稀释10倍5.前沿指示剂溴酚蓝1％6.磷酸缓冲液0.2MNa2HPO40.2MNaH2PO47.染色液（酯酶）磷酸缓冲液（pH6.4）90ml坚牢蓝RR0.1g1％α－萘酯10ml（以少许丙酮溶解后，用80％酒精配制）（二）操作步骤1.清洗：玻璃板、橡胶密封圈、电泳槽2.装板：将高、矮玻璃板各一片，矮板嵌入橡胶圈内圈，高板装在外圈3.装槽：将装好的玻璃各两组装到电泳槽上，两高玻璃板相对，两矮玻璃板朝外，旋紧螺丝，防止漏胶。4.封边：用滚烫的2％琼脂沿高玻璃板的底边灌注约0.5－1.0厘米。5.配灌分离胶：按溶液A:B:C:D＝1:2:1:4比例（胶浓度＝7.2％）配制分离胶，混合均匀，不要有气泡，沿着玻璃板壁缓缓倒入电泳槽上的玻璃板夹层里到一定的高度。6.隔氧：在上述分离胶上立即滴一层蒸馏水，隔绝空气，促进聚合。7.分离胶化学聚合：分离胶在28℃左右约30~40min可聚合，可透过玻璃看到胶与水之间出现界面时，表明凝胶已聚合好。8.配灌浓缩胶：分离胶聚合后，吸去上部的水分，按溶液a:b:c:d＝1:2:1:4比例（胶浓度＝3.1％），配制浓缩胶，混合均匀，灌入玻璃板夹层到顶部。9.制备加样口：将1mm厚的“样品梳子”（50个板品）插入浓缩胶溶液中。10.浓缩胶光照聚合：将灌制好的凝胶板置于自然光照条件下（或40W日光灯下）聚合1小时左右。直到界面出现乳白色，说明浓缩胶已聚合好。11.制备样品：取2厘米左右的水稻幼苗于0.5ml的Eppendorff管中，加入样品提液70~80ml，用捣样器捣烂后，离心后置冰箱备用，每组制备龙特浦A、明恢63、F1各5株样品，F2样品85株。（制备的每个样品插于塑料泡沫内）。12.加样：将浓缩胶上端的“样品梳”小心取出（若样品孔中有多余水份，用注射针吸干），每一样品孔，按顺序用移液枪加入15μl的上述制备的样品。13.稳压稳流电泳：在电泳槽的内层（正极）和外槽（负极）应加入Tris－甘氨酸电泳缓冲液（母液稀释10倍），负极方向的电泳缓冲液量应超过其玻璃板（矮板），电泳槽的正负极与电泳仪的正负极要对应连接。插上电源，调整电压到220v，并使之处于稳流状态。在电泳槽的负极处滴两滴1％溴酚兰，作为电泳的前沿指示剂。待前沿指示剂离凝胶板底部1厘米时，停止电泳，即调整电压到0点，关掉电源开关，取下电泳槽的电极连线。14.卸凝胶板：倒去电泳槽中的电泳缓冲液，旋松螺丝，卸下两组玻璃凝胶板，去掉橡胶密封。15.剥离分离板：轻轻撬开每组玻璃凝胶板的高低两片玻璃，去除凝胶板中的上部浓缩胶和底部的封边琼脂。小心剥离分离胶于染色缸中，或将带分离胶玻璃板浸泡于清水中，利用水的浮力剥离分离胶。然后再将凝胶小心滑入染色缸中。16.染色：将0.2M磷酸缓冲液（pH6.4）90ml和1％α－萘酯10ml倒入染色缸中。37℃轻轻振荡，让分离胶与底物充分接触起酶促反应，10分钟后加入生物染色剂坚牢蓝RR100mg，继续振荡，直到酶带清晰为止（染色不要过长）。17.观察纪录：染色好的凝胶倒去染色液，用清水洗3~4遍，置于透光箱上观察酯酶同工酶的酶带，及其变化情况。六、作业绘出各种样品中酯酶同工酶谱，并说明酶谱差异；分析F2酯酶同工酶标记的遗传分布及其规律。实验十四人类性状的遗传分析一、实验目的人类是随机交配的群体，其性状的表现反映出群体的遗传组成，从群体性状的遗传分析，可以了解不同种族（民族）的基因频率和基因型频率。以期了解控制不同性状的基因的分布情况。二、实验原理人类性状的遗传可以区分为两大类：(1)单对基因遗传：单对基因遗传是指某一性状的表現，是由一对基因所決定。(2)多对基因遗传。多对基因遗传是指某一性状的表現，是由二对或二对以上的基因所決定。人类的ABO血型是单对基因遗传，不过控制血型的基因則有三种：IA、IB及i，其中IA和IB分別对i为性。例如基因型为IAIA或IAi者，血型为A型；IBIB或IBi者为B型；而ii者为O型。特別一提的是IA和IB都为显性，所以基因型为IAIB者，血型为AB型。人类的身高、体重或皮肤色泽的深浅，则是多对基因遗传。例如皮肤的色泽是由两对基因(A，a和B，b)所控制，显性基因A和B会使皮肤內黑色素的量增加，二者的影响相同且可以累加，因此其显性基因越多的