西北大学《遗传学》课件-第5章孟德尔定律-双杂交

第5章孟德尔定律-双杂交西北大学《遗传学》双杂交：自由组合（独立分配）规律孟德尔以豌豆为材料，选用具有两对相对性状差异的纯合亲本进行杂交，研究两对相对性状的遗传后提出:独立分配规律(自由组合规律)。一、两对相对性状的遗传㈠、试验结果：P黄色子叶、圆粒×

绿色子叶、皱粒↓F1黄色子叶、圆粒15株自交结556粒种子↓F2

种子黄、圆黄、皱绿、圆绿、皱总数实得粒数31510110832556理论比例9：3

：3

：116理论粒数312.75104.25104.2534.75556在两对相对性状遗传时：F1出现显性性状；F2会出现4种表型：2

种亲本型＋

2

种新的重组型（两者成一定比例）。㈡、结果分析:先按一对相对性状杂交的试验结果分析：黄∶绿=(315+101)∶(108+32)=416∶140=2.97∶1≈3∶1圆∶皱=(315+108)∶(101+32)=423∶133=3.18∶1≈3∶1∴

两对性状是独立互不干扰地遗传给子代

每对性状的F2分离符合3∶1比例；F2出现两种重组型个体

说明控制两对性状的基因在从F1遗传给F2时，是自由组合的。按概率定律，两个独立事件同时出现的概率是分别出现概率的乘积：黄、圆3/4×3/4

=

9/16黄、皱3/4×1/4

=

3/16绿、圆1/4×3/4

=

3/16绿、皱1/4×1/4

=

1/16(3∶1)2=

9∶3∶3∶1黄、圆黄、皱绿、圆绿、皱总数实得数(O) 31510110832556按理论比例粒数(E)

312.75104.25104.2534.75556差数(O-E) 2.25-3.753.75-2.25

0.511634.35(

2.25)22.252

...

312.752(O

E)2x

EDf=k-1=4-1=30.05,3

x2

0.5116

x2

7.81∴差异不显著，即符合9∶3∶3∶1理论比例。P39二、独立分配现象的解释独立分配规律的基本要点：控制两对不同性状的两对等位基因在配子形成过程中，这一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合互不干扰，各自独立分配到配子中去。以基因符号表示(从遗传角度考虑）：F2

群体共有9种基因型，其中：4种基因型为纯合体；1种基因型的两对基因均为杂合体，与F1一样；4种基因型中的一对基因纯合，另一对基因杂合。F2

群体中有4种表现型，因为Y对y显性，R对r显性。可按上图把F2

基因型和表现型归类：表现型基因型基因型比例表现型比例Y_R_黄、圆YYRRYyRRYYRrYyRr12249Y_rr黄、皱YYrrYyrr123yyR_绿、圆yyRRyyRr123yyrr绿、皱yyrr11细胞学基础：Y-y是一对等位基因，位于这一对同源染色体上；R-r是一对等位基因，位于另一对同源染色体上。F1的基因型必然是YyRr，在孢母细胞进行分裂时，可以形成4种孢子：YR Yr yR yr配子比例1

：

1

：

1

：

1表型比例9

：

3

：

3

：

1独立分配规律的实质：控制这两对性状的两对等位基因，分别位于不同的同源染色体上。在减数分裂形成配子时，每对同源染色体上的每一对等位基因发生分离，而位于非同源染色体上的基因之间可以自由组合。F1黄圆(YyRr)×双隐性亲本yyrr↓↓GYR YryRyr yr基因型YyRr YyrryyRryyrr表现型黄、圆 黄、皱绿、圆绿、皱表现型比例1：1：1：1<=理论FtF1为♀31272626<=测交结果F1为♂24222526<=测交结果理论与实际结果一致，x2测验，P>5%，符合理论比例。三、独立分配规律的验证(一)测交法㈡、自交法按照分离和独立分配规律的理论判断：©

纯合基因型的F2植株有4/16(YYRR、yyRR、YYrr、yyrr)经自交

F3，性状不分离；©

一对基因杂合的F2植株有8/16(YyRR、YYRr、yyRr、Yyrr)经自交

F3，一对性状分离(3：1)，另一对性状稳定；©

二对基因杂合的F2植株有4/16(YyRr)经自交

F3，二对性状均分离(9∶3∶3∶1)。孟德尔试验结果：株数理论比例F2基因型自交形成F3表现型381/16YYRR黄圆，不分离281/16YYrr黄皱，不分离351/16yyRR绿圆，不分离301/16yyrr绿皱，不分离652/16YyRR圆粒，子叶色3:1分离682/16Yyrr皱粒，子叶色3:1分离602/16YYRr黄子叶，子粒形状3:1分离672/16yyRr绿子叶，子粒形状3:1分离1384/16YyRr两对性状均分离，呈9:3:3:1分离T=529株F2植株群体中（按表现型归类，则）Y_R_ Y_rryyR_yyrr总计3019610230529四、多对基因的遗传当具有3对不同性状的植株杂交时，只要决定3对性状遗传的基因分别载在3对非同源染色体上，它们的遗传仍符合独立分配规律。例如：P黄、圆、红

×YYRRCC ↓绿、皱、白yyrrccF1黄、圆、红YyRrCc

完全显性23=8F1配子类型(YRC、YrC、YRc、yRC、yrC、Yrc、yRc、yrc)F2组合43=

64

雌雄配子间随机结合F2基因型33=

27F2表现型23=

8

27:9:9:9:3:3:3:1为了方便起见，复杂的基因组合也可以先将各对基因杂种的分离比例分解开，而后按同时发生事件的机率进行综合。例如：3对基因的F1自交相当于(YyRrCc)3=(Yy×Yy)(Rr×Rr)(Cc×Cc)单基因杂交；每一单基因杂种的F2均按3:1比例分离。所以3对相对性状遗传的F2表现型的分离比例是(3:1)3=

27:9:9:9:3:3:3:1。如有n对独立基因，则F2表现型比例应按(3:1)n展开。试验结果是否符合3:1、1:1、9:3:3:1、1:1:1:1等比例均应进行x2

测验。五、独立分配规律的应用㈠、理论上：独立分配规律是在分离规律基础上，进一步揭示多对基因之间自由组合的关系

解释了不同基因的独立分配是自然界生物发生变异的重要来源。1.进一步说明生物界发生变异的原因之一，是多对基因之间的自由组合；例如：按照独立分配规律，在显性作用完全的条件下：亲本之间2对基因差异F222

=

4

表现型4对基因差异F224

=16

表现型20对基因差异F2220

=

1048576

表现型至于基因型就更加复杂了。2.生物中丰富的变异类型，有利于广泛适应不同的自然条件，有利于生物进化。按照独立分配规律，在显性作用完全的条件下，亲本间有2对基因差异时，F2有22

=4种表现型：4对基因差异时，F2有24

=

16种表现型㈡、实践上：1．分离规律的应用完全适应于独立分配规律，且独立分配规律更具有指导意义；2．在杂交育种工作中，有利于有目的地组合双亲优良性状，并可预测杂交后代中出现的优良组合及大致比例，以便确定育种工作的规模。例如：水稻P有芒抗病(AARR)×无芒感病(aarr)↓有芒抗病AaRr↓F1F2 2/16

aaRr

与 1/16

aaRR为无芒抗病其中aaRR纯合型占无芒抗病株总数的1/3，在F3中不再分离。如F3要获得10个稳定遗传的无芒抗病株(aaRR)，则在F2至少选择30株以上无芒抗病株(aaRR、aaRr)，供F3株系鉴定。孟德尔定律的应用The

Punnet

square

method（棋盘法）Basic

conceptThe

fork-line

method（分枝法）Easyto

analyzeThe

probabilitymethod（概率方法）More

efficient28Punnett

SquarevisualsummaryofacrossAsimplewayofvisualizingtheresultofthesegregationandrandomunionofallelesduringgamete

formationand

fertilizationGoodforfew

genes29Forked-line

methodorganizedviewofallpossible

outcomesintercrosstestcross30Theprobability

methodsmultihybridcross,

quickerRulesof

probabilityTheruleof

multiplicationf(P)*f(P)=1/2*1/2=1/4theruleof

additionf

(heterozygote)=1/4+1/4=1/2f

(homozygote)=1/4+/1/4=1/2f(dominant

phenotype)=1/4+1/2=3/4孟德尔在豌豆遗传试验中已认识到3:1、1:1等分离比例都必须在子代个体数较多的条件下才比较接近。在20世纪初人们才认识到概率原理在遗传研究中的重要性和必要性。遗传学数据的统计处理㈠、概率的概念：指一定事件总体中某一事件出现的机率。F1红花 Cc当F1植株的花粉母细胞进行减数分裂时，C与c基因分配到每个雄配子的机会是均等的，即所形成的雄配子总体中带有C或c基因的雄配子概率各为1/2。遗传研究中可通过概率来推算遗传比率，从而分析和判断该比率发生的真实性和可靠性。一、概率原理(二)概率的基本定理在遗传学研究的应用中，主要根据概率的两个基本定理，即乘法定理。两个独立事件同时发生的概率等于各个事件发生概率的乘积。例如：豌豆黄子叶、圆粒r

绿子叶、皱粒

YyRr由于这两对性状是受两对独立基因的控制，属于独立事件。Y

或y、R

或r进入一个配子的概率均为1/2

两个非等位基因同时进入某一配子的概率则是各基因概率的乘积

(1/2)2=1/4。F1中杂合基因(YyRr)对数n

=

2，故可形成2n

=

22

=

4

种配子。根据乘法定理，四个配子中的基因组合及其出现的概率是：YR=(1/2)2=1/4，

Yr=(1/2)2=1/4yR=(1/2)2=1/4，

yr=(1/2)2=1/42．加法定理两个互斥事件同时发生的概率是各个事件各自发生概率之和。互斥事件：是某一事件出现，另一事件即被排斥。例如：豌豆子叶颜色不是黄色就是绿色，二者只居其一。如求豌豆子叶黄色和绿色的概率，则为二者概率之和，即(1/2)＋(1/2)=

1同一配子中不可能同时存在具有互斥性质的等位基因，只可能存在非等位基因

形成YR、Yr、yR、yr四种配子，且其概率各为1/4，其雌雄配子受精后成为16种合子。通过受精所形成的组合彼此是互斥事件

各雌雄配子受精结合为一种基因型的合子后，它就不可能再同时形成为另一种基因型的合子。根据上述概率的两个定理，可将豌豆杂种YyRr的雌雄配子发生概率、通过受精的随机结合所形成的合子基因型及其概率表示为：∴同一配子中具有互斥性质的等位基因不可能同时存在，只可能存在非等位基因

形成了YR、Yr、yR、yr四种配子，且其概率各为（1/4）。雌雄配子受精

结合成16种合子，各个雌配子和雄配子受精结合为一种基因型的合子后，就不可能再同时形成为另一种基因型的合子。即通过受精形成的组合彼此是互斥事件。可把上述F2群体表现型和基因型进一步归纳成下表4-6。38Theprobability

methodsmultihybridcross,

quicker39遗传学假设的计算及检验Q:Istheflowercolor

aMendelian

trait?Q:Onegene,two

gene,environment?Statistic

testGoodnessof

fit

2

test二

、

2

测验(Chi平方测验)由于各种因素的干扰，遗传学试验实际获得的各项数值与其理论上按概率估算的期望数值常具有一定的偏差。两者之间出现的偏差

属于试验误差造成？还是遗传因素造成的内在本质的差异？通常可用X

2测验进行判断。对于计数资料，通常先计算衡量差异大小的统计量X

2

，根据X

2

值查知误表概率的大小

可判断偏差的性质，这种检验方法叫做X

2

测验。X

2

测验基本公式：

(O

E

)2

2

E（注：O是实测值，E是理论值）

X

2实际是平均偏差平方的总和X

2测验是一种可以检验遗传学假设的预期数是否与实验数据相符的简单方法。

2Rejection

regionDegreesof

freedomdf=3-1

=2Critical

value5%–

22,0.05=

5.991Conclusion–

2=0.776<

22,

0.05符合孟德尔定律在遗传学实验中P值常以5%（0.05）为标准，P>0.05说明“差异不显著”，P<0.05说明“差异显著”；如果P<0.01说明“差异极显著”。由表4－7求得x2=0.47，df=3，查表4－8即得P值为0.90―0.99之间，说明实际值与理论值差异发生的概率在90%以上，因而样本的表现型比例符合9：3：3：1。x2测验法不能用于百分比，如果遇到百分比应根据总数把他们化成频数，然后计算差数.例如，在一个实验中得到雌果蝇44%，雄果蝇56%，总数是50只，现在要测验一下这个实际数值与理论数值是否相符，这就需要首先把百分比根据总数化成频数，即:50×44%=

22只 50×56%

=28只然后按照x2测验公式求x2值。54人类中的孟德尔遗传分析地中海贫血病镰状细胞性贫血病囊性纤维化苯丙酮尿症白化病46Pedigrees