第三章孟德尔遗传.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 三 章,孟 德 尔 遗 传,论文,植物杂交实验,掌握重要的名词概念及常用符号,掌握分离规律和自由组合规律的实质及其与减数分裂中染色体行为的平行性,熟知统计学原理在遗传研究中的应用,本章重点,问题的提出?,杂交育种（遗传学的最初实践）的困难,1.育种人员无法预知杂种和后代的性状?,2.为何一些好的性状会消失?,第一节,分 离 规 律,孟德尔第一定律,一.,性状分离现象,性状(character),:生物体所表现的形态特征和生理特征。,单位性状(unit ),:生物的某个形态或生理特征。,相对性状(contrasting ),:同一单位性状的相对差异。,为什么选用豌豆为研究材料？,豌豆为严格的自花授粉植物，易于控制授粉保持杂交专一性,具有明显容易识别的相对性状；,生活周期相对较短,容易栽培管理,为后人提供了借鉴:,摩尔根：果蝇,德布吕克：噬菌体,人工杂交,P 红花CC白花cc 纯合体,配子 C c,F,1,红花Cc 杂合体,C c 1CC 红,F,2,C CC 红 Cc 红 2Cc 红,c Cc 红 cc 白 1cc 白,二、分离现象的解释,基因型,表现型,基因(gene),：控制生物性状的,“,遗传因子,”,。,座位(locus),：基因在染色体上的位置。,等位基因(alleles):,位于同源染色体相同座位上，控 制同一相对性状不同表现的基因。,显性基因(dominant ),:,控制显性性状的基因。,隐性基因(recessive),:,控制隐性性状的基因。,显性性状:,杂种F,1,只表现的那个亲本的性状。,隐性性状,:,杂种不表现，纯合才表现的另一亲本,的性状。,表现型,(phenotype),:,指生物体所表现的性状。,基因型,(genotype),:,指生物体的基因组合。,纯合体(homozygote),:,成对基因是相同的个体。同质结合,杂合体(heterozygote),:,成对基因是不同的个体。异质结合,P,亲代(parental generation,),F,1,杂种第一代(first filial generation),F,2,杂种第二代(second filial generation),杂交(cross),自交(selfing cross),母本(femail),父本(mail),三.,基因分离规律实质,在配子形成时，等位基因彼此分离，互不干扰。,四.基因分离规律的验证,1.,测交法,(test cross),测交,：被测个体与隐性纯合亲本的交配。,例 Cccc F,t,Cc 红:cc 白=1:1,CCcc F,t,Cc 红,测交后代(Ft)性状表现,分离,，,则被测个体为,杂合体,测交后代(Ft)性状,不表现分离,，,则被测个体为,纯合体,2.自交法（,自花授粉或同株异花授粉,）,P CC cc,F,1,Cc,F,2,1CC 2Cc 1cc,F,3,4CC 2CC 4Cc 2cc 4cc,F,4,16CC 8CC 4CC 8Cc 4cc 8cc 16cc,即根据下一代的性状表现，推测上一代的基因型,F,1,Wxwx Wx :wx =1:1,淀粉性质 直链 支链,2,2,显微镜下呈 蓝紫色 棕黄色,3.,F,1,花粉鉴定法,人类中的呈单基因分离模式的遗传病,人类的单基因遗传性状和遗传病约有4344种,依靠系谱发现法进行研究,显性基因的遗传：,多指、侏儒（先天性软骨发育不全）、花斑病等,多指畸形系谱,以色列的一个侏儒家族,Piebald spotting,a rare dominant,human phenotype,短指畸形的谱系,隐性基因的遗传：,白化、半乳糖血症、全色盲、早老症等,白化病的谱系,白化症 皮肤细胞中不能形成黑色素,Blue eyes are considered a recessive trait in,humans,although many genes influence eye color.,五.显性性状的表现,完全显性,：,杂合体与显性纯合体表现 一致。,金鱼草花色的遗传,P 红花(WW)白花(ww),F,1,粉红(Ww),F,2,1 红(WW):2 粉红(Ww):1白(ww),2.,不完全显性（半显性）：,杂合体表现显性纯合体和隐性纯合体的中间类型,马的毛色,白色DD,棕色dd,淡棕色Dd,3.,共显性,（,codomiance,）：两个成对的基因在杂合体中都显示作用，也称并显性。,Hb 碟型 Hb 镰刀型,A,S,例如 镰刀型贫血症,杂合体的红细胞,4.,镶嵌显性,（,mosaic domiance,）：双亲的性状在,F1,的同一个体不同部位表现出来，形成镶嵌图式的现象。,例如 异色瓢虫的色斑遗传,六.显性性状与环境的关系,表现型=基因型+环境,例 兔子脂肪颜色 Y白色 y黄色,Y:产生黄色素分解酶。,y:不能产生黄色素分解酶,故不能破坏食物中的黄色素。,若食物不含黄色素则yy个体脂肪表现白色。,通常，表现型主要由基因型决定。在杂合体中显性基因能够决定性状表现，不是由于它对隐性基因的抑制作用，而是取决于它们的基因产物功能,因此，一个基因的显隐性取决于它们各自的作用性质，取决于它们能否控制某个酶的合成,2.环境条件对显隐性关系的影响：,温度的影响：,辣椒 朝上朝下 F,1,先朝上 后朝下,（与气温变化有关）,温敏基因C,在一些动物中导致身体较温暖皮肤的绝大部分减少或不合成黑色素，在较低温的部分如身体的端部可以合成黑色素。,性别的影响：,食物的影响：,显性转换,：显性在不同条件下发生转换。,3.外显率,：,在特定的环境中，某一基因型（常指杂合体）显示出预期表型的频率,例如 人的蓝色巩膜对正常巩膜基因显性,统计100个杂合体，发现有90人表现蓝色巩膜,因此，蓝色巩膜的外显率为0.9,如果 100人都为蓝色巩膜，外显率为1，称,完全外显,若外显率小于1称,不完全外显,4.表现度,：,是一定的基因型在某一个体的 表现型上所表现的程度。,例如：多指由显性基因控制，带有突变基因的人都会出现多指，但变异程度不同,5.复等位基因（,multiple alleles,）,同源染色体相同位点上存在的3个或3个以上的等位基因,例如 人的ABO血型,血型 基因型,O i i,A I,A,I,A,I,A,i,B I,B,I,B,I,B,i,AB I,A,I,B,注意1：在二倍体生物中，单个个体是否能具有复等位基因的多个成员？,注意2：复等位基因在自然界广泛存在。它存在于同种生物群体的不同个体中，丰富了生物的遗传多样性,每个个体最多只能具有复等位基因的两个成员,1904年，法国Cuenot发现小鼠黄色皮色不能稳定遗传,6.致死基因（,lethal alleles,）,黄色,黄色,1 黑色,2 黄色,黑色是隐性纯合体！,1 黑色,1 黄色,黄色是杂合体！,AaAa,1AA 2Aa 1aa,死亡 黄鼠 黑鼠,黄色是杂合体！,1 黑色,2 黄色,推测：纯合黄色个体在胚胎发育过程中死亡,致死基因（,lethal alleles,）,当其发挥作用时导致生物体死亡的基因 显性致死基因：在杂合时就可致死 隐性致死基因：隐性纯合时致死,黄鼠是属于显性致死还是隐性致死？,思考：分离规律的应用？,1.分离定律的理论意义,阐明控制生物性状的遗传物质以,基因,为单位存在。,2.分离定律在农业实践中的应用,（1）鉴定良种的基因型纯合度。,（2）在杂交育种中确定选择优良个体的世代。,（3）在育种过程中重视表现型和基因型的区别。,阐明生物杂交产生分离的原理，指出,纯合体稳定遗传,，,杂合体有性繁殖子代表现分离,小结,分离规律的实质；在配子形成时，成对的基因彼此分离，互不干扰。,表现型=基因型+环境,显性不总是完全的，可以是不完全和共显性的。,检测某个体是否纯合体可用测交或自交。,第二节 基因的自由组合定律,孟德尔第二定律,一.两对相对性状的杂交试验,圆粒:皱粒=(315+108),:(101+32)=3.18:1,黄色:绿色=(315+101):(108+32)=2.97:1,试验结果,F,1,表现显性性状且不受杂交组合的影响。,每对性状不因另一性状的存在而改变其分离规律，即显:隐=3:1。,不同性状自由组合，F,2,分离比例9:3:3:1（双显:单显单隐:单显单隐:双隐）。,二.基因独立分配规律的实质,形成配子时,同源染色体上的,等位基因发生分离；,非同源染色体上的,非等位基因自由组合。,解释,P R R y y r r Y Y,配子 Ry r Y,F1 R r Y y,F2,R,r,配子,Y RY 1,y Ry 1,Y rY 1,y ry 1,三.基因独立分配规律的验证,1.测交法,被测个体配子类型及比例,Ft个体表现类型及比例,？,2.自交法,四.多对相对性状杂种的遗传,1.棋盘格式分析(YyRrCc F,2),YRC YRc YrC yRC Yrc yRc yrC yrc,YRC,YRc,YrC,yRC,Yrc,yRc,yrC,yrc,配子随机组合将产生：,64 种组合,27 种基因型,8 种表现型(27:9:9:9:3:3:3:1),2.,F,1,杂合基因对数(n)与F,2,表现型、基因型等的关系,五.独立分配定律的应用,1.预测杂种后代产生遗传变异的种类,例如：按照独立分配定律，在显性完全的条件下，亲本间,有2对基因差异时，F2有2,2,4种表现型,有4对基因差异时，F2有2,4,16种表现型,有20对基因差异时，F2有2,20,1048576种表现型,因此，亲本间差异越大，其杂种产生的后代遗传变异类型越丰富，可为育种提供更多的选择,2.,判断亲本或杂种后代基因型和表现型及其比例,例：,设小麦红皮(R)对白皮(r)显性，高株(T)对矮株(t)显性，2对基因独立遗传。当以红皮矮株与红皮高株两类亲本杂交时，后代可出现4种表现型，请推导亲本基因型，子代基因型和表现型的比例。,解,：（1）由表型初步确定亲本基因型为,红皮矮株 R_tt 红皮高株R_T_,（2）由于杂交,后代可出现4种表现型,因此后代表型中红/白、高,/,矮均存在,（3）红红子代有红和白，则一定是RrRr,（4）矮高子代中出现高和矮，则高亲本为Tt,综上，可知亲本基因型为RrttRrTt,3确定杂交育种分离群体的规模,提示：F3稳定遗传的无芒病株基因型：aaRR,F2无芒病株基因型可能为aaRR或aaRr，,且F2中aaRR:aaRr=1:2,30,第三节 概率原理的应用,概率,一定事件总体中某一事件可能出现的机率。,1.概率定律,乘法定律,：,两个独立事件同时发生的概率等于各个事件概率之积。,P(AB)=P(A)P(B),独立事件,一个事件的出现与否不影响另一事件的出现与否。,例如,杂合体RrYy产生的配子RY的概率,p=1/21/2=1/4,加法定律,：,一,组互斥事件中任意一个或几个事件出现的概率是各个事件概率之和。,P(A+B)=P(A)+P(B),互斥事件,是,指在一次实验中，某一事件出现则另一事件即被排斥。,例如RrYy,对Rr来讲某配子要么是R，要么是r,对其后代来讲是RRYY就不可能是RrYy或其他,表现型为R_Y_的概率:,1/16RRYY+2/16RRYy+2/16RrYY+4/16RrYy=9/16,2,.,2,测验（,Chi,平方测验）,适合度测验,是,指比较,实验数据,与,理论假设,是否符合的假设测验。,观察统计的杂交后代中各种类型个体数与理论期望数往往有偏差。,偏差的原因：1.群体小而产生的机会偏差；,2.是遗传造成的本质差异。,O,E,E,公式中：,O,是实测值,E,是理论值,是总和的符号,自由度一般为子代分离类型的数目减1，若用,k,表示类型数，则,df,=,k,1。,查表 若 P 0.05 差异不显著 符合理论比例,P 0.05 差异显著 不符合理论比例,x,2,=0.55 0.05 差异不显著 符合 3:1,x,2,=0.62,0.05,符合,1:1:1:1,理论值如何计算？,根据,df,？查表得到临界卡方值,x,2,=0.44 0.05 差异不显著 符合 9:3:3:1,查表3-7（P,68,）,第四节 基因的互作,基因互作,：,非等位基因相互作用共同决定一个单位性状不同表现的现象。,最早的例子鸡冠(Bateson等1904年),P PPrr豌豆冠ppRR玫瑰冠,F,1,PpRr胡桃冠,F,2,9P_R_ :3P_rr :3ppR_ :1pprr,胡桃冠 豌豆冠 玫瑰冠 单冠,F,1,不象任何一个亲本,表现一种新类型。,F,2,出现与双亲不同的另两种新类型。,1.基 因 的 互 作 方 式,(1).,互补作用,：,独立遗传的等位基因都存在显性基因时，个体表现一种性状，其余组合均表现另一种性状。,(2),.积加作用,：,显性基因分别存在时，起相同的作用。显性基因对数愈多，对性状表现的累积作用愈强。,(3).,重叠作用,：,互作基因中，只要一对基因存在显性基因，个体便表现显性，所有基因隐性时才表现隐性性状。,(4).,上位作用,：互作基因中，其中一对基因对另一对基因的表现具有遮盖作用，这种基因互作类型称上位作用。起遮盖作用的基因称上位基因。,隐性上位,（上位基因是隐性基因）,显性上位,（,上位基因是显性基因）,显性上位,隐性上位,(5).抑制作用,：,一对基因本身不表现性状，但当其显性时，能使另一对显性基因不起作用。,基 因 互 作,2、基因互作的实质,多因一效,：一个性状发育受许多不同基因影响的现象。,一因多效,：指一个基因影响许多性状发育的现象。,例如：玉米籽粒糊粉层颜色：,A C R Pr,A B C D E,A_C_R_Pr_,aaC_R_Pr_,_ _cc_ _Pr_,_ _ _ _rrPr_,A_C_R_prpr,紫色,无色,无色,无色,红色,哺乳动物毛皮颜色的遗传,基因A,刺鼠表型，全身浅灰有斑纹。aa单一黑色。,基因B,B与A结合正常刺鼠毛色,但与aa结合产生单一黑色毛；A_bb黄棕色（鼠褐色）aabb单一褐色,基因C,C允许颜色表达，c 阻止颜色表达（隐性上位）cc 毛皮无色，白化。,基因D,控制其他颜色基因所规定色素的强度。D_允许颜色表达，dd把色素稀释，称“修饰基因”。,基因S,控制斑点的有无（对白化个体无效）马和小鼠中S不产生斑点，ss产生花斑现象。,B黑色 b棕色 E颜色沉积 e阻止沉积,BBEE 黑色,bbEE 棕色,BBee 金黄色 无色素沉积 鼻唇黑色,bbee 金黄色,白化症 皮肤细胞中不能形成黑色素,由隐性基因决定,温敏基因C,在一些动物中导致身体较温暖皮肤的绝大部分减少或不合成黑色素，在较低温的部分如身体的端部可以合成黑色素。,小猎兔犬的十种黑白斑度。图中每一个犬都有致斑基因S,p,；表现度的变异归因于修饰基因。,椒颜色的遗传,Y可转移叶绿素II y不能转移叶绿素II(保持叶绿素),R红色 r 黄色,c,1,和c,2,为重叠基因且有积加作用，降低类胡萝卜素合成量,绿色 r r c,1,c,1,c,2,c,2,yy,红色 RRC,1,C,1,C,2,C,2,YY,棕色 RRC,1,C,1,C,2,C,2,yy,黄色 r r C,1,C,1,C,2,C,2,YY,橘红 RRC,1,C,1,c,2,c,2,YY,“白色”r r c,1,c,1,c,2,c,2,YY,毛地黄花色及斑点遗传与三对基因有关,M_合成花青素苷 mm无色素（白花有白斑）,D_加强色素基因 dd无加强作用,W_阻止色素沉积，斑处例外 ww色素沉积在花冠上,M_W_（白色带斑）,mm_ _（白色黄斑）,M_wwdd（浅红）,M_wwD_（深红）,Corn snake,O_合成橘红色素 oo不合成橘红色素,B_合成黑色素 bb黑色素缺乏,ooBB,OOBB,OObb,oobb,分离比例实现的条件,生物体是二倍体；,F,1,的两种配子数目相等或接近相等，生活力一样；受精机会均等；,各类合子及其发育的个体存活率相等；,相对性状差异明显，显性表现完全；,杂种后代处于相对一致的条件下，分析的群体较大。,小结,独立分配规律的实质,同源染色体上的等位基因发生分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,。,二项式分布的应用及好适度测验,基因互作,思考,：,孟德尔分离比实现的条件有那些？,课后练习:,P,77,-,78,第1-15题,1.家鼠的灰色皮毛（A）对白色皮毛（a）是显性，灰色家鼠与白色家鼠杂交，F,1,全部是灰鼠，F,2,中有198只灰色和72只白色。试用基因型图解上述试验结果。,例 题,P AAaa,F,1,Aa,F,2,1AA 2Aa 1aa,灰 灰 白,2.萝卜的花有红色的，紫色的，白色的，以下是不同类型杂交的结果：,红色紫色398 红色，395 紫色,紫色白色200 紫色，205 白色,紫色紫色98 红色，190 紫色，94 白色,萝卜的花色属于哪一种遗传类型？自定基因符号，标明上述各杂交组合亲本及其后代的基因型。,答：不完全显性,PP Pp PP Pp,Pp pp Pp pp,Pp Pp PP Pp pp,狗的黑身（D）对白身（d）显性，短毛（L）对长毛（l）显性。如果这两个性状是独立遗传的，写出下表中亲本的基因型。,亲本 后代,黑短 黑长 白短 白长,黑短黑短 89 31 29 11,黑短黑长 18 19 0 0,黑短白短 20 0 21 0,白短白短 0 0 28 9,黑长黑长 0 32 0 10,黑短黑长 30 31 9 11,DdLlDdLl,DDLlD_ll,DdLLddL_,ddLlddLl,DdllDdll,DdLlDdll,例 题,练 习,1.设有三对独立遗传、彼此没有互作且表现完全显性的基因Aa、Bb、Cc,在杂合基因型个体AaBbCc自交所得的后代群体中，具有5显性基因和1隐性基因个体的频率是多少？具有2显性性状和1隐性形状的个体频率是多少？,r=5,n=6,p=1/2,q=1/2,3/32,r=2,n=3,p=3/4,q=1/4,27/64;,练 习,2.AaCc与aaCc杂交产生5个后代，其中3个A_C_、2个aacc的概率是多少？,n=5,r=3,p=3/8,q=1/8 270/32768,A_C_概率=3/8,aacc概率1/8,练 习,3.某基因型为AaBbCcDdEe的个体自交后代中出现基因型为AAbbCcDDee的个体的概率是多少？,(),4,(1/2),1,=,1/512;,练 习,4.孟德尔研究了七对性状，正好豌豆也有七对染色体。决定七对性状的基因正好分别位于七对染色体上的概率是多少？,(1/7),7,7,!=,0.0061,练 习,1.在人类中，基因D是正常耳蜗所必需的，基因E是正常听神经所必需的。这两个基因缺少任何一个都会致聋。现有两个正常夫妇，有一个孩子为聋子。而另两个聋子夫妇却有一个正常孩子。请解释这个现象。,第一种情况,(夫妇均含正常基因但至少一个位点杂合,且相同),第二种情况,(夫妇至少一个位点隐性纯合,且有不同位点的显性),DdEeDdEe,或DDEeD_Ee,或DdEEDdE_,ddEEDDee,或ddEeD_ee，或ddEEDdee,练 习,2.两个白花豌豆品种杂交，F,1,自交得到96株后代。其中53株开紫花，43株开白花。亲本可能的基因型是什么？F,2,中观察到的及预期的各种类型比例分别是多少？哪种基因型自交产生的后代全部开白花？,基因互补作用，亲本AAbbaaBB,F,1,AaBb,F2 9:7(54:42)与观察值53:43相似,X,2,测验 差异不显著，符合理论预期,5 种基因型自交只产生白花：aaB_,A_bb，aabb,练 习,3.显性基因A、C、R同时存在使玉米着色。其隐性等位基因a、c、r中只要有一对纯合就使糊粉层变为白色。一株纯合隐性白色糊粉层玉米与一株有色玉米杂交，产生下列比例后代：全部有色；1有色:1白色；1有色:3白色；1有色:7白色。写出有色亲本的基因型。,aaccrrAACCRR,aaccrrAACCRr等（对应的一对基因杂合）,aaccrrAACcRr等（对应的两对基因杂合）,aaccrrAaCcRr,