遗传学的发展简史.docx

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遗传学的发展简史

遗传学

遗传学：

研究生物遗传和变异的科学

遗传：

生物亲代与子代间像素的现象

变异：

生物的亲代与子代、子代与个体之间总存在不同的差异，这种现象叫变异

1遗传学的发展简史：

达尔文广泛研究遗传变异与生物进化关系,1859年发表《物种起源》著作，提出了自然选择和人工选择的进化学说。

孟德尔系统地研究了生物的遗传和变异。

豌豆杂交试验提出分离规律和独立分配规律，认为遗传是受细胞里的遗传因子所控制的。

沃森-克里克：

1953通过X射线衍射分析，提出DNA分子结构模式理论。

1983年，首例转基因植物

2细胞及其结构与功能：

细胞膜、细胞质、细胞核等组成。

动物细胞：

含有中心体

植物细胞：

叶绿体、细胞壁、胞间连丝。

原核细胞：

由细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核、核糖体组成。

仅有核糖体，细胞质内没有分隔，是个有机整体，DNA存在的区域称作拟核

3同源染色体：

形态和结构相同的一对染色体；异源染色体：

这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体，互称为异源染色体

4核型分析：

对生物细胞核内全部染色体的形态特征进行分析，称为核型分析

5A染色体：

有些生物的细胞中出了具有正常的恒定数目的染色体外，还长出现额外的染色体，通常把正常的染色体成为A染色体，额外人色提统称为B染色体。

6细胞周期：

主要包括细胞有丝分裂过程及两次有丝分裂之间的间期

7有丝分裂各期的特点及各期数染色体目变化

细胞的有丝分裂的分裂期：

分裂期的时间一般占整个周期的5～10%。

前期：

（1）染色质逐渐变成染色体；

（2）核膜解体，核仁消失；（3）纺锤体逐渐形成；（4）染色体散乱地排列在纺锤体中央

中期：

主要变化是

（1）每一条染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上；

（2）中期的染色体形态和数目最清晰，是观察的好时期

后期：

主要变化是

（1）每一条染色体的着丝点分裂为二，姐妹染色单体分离，一条染色体形成两条子染色体，染色体数目加倍。

（2）分离的每条子染色体在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动，使细胞两极各有一套形态和数目完全相同的染色体。

末期：

主要变化是

（1）染色体逐渐变成染色质；

（2）核膜和核仁在细胞两极围绕染色体重新出现；（3）纺锤体逐渐消失；（4）赤道板上出现细胞板，细胞板向两边扩展，形成细胞壁。

8中期染色体的外部形态：

长臂、主缢痕、着丝粒、断臂、次缢痕、随体、端粒

后期染色体的形态：

V型、L型、棒状、粒状染色体

9有丝分裂和减数分裂的区别：

相同点：

一、有丝分裂和减数分裂都能是细胞增殖方式,都能产生新的子细胞.二、有丝分裂和减数分裂的分裂过程中都有染色体和纺锤体的变化.三、有丝分裂和减数分裂都有DNA的复制.不同点：

一、有丝分裂细胞中染色体复制一次,细胞分裂一次；减数分裂中染色体复制一次,细胞连续分裂两次.二、有丝分裂产生的子细胞中染色体和DNA的数目和母细胞相同；而减数分裂产生的子细胞中染色体和DNA的数目减半.三、有丝分裂产生的是体细胞；减数分裂产生的是生殖细胞.

10有丝分裂遗传学意义：

1．保证了物种的连续性和稳定性2．维持个体的正常生长和发育

11减数分裂：

又称成熟分裂，是在性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。

细胞连续分裂两次，而DNA只复制一次，所以分裂后cs数目减半。

主要特点1、同源染色体在前期Ⅰ发生配对联会。

2包括两次分裂，即减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。

第一次发生染色体减数，第二次是等数。

3、最后形成的子细胞染色体数目较母细胞减少一半。

12减数分裂的意义：

1、保证了亲代与子代间染色体数目的恒定性，为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础，同时保证了物种的相对稳定性2、为生物的变异提供了重要的物质基础，有利于生物的适应与进化，并为人工选择提供了丰富的材料

前期Ⅰ可进一分为五个时期：

细线期、偶线期（cs开始配对、重组）、粗线期（完全联会配对，非姊妹染色单体间出现相互交换）、双线期和终变期。

中期Ⅰ是鉴定染色体数目的最好时期。

13有性生殖：

通过亲本的雌配子和雄配子受精而形成合子，随后进一步分裂、分化、发育而形成后代。

无性生殖：

是通过亲本营养体的分隔而产生许多后代个体，又称营养生殖

无融合生殖：

雌雄配子不发生核融合，并且能形成种子的一种无性生殖方式

14自花授粉：

通一朵花内或同株上花朵间的授粉

异花授粉：

不同株花朵间授粉

15真核生物的染色体组成：

16DNA作为遗传物质的间接证据：

DNA在代谢上比较稳定。

直接证据：

肺炎双球菌实验、噬菌体实验、烟草花叶病毒实验

17DNA及RNA的化学结构：

DNA：

脱氧核糖核酸、含有A腺嘌呤、C胞嘧啶、G鸟嘌呤、T胸腺嘧啶RNA：

核糖核酸、U尿嘧啶、

18DNA双螺旋结构的模型特征：

（1）一个双螺旋是由2个反向平行的单链组成;

（2）一个螺旋的直径位2nm,螺距为3.4nm,相临碱基的垂直距离为0.34nm,交角为36°;（3）两链之间由碱基对配对,A=T,G=C;（4）DNA双螺旋有大沟和小沟的存在。

19半保留复制，半连续复制

20RNA分子的种类：

信使RNA转移RNA、核糖体RNA

21RNA合成的一般特点：

RNA合成不需要引物，可以直接起始合成。

合成所需要的原料为核苷三磷酸（rNTP）。

RNA合成是只用一条DNA链作为模板链。

RNA的合成的速度比DNA慢的多。

22遗传密码：

AUG\GUG起始密码子，UAA,UGA,UAG终止密码子

23遗传密码的主要特征：

（1）遗传密码为三联体，即3个碱基决定1个氨基酸

（2）遗传密码间无间隔或逗号，即在翻译过程中，遗传密码的编码是连续的（3）遗传密码间存在简并现象。

除甲硫氨酸和缬氨酸外的所有氨基酸都由2种以上的密码子编码（4）遗传密码第三个碱基的灵活性，决定同一氨基酸或性质相近的不同氨基酸的多个密码子往往只有最后一个碱基的变化，这种现象对生命的稳定性具有重要意义（5）遗传密码具有起始和终止密码子。

蛋白质合成的启动和终止由专门的密码子决定（6）遗传密码具有通用性。

除一些极少数的例外情况，遗传密码从病毒到人类是通用的

24翻译：

蛋白质的生物合成

25中心法则:

遗传信息从DNA-mRNA-蛋白质转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA-DNA的复制过程。

孟德尔遗传：

1.性状：

指生物体所表现的形态特征和生理特征的总称。

2.单位性状：

被区分开的每一个具体性状。

3.相对性状：

同一单位性状在不同个体间所表现出来的相对差异。

4.正交：

植株作母本的杂交组合。

5.反交：

植株作父本的杂交组合。

6.显性性状：

孟德尔把在子一代表现出来的性状称为显性性状。

7.隐性性状：

子一代中未表现出来的性状称为隐性性状。

8.等位基因：

遗传学中将控制一对相对性状位于同源染色体上对应位点的两个基因称为等位基因。

9.基因型:

个体的基因组合

10.表现型：

指生物体所表现的性状，如白花红花等。

11.纯合体：

具有纯合基因型的个体。

12.杂合体：

具有杂合基因型的个体。

13.孟德尔假说：

（1）一对相对性状由一对遗传因子控制。

（2）遗传因子在体细胞内是成对的，一个来自父方，一个来自母方。

（3）杂种的“遗传因子”彼此不同，各自保持独立性，且存在显隐性关系，即F1植株有一个控制显性性状的遗传因子和一个控制隐形性状的遗传因子。

（4）在形成配子时，每队遗传因子相互分离，均等地分配在不同的配子中，结果每个配子中只含有成对遗传因子中的一个。

（5）在形成合子时，雌、雄配子的结合是随机的。

14.分离规律：

孟德尔 认为父母本性状遗传不是混合，而是相对

代 独立地传给后代，后代还会分离出父母本性状。

15.独立分配规律：

（自由组合规律）：

两对及两对以上相对性状之间的遗传关系。

16.分离规律的验证：

（1）测交法：

测交指被测验的个体与隐性纯合个体间的杂交。

（2）自交法

（3）F1花粉鉴定法

17.复等位基因：

同源染色体相同位点上存在的3个或者3个以上的等位基因。

18．致死基因：

指当其发挥作用时导致生物体死亡的基因。

19.基因互作：

由于不同对基因之间相互作用共同决定同一单位性状表现的结果。

复习题：

1.小麦毛颖基因P为显性，光颖基因p为隐性。

写出下列杂交组合的亲本基因型。

（1）毛颖*毛颖，后代全部毛颖。

PP*PP或者PP*Pp

（2）毛颖*毛颖，后代3/4毛颖:

1/4光颖。

Pp*Pp

（3）毛颖*光颖，后代1/2毛颖:

1/2光颖。

Pp*pp

2.小麦无芒基因A为显性，有芒基因a为为隐性。

写出下列各杂交组合中F1的基因型和表现型。

每一组合的F1群体中，出现有芒或无芒个体的机会各是多少？

（1）AA*aa

（2）AA*Aa（3）Aa*Aa

（4）Aa*aa（5）aa*aa

3.大豆的紫花基因P对白花基因p为显性，紫花*白花的F1全为紫花，F2共有1653株，其中紫花1240株，白花413株，试用基因型说明这一试验结果。

4.花生种皮紫色（R）对红色（r）为显性，厚壳（T）对薄壳（t）为显性。

R-r和T-t是独立遗传的。

指出下列各种杂交组合的：

（1）亲本的表现型、配子种类和比例。

（2）F1的基因型种类和比例、表现型种类和比例。

（1）TTrr*ttRR

（2）TTRR*ttrr（3）TtRr*ttRr（4）ttRr*Ttrr

5.光颖、抗锈、无芒（ppRRAA）小麦和毛颖、感锈、有芒（PPrraa）小麦杂交，希望从F3选出毛颖、抗锈、无芒（ppRRAA）的小麦10个株系，试问在F2群体中至少应选择表现型为毛颖、抗锈、无芒（P_R_A_）的小麦多少株？

6.萝卜块根的形状有长形的、圆形的、椭圆形的，以下是不同类型杂交的结果：

长形*圆形→595椭圆形

长形*椭圆形→205长形，201椭圆形

椭圆形*长形→198椭圆形，202圆形

椭圆形*椭圆形→58长形，121椭圆形，61圆形

说明萝卜块根形状属于什么遗传类型，并自定基因符号，标明上述杂交组合亲本及其后裔的基因型。

遗传连锁和性遗传

1.连锁遗传：

原来同一亲本所具有的两个性状，在F2中常常有联系在一起遗传的倾向，这种现象称为连锁遗传。

2.相引组：

甲乙两个显性性状连接在一起遗传，而甲乙两个隐性性状连接在一起遗传的杂交组合。

3.相斥组：

甲显性性状和已隐性性状连接在一起遗传，而乙显性性状和甲显性性状连接在一起遗传的杂交组合

4.完全连锁：

两个非等位基因总是连接在一起而遗传的现象

5.不完全连锁：

指同一同源染色体上的两个非等位基因之间或多或少的发生非姊妹染色单体之间的交换，测交后代中大部分为亲本类型，少部分为重组类型的现象。

6.交换值：

指同源染色体的非姐妹染色单体间有关基因的染色体片段发生交换的频率。

交换值=重组型配子数/总配子数*100%

测定方法：

测交法，自交法

7.遗传距离：

通常以交换值表示两个基因在同一染色体上的相对距离。

8.基因定位：

确定基因在染色体上的位置。

9.连锁遗传图:

准确估算交换值，确定基因在染色体上的相对位置，就可以把它们标记在染色体上，绘制成图

10.遗传距离：

以交换值表示两个基因在同一染色体上的相对距离

11.两点测验：

先用三次杂交、再用三次测交（隐性纯合亲本）分别测定分别测定两对基因间是否连锁，然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置。

12.三点测验：

通过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时测定三对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方法。

同时测定三对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方法。

特点：

1纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更为准确；2通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置。

林木育种学

1.林木育种学:

是以遗传进化理论为指导，研究林木选育和良种繁育原理和技术的学科。

2.林木遗传学：

是研究树木遗传和变异的科学。

3.林木育种的任务：

是选育和大量繁殖遗传品质得到不同程度改良的林木繁殖材料，其最高目标是选育林木优良品种。

4.改良和丰富造林树种是我主要途径和研究内容包括:

引种、选种、育种。

5.树木与林木育种特点:

（1）多数树种达到性成熟和经济成熟需要几年，乃至数十年，世代长，育种周期也长，同时，树体大，占地多。

（2）由于树木属多年生植物，开花结实周期长，选育可供繁殖利用材料的时间也长，因而有可能根据子代性状的表现进行再选择。

（3）多数树种分布广，开发利用水平不一，选育历史都比较短，自然界尚存在着大量未被发现和利用的优良基因型，选种和引种的潜力大，见效快。

（4）主要造林树种都属异花授粉植物，自花授粉或近亲繁殖会引起衰退，要采用异花授粉植物方式。

同时，不少树种又能无性繁殖，可进行无性繁殖，有性与无性选育相结合，是有效的林木育种方式。

（5）在多数情况下，选育和繁殖遗传基础广泛的林木品种，或使用混合品种是适宜的。

6.林业和林木育种的发展趋势。

（1）继续加强对育种（遗传）资源的调查、搜集、保存、研究和利用。

（2）普遍开展种源实验和遗传测定，逐步搞清主要造林绿化树种的遗传参数。

（3）加强良种繁育技术和原理的研究。

（4）树木性状的遗传鉴定技术和加速世代研究亟待提高。

（5）科学地制定育种计划。

（6）生物技术和常规育种是相互依存的整体。

思考题

1.林木育种学研究的内容和任务是什么？

为什么当前林业生产重视林木育种工作，它的意义和作用何在？

2.试述林木育种当前应首先抓常规育种的理由。

3.当前林木育种的主要工作是什么，为什么？

4.试述林木育种的发展简史和趋势。

7.遗传资源：

也称为基因资源。

指以种为单位的群体内的全部遗传物质，或种内基因组、基因型变异的总和。

8.遗传资源的重要性：

（1）农作物和果树栽培育种的历史证明，现有的品种都起源于野生植物。

（2）在集约经营和选育过程中，往往把注意力集中在少数经济性状上。

从而使群体或个体的遗传基础变窄。

（3）随着经济条件的发展、工艺过程的改革、市场的变化，对树木新品种的要求也会发生变化。

（4）今天复杂而丰富的物种的遗传资源是在生物6亿多年自然演化中形成的，是生物适应繁杂、变化的自然环境的结果，是进化的结果。

（5）拯救濒临毁灭的树种，已迫在眉睫。

9.我国于1956年建立了第一个自然保护区---广东鼎湖山自然保护区。

10.林木遗传资源管理包括：

资源收集、保存、评价和利用。

调查

树种起源、分布、生物学特性、经济和生态性状调查

遗传资源信息管理系统

搜集

确定采集种子和穗条的地点，组织考察或交换、引进

保存

确定保存地点和样本量，采集原地、异地或设备保存

评价

可通过引种、种源试验、子待测定和无性系测定进行

利用

优良繁殖材料可通过母树林、种子园、采穗圃等推广

11.保存林木遗传资源的主要方式是:

原地保存、异地保存和设备保存。

12.乡土树种：

任何一个树种都有它的分布范围，当它在自然分布区内称为乡土树种。

13.外来树种：

当栽种到自然分布区外，称为外来树种。

14.引种：

把一个树种从原有分布范围引入新的地区栽培称为引种。

15.引种考虑的因素:

（1）外来树种在原产地的表现。

（2）原产地与引入地区的主要生态条件的相似程度。

（3）树种历史生态条件分析。

（4）树种的适应能力和种内遗传变异。

16.主要生态因子剖析：

（1）温度临界温度：

是树种能忍受的最高、最低温度的极限

（2）日照不同纬度日照长度不同。

除赤道外，纬度越高，一年中昼夜长度差别越大，夏季白昼时间越长，冬季白昼时间越短；

北方树种：

长日照、短生长期

南方树种：

短日照、长生长期

南树北引：

生长季内日照加长，常造成生长期延长，从而减少树体内养分积累，妨碍组织的木质化和越冬前的保护物质的形成，导致树木抗寒性降低，容易遭受秋天早霜的伤害。

北树南引：

由于日照长度缩短促使枝条提前封顶。

（3）降水量和湿度：

降水量与湿度是决定植物分布的主要因子，也是决定引种成败的关键因素之一。

（4）风

（5）土壤条件：

土壤的含盐量、PH、土壤水分、透气性及土壤微生物都能影响树种的分布。

其中，影响树木引种成败的主要因素是土壤酸碱度和盐类物质含量。

如我国华北、西北地区有较多的碱土地，而华南的红壤土地则主要是酸性土。

17.引种程序：

（1）外来树种的选择

（2）种苗检疫

（3）登记编号

（4）引种试验

18.引种成功的标准：

（1）能适应当地环境条件。

（2）能按外来树种固有的繁殖方式进行繁殖，并能保持其优良性状。

（3）保持其原有经济性状。

（4）无不良生态后果。

19.驯化措施

（1）种子繁殖

（2）越冬防寒与越夏遮阴

20.引种中值得注意的几个问题：

（1）引种结合良种选育

（2）既要引种，也要引进配套技术

（3）加强对引种成功树种的繁育

（4）注重外来树种基因资源保存

（5）防止外来有害生物入侵

（6）引种程序要坚持先试验后推广的原则，循序渐进，切忌急功近利。

杂交与倍性育种

21.自交：

同一无性系的不同分株间授粉，或同一株树的自花授粉

22.杂交：

不同树种或同一树种不同种源、家系、无性系间的交配（分为种内杂交、种间杂交和属间杂交）

23.单交:

是两个亲本进行一次简单的杂交

24.回交：

由两个亲本产生杂种F1代，再与亲本之一杂交。

25.三亲杂交：

指两个种杂交后，再与另外一个种杂交的方式。

26.双杂交：

是指4个种先配成两个单交杂种，然后再对两个单交杂种进行杂交。

27.亲本选择：

是指根据品种选育目标，从育种资源中选用具有优良性状的植株作为杂交亲本。

28.亲本选配：

是指从入选亲本中选用哪两个亲本作杂交，这里有一个合理搭配的问题。

29.亲本选配的原则：

（1）根据育种目标选择亲本。

（2）选择地理起源、生态类型差异较大的种源，或亲缘关系较远的树种做亲本。

（3）选择性状互补的材料做亲本。

（4）选用配合力高的材料做亲本。

（5）根据亲本遗传力大小进行亲本选配。

（6）根据正反交可配性进行亲本选配。

30.杂交亲本植株选择要求：

（1）树木通直、圆满、尖削度小，树冠完整，树叶茂盛，生长快，材质优良。

（2）抗性好，生长健壮，无病虫危害。

（3）达到正常开花结实年龄。

（4）冠形较窄。

均匀对称，分枝角度小，自然整枝好。

（5）对于扦插繁殖的树种，要求亲本植株的插条容易生根。

31.克服远缘杂交不亲和性的方法：

（1）正确选择亲本和杂交组合

（2）中介亲本法

（3）移植父本柱头或喷父本柱头液

（4）特殊授粉方法

（5）预先无性系渐近法