林木遗传育种总纲.docx

1、林木遗传育种总纲遗传学复习提纲 第1章1.遗传学发展过程中的几个重要事件：遗传学建立、基因概念的提出、DNA双螺旋结构模型的提出等。 遗传学的建立：1900年孟德尔遗传规律的重新发现，被公认为是遗传学建立和开始发展的一年；1906年贝特尔首先提出了遗传学作为一个学科的名称。 基因概念的提出：1909年约翰逊引入“基因”这个概念，用它来表示孟德尔遗传学中控制单个性状的基本单位。 DNA双螺旋结构模型的提出：1953年沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型。2.林木的遗传特点。（1）育种周期长，因此，既要有当前的改良措施，又要有长远的计划，利用现代技术，进行快速繁殖、性状的早期预测，尽快培育新品种；

2、（2）物种资源丰富，这决定了林木育种主要以选择为基本手段；（3）基因高度杂合，因此侧重于群体遗传结构的改良，同时用有性和无性繁殖相结合的方法，保留优良材料、维持林木群体广泛的遗传基础（4）个体高大（5）大多处于野生状态，研究基础较弱3.树木种内自然变异类型，以及对林木育种的启示。 类型：（1）地理（种源）变异：一个树种分布在广大地区，由于突变、自然选择、和隔离等原因。分化并产生了种内不同的地理生态种群；（2）立地间的变异 ：一般这些差异在遗传上是不能固定的，而仅仅是不同环境条件对林木生长和发育产生的效应（3）林分间的变异：小群体取样造成的 （4）个体间的变异：特别是质量性状如干形，适应性是受遗

3、传强烈控制的（5）个体内的变异：只发生在某一性状上（其中主要变异来源为地理变异和个体间变异，占总变异的80%，这也是在育种工作中开展种源实验的必要性）启示：树木的变异是林木育种的关键，为树木改良提供了原材料：将原始群体内的优良基因逐渐聚集在一起，使优良基因不断重组，逐步优化和丰富遗传基础，最终形成改良群体。可用栽培对比试验描述由环境、遗传因素引起的地理种源变异特征。了解地理变异模式与意义对于林木改良及基因资源保存都有重要意义。在树木改良项目，适应性最好，可获得期望产量与品质的种源是育种工作者的首选。第2章1、名词解释 同源染色体：在很多生物中，染色体成对存在，几乎完全相同的一对染色体称为同源染

4、色体。 等位基因：一个位点上的基因可能有不同形式。 纯合子：指同一位点上的两个等位基因相同的基因型个体。 杂合子：指同一位点上的两个等位基因不相同的基因型个体。 基因组：指一个细胞的细胞核内所有染色体上全部基因的总和。 DNA复制：指DNA双链在细胞分裂间期进行的以一个亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。 转录：发生在细胞核中，是以DNA模板的一条链合成一个称为信使RNA的单链RNA分子的过程。 翻译：将mRNA中编码的信息翻译合成多肽（由肽链连接的氨基酸组成的聚合物）的过程。 遗传密码：是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合

5、成。 简并性：同一个氨基酸具有两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并性。 内含子：阻断基因线性表达的序列。 外显子：是最后出现在成熟RNA中的基因序列，又称表达序列。2、DNA双螺旋结构模型要点 右手螺旋 反向平行 碱基互补，A=T，G=C 每螺旋为3.4nm长，含10个碱基，直径为2nm 表面分布有大沟和小沟交替出现3、DNA与RNA分子结构的异同 同：两者均为核酸，以核苷酸为单元构成的多聚体； 两者都含有五碳糖、磷酸、鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶，且G=C 异：RNA含的是核糖，DNA含的是脱氧核糖； RNA含尿嘧啶，DNA含胸腺嘧啶； RNA中腺嘌呤与尿嘧啶相连，DNA中腺嘌呤总是与胸腺嘧啶

6、相连； RNA为单链，DNA常为双链项目共同点不同点应用DNARNA名称核酸脱氧核糖核酸核糖核酸组成基本单位：核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸可依据五碳糖，核苷酸以及碱基不同鉴别核酸种类五碳糖，磷酸脱氧核糖核糖含氮碱基：ACG碱基：T特有：U结构链状双链，具有规则双螺旋结构单链，没有双螺旋结构分布真核细胞的细胞核，线粒体，叶绿体中均有分布主要分布在细胞核中主要分布在细胞质（包括线粒体，叶绿体）中染色都能被特定的染色剂染色甲基绿能使其染成绿色吡罗红能使其染成红色可利用染色情况核酸分布作用都与性状表现有关携带遗传信息，对于含有DNA的生物而言是其遗传物质，是生物不同性状的根因与遗传信息的表达有关，在只含

7、有RNA的生物体中，RNA是遗传物质。4、真核生物染色体的组装染色质的结构核小体的组成染色质的高级结构从DNA到染色体5、DNA复制特点（1）半保留复制：一端沿氢键逐渐断开 以单链为模板，碱基互补 氢键结合，聚合酶等连接 形成新的互补链 形成了两个新DNA分子（2）半不连续复制：因为DNA聚合酶，以5到3方向发挥作用，所以从3到5不易合成链。6、碱基配对原则（贾格夫准则） 四种碱基的数量不是等量的 同一物种DNA碱基组成不变，而物种间则有很大不同 嘌呤碱基总量与嘧啶碱基总量相等（A+G=T+C），且A=T，G=C7、遗传密码特性1.方向性：密码子的阅读方向是5到3端。2.简并性：除蛋氨酸和色氨

8、酸只有一个密码子外，其它氨基酸都有好几组密码子。3.通用性：无论是病毒还是原核生物、真核生物，都共同使用一套密码字典，但有例外。4.连续性：在mRNA上，从起始密码子到终止密码子，密码子的排列是连续的，既没有重叠也没有间隔。5.有起始密码子和终止密码子。6.变偶性：密码的简并性只涉及第三位碱基，即同一个氨基酸的不同密码子中，前两个碱基均相同，第三个不同。7.遗传密码是三联体8、中心法则及其发展（画流程图）中心法则：将DNA分子上的核苷酸碱基啊A、G、C、T的线性序列翻译并加工成蛋白质及其其他产物a.遗传信息从RNA流向DNA。即RNA复制b.遗传信息从RNA流向DNA，即逆转录，逆转录酶c.D

9、NA指导蛋白质的合成发展：反转录 反转录酶 cDNA;RNA的自我复制；DNA指导蛋白质的合成第3章1、名词解释 显性性状：相对性状中，在F1代表现出来的相对性状称为显性性状。 隐性性状：相对性状中，在F1中未表现出来的相对性状称为隐性性状。 表现型：指生物个体表现出来的性状。 基因型：指一个生物体内的DNA所包含的基因。 完全显性：具有相对性状的纯合体亲本杂交后，F1只表现一个亲本性状的现象。 共显性：在一个杂合位点的两个等位基因彼此具有独立的表型，称为共显性。 复等位基因：在种群中，同源染色体的相同位点上，可以存在两种以上的等位基因，称为复等位基因。 一因多效：一个基因影响、控制多个性状发

10、育的现象。 交换值：也称重组率/重组值，指重组型配子占总配子的百分率。2、分离规律与独立分配规律的实质（孟德尔遗传定律的要点）(1)分离规律 ：分离规律是遗传学中最基本的一个规律。它从本质上阐明了控制生物性状的遗传物质是以自成单位的基因存在的。基因作为遗传单位在体细胞中是成双的，它在遗传上具有高度的独立性，因此，在减数分裂的配子形成过程中，成对的基因在杂种细胞中能够彼此互不干扰，独立分离，通过基因重组在子代继续表现各自的作用。这一规律从理论上说明了生物界由于杂交和分离所出现的变异的普遍性。（2）独立分配定律：是指两对以上独立基因的分离和重组，进一步揭示了多对基国间自由组合的关系，解释了不同基因

11、的独立分配是自然界生物发生变异的重要来源之一，是对分离规律的发展。因此分离定律的应用完全适用于独立分配规律（1）每个遗传性状都是由体细胞内成对的单位基因控制的，这些单位基因现成为等位基因。（2）控制同一性状的等位基因存在显、隐性。（3）控制同一性状的等位基因在配子形成过程中彼此独立分离。（4）在配子形成过程中，控制不同性状的等位基因各自独立分配到配子中去。分离规律：一对相对性状的遗传（同源染色体分离）独立分配规律：两对或两对以上的相对性状的遗传（多对同源染色体）3、利用适合性检验验证杂交后代的分离比卡方分布，先算出X2分布，自由度，小于时，接受详见数玉米实验中卡方分布。4、植物细胞的遗传体系：

12、核基因组、细胞质基因组（叶绿体基因组、线粒体基因组）5、植物的有丝分裂及其遗传学意义；处于有丝分裂期的植物组织或器官 意义：（1）促进细胞数目、细胞体积增加，是生物营养生长的主要方式；（2）两个子细胞与母细胞的遗传基础完全相同，保证了物种的稳定性组织或器官：主要存在于分生组织（根尖、茎尖分生区）、形成层细胞，以及受精卵发育个体的过程。6、植物减数分裂及其遗传学意义；处于减数分裂的组织或器官 只发生在树木形成配子的细胞中，具体而言，是发生在卵母细胞和花粉母细胞的细胞核内意义：减数分裂保证了每个配子含有一套完整的单倍数的染色体减数分裂导致了亲本的染色体随机分布配到配子中，因此，对于每对同源染色体，

13、一半配子得到同源染色体中的父本染色体，一半配子得到同源染色体中的母本染色体减数分裂导致来自不同染色体对的染色体独立分配，这意味着来自亲本的染色体随机分配到配子中，每个配子中的染色体可能来自亲本双方，因此，位于非同源染色体上的基因独立分离通过交换，位于同一染色体不同位点的等位基因可以重组，进一步增加了树木和其他具有有性生殖生物子代的遗传多样性。7、同一母树上采种、采条繁育的家系苗与无性系苗之间在遗传组成上的关系8、交换值、连锁强度、基因间距离三者之间的关系（画流程图）基因间距离 定性描述 定量估计减数分裂/受精遗传距离去掉%连锁强度定性描述交换值第4章1、遗传标记的概念，遗传标记的应用领域概念：

14、是指任何可视的特征或可以鉴定的表型，其单个位点上的等位基因以孟德尔方式发生分离。应用：阐述交配系统，近交水平及遗传变异的时空模式描述遗传变异的地理模式推测种间分类和系统进化之间的关系 评价森林管理和树木改良对遗传变异的影响 品种指纹识别和种质识别构建遗传连锁图谱标记辅助育种2、遗传标记的种类及特点形态标记生化标记分子标记数量极少单萜，等位酶等数量少，分布不均匀数量多，遍布整个基因组多态性差多态性较高多态性高有一些标记与不良性状连锁表现近中性，对植物经济性状一般没有大的不良影响表现中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁易受环境影响，标记获得需要通过诱变，分离纯和的过程，周期较长受环境影响较

15、小直接以DNA的形式表现，在生物体的各个组织，各个发育阶段均可检测到，不受季节环境限性。不存在表达与否等问题简单直观，经济方便简单。快速简单，快速3、理想的遗传标记应具备的特点开发成本及应用成本低廉不受环境和发育状况的影响可重复性强，不同组织类型和不同实验室间所得数据可用来交流和比较多态性高共显性遗传第5章1、名词解释孟德尔德尔群体：即一群相互繁育的个体，一个最大的孟德尔群体是一个物种。 随机交配群体：群体中，雌雄配子结合的几率相等。也就是说，任何一对雌雄的结合都是随机的，不受任何选配的影响。 基因库：一个群体中全部个体所共有的全部基因。 突变：指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。

16、迁移：群体间的基因流动，林木群体中由于花粉，种子，或者树木个体的移入，带进了新的基因，从而引起的基因频率的变化。 选择：导致群体内个体间有差别的繁殖。 遗传漂变：指在小群体中由于亲代产生子代时，对基因的随机抽样而引起的基因频率的变化。 近交衰退：亲缘接近的交配所产生的后代常常会出现生长、成活、生育、抗病、适应环境等能力的减退，这种现象称为近交衰退。2、基因频率与基因型频率的估算方法基因频率：是指在一个群体中，在一个基因位点内某种等位基因所占的比例设一对等位基因A和a，某一群体的个数为N：AA、Aa、aa三种基因的个体分别为n1、n2、n3、则A基因的频率p=（2n1+n2）/2N，a基因的频率

17、q=（2n3+n2）/2N基因型频率：某种基因型个体群体全部个体中所占的比例设一对等位基因A和a，某一群体的个数为N：AA、Aa、aa三种基因的频率分别为D、H、R于是有AA:D=n1/N,Aa:H=n2/N,aa:R=n3/N即P=0.5H+D，q=0.5H+R3、群体遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律） 在一个大的随机交配群体中，若无迁移、突变、选择和遗传漂变的干扰，则仅需经过一代随机交配，群体的基因频率和基因型频率就可世代保持不变。4、如某一基因位点为频发突变，使该位点基因频率改变至某一特定值所需的代数【云杉中偶尔会出现白华苗，研究发现，云杉白华苗为单个隐形基因控制共显性遗传，CC为绿色，C

18、c黄绿色，cc白色，在1000株云杉苗中出现1株白华苗，假设交配是随机的试问群体中正常绿色纯和体及杂合体比例分别为多少？解：设基因c=q则有基因型cc=q2=1/10000,q=1/100,则基因C频率p=1-q=99/100,所以纯和体CC=9801/10000杂合体Cc=2pq=99/5000】5、对隐性基因不利的选择（即完全淘汰纯合个体），使其基因型频率降低至某一水平所需的代数Qn=Qo/(1+nQo)Q:该位点基因频率例题：设云南松某群体中，曲干型bb个体占1%，通直型Bb+bb个体占99%，每代将曲干型个体淘汰，问需要多少代的选择才能将曲干型的比列降低至万分之一解：由每代曲干型个体被

19、淘汰得S=1，W=1-S=0，已知qn=0.01，q0=0.1由n=(1/qn )-1/ q0=906、林木基因流的方式 花粉：虫媒花、风媒花、水媒花 种子：风、动物、人类播种 个体：动物、人（杂交育种和引种实际也是基因迁移，与突变非常相似）7、基因流对群体遗传结构及群体分化的影响 引入新的等位基因从而增加群体遗传变异（与突变非常相似） 连续多代迁移引起群体间遗传分化减少第6章1、名词解释 数量性状：受多基因控制，易受环境影响，不能明确分组的性状。 质量性状：受单基因或少数多基因控制，不易受环境影响，可以明确分组的性状。 无性系值：同一无性系所有植株的基因型值。 育种值：也称加性效应值，由基因

20、间（等位基因与非等位基因间）的效应累加值。 决定数量性状的基因加性效应值为育种值 指在随机交配状况下，亲本传递给有性繁殖后代的优势（或劣势）部分 遗传率：度量性状亲子传递能力的参数，一般用遗传变异占总表型变异的百分率表示。 遗传相关：两个数量性状由于遗传因素而导致的关联。 近交：指血统或亲缘关系相近的个体间交配，即基因型相似的个体间交配。 异交：基因型不同的两亲配子的受精结合。 全同胞家系：特定父本与母本杂交获得的子代称为一个全同胞家系。 半同胞家系：指仅具有一个共同亲本的家系子代总称。 某一亲本与群体中所有其他亲本随机交配获得的子代称为一个半同胞家系2、表型变异的分解、表型方差的分解VA（加

21、性方差）=2pqa2=2pqd+h(p-q)2VD（显性方差）=(2pqh)2VG(基因型方差)=VA+VDVp(表型方差)=VG+VE（环境方差）3、广义遗传率、狭义遗传率、现实遗传率的估算4、林木基因型与环境交互作用及其意义 交互作用：当多个基因型种植在不同环境时，基因型的相对表现缺乏稳定性，或者基因型的相对排名在不同环境中发生改变（秩次改变），甚至在不改变基因型排名情况下，基因型间差别在所有环境中并不总是恒定的（尺度效应）。 GE在植物育种中普遍应用，不同品种在不同地区表现不同，意义在于：指导某地选择合适的品种或者广适性品种来抵抗未知环境的潜在危害。（1）不同品种在不同地点表现不同 许多

22、树种栽培范围广，其栽培区跨越不同的气候与土壤类型，如美国西北部及加拿大的花旗松、欧洲的欧洲赤松等，这些树种与环境的相互作用非常小，即选择的树种在大多数地点都有优异表现。 有些树种适应性较窄，如一球悬铃木和几种桉属树种对立地条件非常敏感，仅适应特定的土壤立地。因此，在未知环境下，应选择广适性品种；在已知环境下，选择合适的树种。（1）在林木中应用普遍，常采用B型遗传相关来定量分析家系、无性系与地点的相互作用。（2）不同品种在不同地点表现不同，如单一树种适生于不同栽培气候与土壤的大区域。第7章1、基于遗传标记度量群体遗传多样性常用的参数答：1）多态性位点比率（P）估算式为NP/r,NP为多态基因座数

23、量，r为样本基因座总数2）平均等位基因数（A）以mj/r估算mj指在第j个基因座上等位基因的数量。3）平均期望杂合度（基因多样度）（He）从同一层群个体中随机抽取任何两个等位基因不相同的概率，与杂合度相等，与哈迪伯温平衡相一致4）shannon多样性指数（I）5）基因分化系数（Gst）2、基于数量性状度量群体变异的方法1）基于数量形状的遗传变异测定2）根据数量性状估算遗传多样性（1）变异的分解：区组、种源、家系、个体等（2）各变异层次的方差组分3、增大群体遗传多样性的因素（1）大群体：大规模的居群会降低居群对随机遗传漂变的敏感性，而遗传漂变会降低居群内遗传多样性，并增加居群间的多样性。（2）长

24、寿命 ：a.突变积累；b.繁殖期长，子代多；c.不同世代、不同龄级个体共存（3）高水平异交：异交提高杂合度，使可能因表达而遭淘汰的不良基因被保留下来。（4）强基因流：a.提供新的遗传变异；b.抵消因遗传漂变或定向选择造成的变异流失（5）平衡选择：a.杂合子优势，依频选择；b.森林树种繁殖系数大，子代众多；c.多样性环境多样性选择；d.生物逆境（病虫害）多样第8章1、名词解释种源：指原产地，指来源于天然群体的植物材料（种子或其他繁殖材料）的采集地。反映其自然分布区内的最初来源地。（指在该树种自然分布区内种子的原产地）种子产地：是种子的采集地，不考虑采种母树是否位于自然分布区内。指采种母树所在的地

25、区。种源试验：将地理来源不同的同一树种的种子或其他繁殖材料种植在同样条件下，进行栽培比较试验。林木的种群测定，种源试验是研究林木种群的遗传变异和环境变异的关系，以阐明种群的变异模式2、林木地理变异形成的原因 一个树种分布在广大地区，由于突变、自然选择、隔离等原因，分化并产生了种内不同的地理生态种群。 3、林木地理变异两种主要形式连续变异：地势平缓的平原地区，气候随着经纬度而逐渐慢地梯度变化，可能造成树木种内的连续变异，产生渐变群。某一性状呈现出与环境梯度相关联的连续性的梯度遗传变异，即为一个渐变群。不连续性变异：分布在山脉海岛具有明显割裂环境，气候土壤差异显著的分布区，可能形成不连续的地理生态

26、种群。 生态型指适应于某一特殊生境的种内所有个体组合，通常又称为地理小种。4、影响林木地理变异的因子1）树种分布范围的大小2）树种自然分布的范围内环境因素多样性3）分布区的不连续性5、种源试验的概念、林木种源试验方法（1）概念：种源试验指将地理来源不同的同一树种的种子或其他繁殖材料种植在同样条件下，进行栽培比较试验。（2）方法：确定采种点和采种：采种点的确定应根据树种的分布特点、试验目的和条件而定。采种林分应有代表性、面积大、林龄达大量结实期，采到的种子处理要一致。 苗期试验：立地条件尽可能均匀一致，各种源播种前处理应相同，苗圃随机区组排列，不能混淆，管理措施一致。 造林试验 组织协作：分布范

27、围广的树种，需建立协作组，统一标准，统一内容，统一方法，试验成果共享。 6、林木种源试验结果的应用 揭示林木地理变异规律，可丰富林木育种理论，为进一步开展林木改良提供科学依据； 划分种子区，确定林木种子调拨范围和调拨方向提供依据； 保存种质资源，有的种源试验林可直接改建成产地种子园或母树林。第9章1、名词解释 渐渗杂交：杂种与一个亲本种连续回交，可将一个亲本种的基因转移至另一个亲本种，这称为渐渗杂交。 转换：嘌呤代替嘌呤或嘧啶代替嘧啶的突变。 颠换：嘌呤代替嘧啶或嘧啶代替嘌呤的突变。 错义突变：改变多肽链中氨基酸的替换。 同义突变：不改变多肽链中氨基酸的替换。 同源多倍体：同一物种经过染色体加

28、倍形成的多倍体。 源自同一亲本种基因组的重复 异源多倍体：指不同物种杂交产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体。 源自杂交的不同亲本种的基因组的重复2、物种形成的两种主要方式：异域物种形成与同域物种形成（1）异域物种形成：又称渐变式物种形成，发生在长期的进化时期内，主要依靠自然选择的力量从现存物种中产生新物种。3个主要阶段：亚群体在空间上与主群体分离通过遗传漂变和自然选择过程，亚群体与主群体发生遗传分化分化导致了生殖隔离，使得亚群体与主群体之间无法再进行交配，从而产生新的物种。长期性；群体分化，基因流阻隔；生殖隔离，最终导致新物种形成。（2）同域物种形成：又称爆发式物种形成，发生在相对较短的

29、进化时期内，常伴随着一些重要的遗传变化，会使得群体中的一些个体和主群体之间产生生殖隔离。类型：单基因突变；非整倍数；多倍体化。 3、基因组进化的机制1基因突变：A.插入与缺失：DNA链上的一个或多个碱基的增加或减少，可导致移码突变。B.转换与颠换：单个核苷酸发生改变。C.同义突变与错义突变：不改变与改变氨基酸的替换。2基因重复：A.直系同源与旁系同源B.基因家族 基因组加倍：A.同源多倍体与异源多倍体：一般情况下，同源多倍体少，异源多倍体多 B.针叶树中，多倍体少见，阔叶树中，多倍体较多。 第10章1、名词解释基因资源：（又称遗传资源、种质资源、基因库）可用于育种或其他生物学研究的各种植物类型

30、及品种，都可称作基因资源。核心种质：是种质资源的一个核心子集，以最少数量的遗传资源最大限度地保存整个资源群体的遗传多样性，同时代表了整个群体地理分布。核心种质指有限且能代表整个种质遗传谱系的遗传材料。即最少数量的个体能保持最多的遗传多样性。2、遗传多样性的保护策略(1）原址（就地）保护：自然保护区；国家公园；栖息地保护。(2）异地保护：种质资源保存林；资源收集区。(3）离体保护：冷库保存：种子；低温冰箱保存：花粉、营养器官、DNA等。第11章1、名词解释育种周期：（育种循环）指在育种过程中，选择、相互交配与遗传测定等育种活动的交替；或者，基本群体、选择群体与育种群体的交替。其核心活动是选择与相互交配。 基本群体：由所有入选树木组成，也可称基础群体，通过选择、相互交配对其进行遗传改良的树木群体。中选群体：育种周期中，每一世代都是从基本群体中选择优良个体开始的。中选个体形成中选群体。育种群体：中选群体的部分或