孟德尔遗传一.pptx
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1、u以前,人们直观的笼统的认为以前,人们直观的笼统的认为双亲的遗传物质双亲的遗传物质在子代中像血在子代中像血液一样液一样混合混合,其子代表现出双亲的,其子代表现出双亲的混合特征混合特征,而且父母本的性,而且父母本的性状在以后的世代难以区分,这就是状在以后的世代难以区分,这就是混合遗传论混合遗传论。u达尔文在达尔文在1859年发表年发表物种起源物种起源,但是他找不到一个但是他找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择,无法说明变异是如何产生,合理的遗传机理来解释自然选择,无法说明变异是如何产生,而优势变异又如何能够保存下去。而优势变异又如何能够保存下去。u他在他在1872年如此写道:年如此写道:“遗传
2、的定律绝大部分依旧未遗传的定律绝大部分依旧未知。知。没有人能够说明在同一物种的不同个体中的相同特没有人能够说明在同一物种的不同个体中的相同特性,或在不同物种中的相同特性,为什么有时候能够遗性,或在不同物种中的相同特性,为什么有时候能够遗传,而有时候不能;为什么孩子能回复其祖父母甚至更传,而有时候不能;为什么孩子能回复其祖父母甚至更遥远的祖先的某项特征?遥远的祖先的某项特征?”第四章第四章 孟德孟德尔遗传u孟德尔通过研究豌豆的七对性状,提出了孟德尔通过研究豌豆的七对性状,提出了分离分离和自由组合和自由组合规律;规律;u他根据试验结果,否定了长期流行的他根据试验结果,否定了长期流行的混合遗传混合遗
3、传的观念,明确指出杂交亲本的性状遗传不是彼此的观念,明确指出杂交亲本的性状遗传不是彼此混合的,而是混合的,而是相互独立的相互独立的传递给后代,因而父母传递给后代,因而父母本的性状在其后代中还会本的性状在其后代中还会分离分离出来。出来。第四章第四章 孟德孟德尔遗传第四章第四章 孟德孟德尔遗传遗传因子假说、遗传因子分离与自由组合规律及其发展遗传因子假说、遗传因子分离与自由组合规律及其发展第1节 分离规律第2节 独立分配规律第3节 遗传学数据的统计问题第4节 孟德尔规律的补充和发展孟德尔孟德尔(Gregor J.Mendel,1822-1884)奥地利布隆奥地利布隆(Brnn)现捷克布尔诺现捷克布尔
4、诺(Bruo)n1822年年7月月22日,孟德尔出生在奥地利的一个贫日,孟德尔出生在奥地利的一个贫寒的农民家庭里。寒的农民家庭里。u1844-1848年,孟德尔在年,孟德尔在布隆大学哲学院布隆大学哲学院学习神学,学习神学,曾选修迪博尔(曾选修迪博尔(Diebl,1770-1859)讲授的农学、)讲授的农学、果树学和葡萄栽培学等课程。果树学和葡萄栽培学等课程。u 1848年在维也纳大学期间,孟德尔先后师从著名物年在维也纳大学期间,孟德尔先后师从著名物理学家理学家多普勒多普勒(CDoppler,1803-1853)、物理学)、物理学家家埃汀豪生埃汀豪生(AEttinghausen)和植物生理学家)
5、和植物生理学家翁格翁格尔尔(FUnger,1800-1870),这三个人对他的科学),这三个人对他的科学思想无疑产生了很大影响。思想无疑产生了很大影响。u 当时大多数科学家所惯用的方法是培根式的归纳法,而当时大多数科学家所惯用的方法是培根式的归纳法,而多普多普勒勒则主张,先对自然现象进行分析,从分析中提出设想,然则主张,先对自然现象进行分析,从分析中提出设想,然后通过实验来进行证实或否决。后通过实验来进行证实或否决。u埃汀豪生埃汀豪生是一位成功地是一位成功地应用数学分析来研究物理现象应用数学分析来研究物理现象的科学的科学家,孟德尔曾对他的大作家,孟德尔曾对他的大作组合分析组合分析仔细拜读。孟德
6、尔后仔细拜读。孟德尔后来做豌豆实验,成功地将数学统计方法用于杂种后代的分析,来做豌豆实验,成功地将数学统计方法用于杂种后代的分析,与这两位杰出物理学家不无关系。与这两位杰出物理学家不无关系。u翁格尔翁格尔当时正从事进化学说的研究,他认为研究变异是解决当时正从事进化学说的研究,他认为研究变异是解决物种起源问题的关键,并且用这种观点去启发他的学生孟德物种起源问题的关键,并且用这种观点去启发他的学生孟德尔。通过翁格尔,孟德尔了解了尔。通过翁格尔,孟德尔了解了盖尔特纳盖尔特纳的杂交工作。的杂交工作。u盖尔特纳是一位经济富裕的科学家,他能不受拘束地在自盖尔特纳是一位经济富裕的科学家,他能不受拘束地在自己
7、的花园内实施有性杂交的宏伟计划,曾用己的花园内实施有性杂交的宏伟计划,曾用8080个属个属700700个个种种的植物,进行了的植物,进行了万余项的独立实验万余项的独立实验,从中产生了,从中产生了258258个个不同的杂交类型,这些成果都记录在不同的杂交类型,这些成果都记录在18491849年出版的盖尔特年出版的盖尔特纳的著作纳的著作植物杂交的实验与观察植物杂交的实验与观察中,虽然这本书写得中,虽然这本书写得既单调又重复,但涉及的范围很广,包含着一些极有价值既单调又重复,但涉及的范围很广,包含着一些极有价值的观察结果。达尔文和孟德尔都曾仔细地读过这本书。孟的观察结果。达尔文和孟德尔都曾仔细地读过
8、这本书。孟德尔读过的书至今还保存在捷克布隆的孟德尔纪念馆内,德尔读过的书至今还保存在捷克布隆的孟德尔纪念馆内,书中遍布记号和批注,有的内容正是以后孟德尔的实验计书中遍布记号和批注,有的内容正是以后孟德尔的实验计划里的组成部分。划里的组成部分。u由此可见,一个伟大的科学思想的形成绝非偶然。由此可见,一个伟大的科学思想的形成绝非偶然。n从从18561864以豌豆为材料,进行了长达以豌豆为材料,进行了长达8年的杂年的杂交试验,交试验,提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律(Mendels Laws);n1865年年2月月8日和日和3月月8日先后两次在日先后两次在
9、布隆自然科学布隆自然科学会会例会上宣读发表;例会上宣读发表;n1866年整理成长达年整理成长达45页的页的植物杂交试验植物杂交试验一文,一文,发表在发表在布隆自然科学会志布隆自然科学会志第第4卷上。卷上。n1900年荷兰的年荷兰的狄弗里斯狄弗里斯、奥地利的、奥地利的柴马克柴马克和德国的和德国的柯伦斯柯伦斯三人同时发现。孟德尔遗传规律才受到重视。三人同时发现。孟德尔遗传规律才受到重视。孟德尔规律长期不被接受的原因孟德尔规律长期不被接受的原因为什么在生物学界迫切需要遗传定律之时,孟德尔为什么在生物学界迫切需要遗传定律之时,孟德尔如此重要又如此出色的研究却没有引起注意?是什如此重要又如此出色的研究却
10、没有引起注意?是什么原因让孟德尔成为科学史上么原因让孟德尔成为科学史上最孤独的天才最孤独的天才,超前,超前了整个时代了整个时代35年?年?n孟德尔思想的超前性。孟德尔思想的超前性。颗粒遗传观念、统计分析方法、严密的逻辑思维等都颗粒遗传观念、统计分析方法、严密的逻辑思维等都超出了同时代学者们的理解和接受能力。超出了同时代学者们的理解和接受能力。遗传因子仅是一个抽象概念。遗传因子仅是一个抽象概念。当时对生物有性生殖过当时对生物有性生殖过程及其机制知之基少,程及其机制知之基少,连染色体也是连染色体也是18881888年才命名的。年才命名的。n孟德尔本人对孟德尔本人对其理论其理论普遍适用性的研究普遍适
11、用性的研究遇到遇到挫折。挫折。由于他在材料选择上的不幸,结果他并不能用遗传因子假由于他在材料选择上的不幸,结果他并不能用遗传因子假说来解释说来解释蜜蜂、蜜蜂、山柳菊属山柳菊属植物植物等的遗传现象。等的遗传现象。而在材料的选择上,很大程度上是受而在材料的选择上,很大程度上是受 到一个当时的学术权威慕尼黑大学植物到一个当时的学术权威慕尼黑大学植物学教授学教授耐格里耐格里的影响。的影响。因此,因此,可能连他自己都怀疑其理论的可能连他自己都怀疑其理论的正确性或适用范围正确性或适用范围;尽管对豌豆的尽管对豌豆的7 7对相对相对性状的试验是完全能够自圆其说。对性状的试验是完全能够自圆其说。第一第一节 分离
12、分离规律律一、孟德尔豌豆杂交试验二、分离现象的解释三、表现型和基因型四、分离规律的验证五、分离比例的实现条件六、分离规律的应用 (一)基础知识础知识n单位性状与相对性状单位性状与相对性状n豌豆的豌豆的7 7个单位性状及其相对性状个单位性状及其相对性状一、孟德尔豌豆杂交试验单位性状与相对性状单位性状与相对性状u性状性状(character/trait)(character/trait):生物体或其组成部分生物体或其组成部分所表现的所表现的形态、生理或行为特征形态、生理或行为特征称为称为性状。性状。u单位性状单位性状(unit character)(unit character):孟德尔把植株性状
13、孟德尔把植株性状总体区分为各个单位作为研究对象,这样区分开总体区分为各个单位作为研究对象,这样区分开来的性状,称为来的性状,称为单位性状单位性状,即:生物某一方面的,即:生物某一方面的特征特性。如,豌豆的花色、子叶的颜色、种子特征特性。如,豌豆的花色、子叶的颜色、种子的形状等。的形状等。u相对性状相对性状(contrasting character)(contrasting character):不同生物个不同生物个体体在单位性状上存在不同的表现,这种同一单位性在单位性状上存在不同的表现,这种同一单位性状的相对差异称为状的相对差异称为相对性状。相对性状。如,豌豆花色有红花如,豌豆花色有红花和白
14、花、种子形状有圆粒和皱粒、子叶颜色有黄色和白花、种子形状有圆粒和皱粒、子叶颜色有黄色和绿色等。和绿色等。u利用具有相对性状的个体利用具有相对性状的个体杂交杂交后后,u可以对其后代的遗传表现进行对可以对其后代的遗传表现进行对 比分析和研究比分析和研究,分析其分析其遗传规律遗传规律。豌豆的豌豆的7个单位性状及其相对性状个单位性状及其相对性状性状性状杂交组合杂交组合花色红花 白花种子形状圆粒 皱粒子叶颜色黄色 绿色豆荚形状饱满 不饱满未熟豆荚色绿色 黄色花着生位置腋生 顶生植株高度高 矮n所选择的七个单位性状的相对所选择的七个单位性状的相对性状间都存在明显差异,后代性状间都存在明显差异,后代个体间表
15、现明显的类别差异;个体间表现明显的类别差异;n按杂交后代的按杂交后代的系谱系谱进行的记载进行的记载和分析,对杂交后代性状表现和分析,对杂交后代性状表现进行归类统计、并分析了各种进行归类统计、并分析了各种类型之间的比例关系。类型之间的比例关系。豌豆的豌豆的7个单位性状及其相对性状个单位性状及其相对性状(二二)豌豆花色豌豆花色杂交杂交试验试验n1.试验方法试验方法P 红花亲本红花亲本()白花亲本白花亲本()F1 杂种一代杂种一代 (种植种植/性状观察性状观察/自交自交)F2 杂种二代杂种二代 (种植种植/性状观察性状观察/自交自交)植物杂交试验的符号表示植物杂交试验的符号表示:亲本:亲本(pare
16、nt),杂交亲本;杂交亲本;:作为母本,提供胚囊的亲本;:作为母本,提供胚囊的亲本;:作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。:作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。:表示人工杂交过程;:表示人工杂交过程;F1:表示杂种表示杂种第第一代一代(first filial generation);是指杂交当代所是指杂交当代所结的种子及由它所长成的植株。结的种子及由它所长成的植株。:表示自交,表示自交,是指同一株上的自花授粉或同株上的异花授粉。是指同一株上的自花授粉或同株上的异花授粉。F2:表示表示杂种二代,杂种二代,F1代自交得到的种子及其所发育形成的生物代自交得到的种子及其所发育形成的生物个体个体。试验结果试验
17、结果nF1的花色全部为红色;的花色全部为红色;nF2群体中出现了开红花群体中出现了开红花和开白花两种类型,并和开白花两种类型,并且红花植株与白花植株且红花植株与白花植株的比例接近的比例接近3:1。P 红花红花()白花白花()F1 红花红花 F2 红花红花 白花白花株数株数 705 224比例比例 3.15 1?反交(reciprocal cross)试验及其结果孟德尔又用白花亲本作母本、红花亲本作父本进行杂交,即:孟德尔又用白花亲本作母本、红花亲本作父本进行杂交,即:白花亲本白花亲本()红花亲本红花亲本()通常人们将这两种组合方式之一称为通常人们将这两种组合方式之一称为正交正交,另一种称为,另
18、一种称为反交反交(reciprocalcross)。反交试验结果:反交试验结果:F1植株的花色仍然全部为植株的花色仍然全部为红色红色;F2红花植株与白花植株的比例也接近红花植株与白花植株的比例也接近3:1。反交与正交结果完全一致,表明:反交与正交结果完全一致,表明:F1、F2的性状表现不受亲本组合方式的影响的性状表现不受亲本组合方式的影响(与哪一个亲本作母本无与哪一个亲本作母本无关关)。七对相对性状杂交试验结果七对相对性状杂交试验结果性状性状杂交组合杂交组合F F1 1表现表现F2F2表现表现显性显性隐性隐性比例比例花色花色红花红花白花白花红花红花705705红花红花224224白花白花3.1
19、53.15:1 1种子形状种子形状圆粒圆粒皱粒皱粒圆粒圆粒54745474圆粒圆粒18501850皱粒皱粒2.962.96:1 1子叶颜色子叶颜色黄色黄色绿色绿色黄色黄色60226022黄色黄色20012001绿色绿色3.013.01:1 1豆荚形状豆荚形状饱满饱满不饱满不饱满饱满饱满882882饱满饱满299299不饱满不饱满2.952.95:1 1未熟豆荚色未熟豆荚色绿色绿色黄色黄色绿色绿色428428绿色绿色152152黄色黄色2.822.82:1 1花着生位置花着生位置腋生腋生顶生顶生腋生腋生651651腋生腋生207207顶生顶生3.143.14:1 1植株高度植株高度高高矮矮高高7
20、87787高高277277矮矮2.842.84:1 1显性、隐性性状显性、隐性性状从以上从以上7 7对性状的杂交结果,看到了两个共同的特点:对性状的杂交结果,看到了两个共同的特点:第一,第一,F F1 1代个体代个体(植株植株)均只表现亲本之一的性状,而均只表现亲本之一的性状,而另一个亲本的性状隐藏不表现。另一个亲本的性状隐藏不表现。相对性状中,在相对性状中,在F F1 1代表现出来的相对性状称为代表现出来的相对性状称为显显性性状性性状(dominant character(dominant character),而在而在F F1 1中未表现中未表现出来的相对性状称为出来的相对性状称为隐性性状
21、隐性性状(recessive(recessive character)character)。第二,第二,F F2 2的植株在性状表现上是不同的,一部分植株的植株在性状表现上是不同的,一部分植株表现显性性状,其余植株表现隐性性状;并且表现显表现显性性状,其余植株表现隐性性状;并且表现显性性状的植株数与隐性性状个体数之比接近性性状的植株数与隐性性状个体数之比接近3:13:1。隐性性状在隐性性状在F F1 1中并没有消失,只是被掩盖了,在中并没有消失,只是被掩盖了,在F F2 2代显性性状和隐性性状都会表现出来,代显性性状和隐性性状都会表现出来,这就是这就是性状性状分离分离(character se
22、gregation)(character segregation)现象。现象。性状性状分离现象分离现象二、二、分离现象的解释分离现象的解释(一一)、遗传因子假说遗传因子假说(二二)、遗传因子的分离规律、遗传因子的分离规律(三三)、基因、基因分离的细胞分离的细胞(学学)基础基础(四四)、豌豆花色分离现象解释、豌豆花色分离现象解释(一)(一)遗传因子假说遗传因子假说孟德尔提出了遗传因子孟德尔提出了遗传因子(inheritedfactor)假说,认为:假说,认为:%生物性状是由遗传因子决定,且每对相对性状由一对遗传生物性状是由遗传因子决定,且每对相对性状由一对遗传因子控制;因子控制;%显性性状受显性
23、因子显性性状受显性因子(dominant)控制,而隐性性状由隐性控制,而隐性性状由隐性因子因子(recessive)控制;只要成对遗传因子中有一个显性因子,控制;只要成对遗传因子中有一个显性因子,生物个体就表现显性性状;生物个体就表现显性性状;%遗传因子在体细胞内成对存在,遗传因子在体细胞内成对存在,而在配子中成单存在。体而在配子中成单存在。体细胞中成对遗传因子细胞中成对遗传因子分别来自父本和母本分别来自父本和母本。%配子的结合是随机的。配子的结合是随机的。随机的随机的(二二)遗传因子的分离规律遗传因子的分离规律n遗传因子在世代间的传递遵循遗传因子在世代间的传递遵循分离规律分离规律(the l
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