园林植物遗传育种学课件文本Word格式文档下载.docx
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原核细胞与真核细胞的主要区别
特性原核生物真核生物
细胞大小较小（1～10µ
m）较大（10～100µ
m）
染色体由裸露的DNA构成由DNA与蛋白质联结在一起
细胞核DNA集中的区域称拟核，无固定结构为真核，有核膜和核仁
细胞器有简单的内膜系统有复杂的内膜系统、线粒体、质体和细胞骨架
细胞分裂无丝分裂有丝分裂及减数分裂
转录与翻译同一时间与地点转录在细胞核，翻译在细胞质
★细胞的重要性
•结构单位;
功能单位;
繁殖单位
二、染色体（chromosome）的结构
（一）染色体的化学组成
DNA
（1）
染色体PROTEIN组蛋白
（1）
RNA（0.05）非组蛋白（0.5-1.5）
（三）染色体的结构
表1－2一些常见园林植物的染色体数
•种类染色体数种类染色体数
•翠菊2n＝18一串红2n＝32
•矮牵牛2n＝2x，4x，5x菊花2n＝2x，4x，6x8x，10x
•＝14，28，35，＝18，36，54，72，90
•芍药2n＝10金鱼草2n＝2x，4x＝16，32
•大丽花2n＝16唐菖蒲2n＝30
•百合2n＝24月季2n＝2x，3x，4x，5x，6x，8x
•＝14，21，28，35，42，56
•朱顶红2n＝22鸡冠花2n＝36
•仙客来2n＝48，96郁金香2n＝2x，3x，4x
•＝24，36，48
•荷花2n＝16香石竹2n＝30
•茶花2n＝30牡丹2n＝10，25
三、细胞周期
四、细胞分裂
有丝分裂
有丝分裂图像
减数分裂
染色体周史
第三章遗传的基本规律
1
分离定律
一.史前遗传学的缺陷
v没有充足的现实依据
v没有完整的理论体系
v没有有效的实验手段
v没有明确的数量关系
二.孟德尔的试验
（一）孟德尔的选材
v孟德尔所用的材料：
---豌豆，菜豆，玉米，紫茉莉，水杨梅，山柳菊，毛蕊花，金鱼草，耧斗菜，鼠类，蜜蜂等
v选择豌豆的理由
▪稳定的，可以区分的性状。
▪自花（闭花）授粉，没有外界花粉的污染；
人工授粉也能结实。
•孟德尔的试验
（二）显性性状（dominantcharacter）和
隐性性状（recessivecharacter）
v分离现象（segregationphenomenon）
*颗粒假说（paticulateinberitance）
分离现象
v同一杂交后代（或同一群体后代）个体之间出现显性和隐性的不同性状的现象称为分离现象。
其它性状的实验
v七对性状杂交图（右）
v七对性状统计表（上）
vPRR♀×
rr♂
v（红色）（白色）
v
配子Rr
F1Rr×
v（红色）
v雌配子
1/2R1/2r
v雄配子1/2R1/4RR1/4Rr
v1/2r1/4Rr1/4rr
vF2基因型比1RR:
2Rr:
1rr
v（红色）（白色）
vF2表型比3：
1
三.孟德尔假说
1.性状是由独立的遗传因子决定的；
2.遗传因子在体细胞中成对存在，有显隐性关系；
3.形成配子时分离，在性细胞中只含一个；
4.配子形成合子时机率均等。
四.孟德尔假说中的重要概念
v基因型和表现型
v等位基因
v纯合子与杂合子
v1.基因（gene）:
现代生命科学用“基因”（gene）一词取代了孟德尔的“遗传因子”（geneticfactor）概念。
基因位于染色体上，是具有功能的特定核苷酸顺序的DNA片段，是贮存遗传信息的功能单位，基因可以突变，基因之间可以发生交换。
随着现代遗传学的发展，人们对基因概念的认识日益深入。
v2.基因座（Locus）：
基因在染色体上所处的位置。
v3.等位基因（alleles）：
在同源染色体上占据相同座位的两个不同形式的基因，是由突变造成的许多可能的状态之一。
v4.显性基因（dominantgene）：
在杂和状态中能够表现其表型效应的基因，一般以大写字母表示。
v5.隐性基因（recessivegene）：
在杂和状态中不能表现其表型效应的基因，一般以小写字母表示。
v6.基因型（genotype）：
生物体的遗传组成。
是生物体在环境条件的影响下发育成特殊性状的潜在能力。
v7.表型（phynotype）：
生物体所表现出的性状。
它是基因型和在外界环境作用下具体的表现。
v8.纯合体（homozygote）：
等位基因座上有两个相同的等位基因，成对的基因都是一样的。
v9.杂合体（heterozygote）：
等位基因座上有两个不相同的等位基因的合子体，成对基因不一样，或称基因的异质结合。
v10.真实遗传（truebreeding）：
子代性状永远与亲代性状相同的遗传方式。
v11.回交（backcross）：
杂交产生的子一代个体与其亲本进行交配的方式。
v12.测交（testcross）：
杂交产生的子一代个体与其纯合隐性亲本进行交配的方式。
五.分离假说的验证
*分离律的实质
v测交法
v自交法
*孟德尔法则的普遍性
测交试验
v红花白花
vCc×
cc
Cc:
cc=1:
v由此可以引申出如下结论：
v成对的遗传因子在杂和状态下互不粘连，保持其独立性，当它形成配子时相互分离从合子到配子，遗传因子由双变单，这种变化称为分离（segregation）；
v遗传因子（基因）的分离是性状传递最为普遍和基本的规律。
自交试验
vPCc×
F1CC:
2:
v（C_:
cc=3:
1）
v子一代所有显性个体均自交
F2CC:
（CC:
Cc:
cc=1:
2:
1）=1:
2
C_:
cc=3:
1
六.分离律实现的条件
1二倍体
2减数分裂正常
3配子形成合子机率均等
4合子发育正常
5分析的群体足够大
七.孟德尔的贡献
1统计关系
2杂交试验
3因子假说
TheNobelPrizeinChemistry2009
vTheribosometranslatestheDNAcodeintolife
vVenkatramanRamakrishnan,
vThomasA.Steitz
vAdaE.Yonath
一遗传的染色体学说
（一）平行现象
–遗传单位
–成对存在
–分别来自父、母本
–形成配子时彼此分离
–形成合子时自由组合
v染色体可以在显微镜下看，有一定的形态结构，能够复制出与其完全相同的结构，因而能保证世代间的连续性与稳定性；
基因是遗传学单位，每对基因在杂交中仍保持其独立性和完整性，也能复制出跟自己相同的因子。
v染色体在体细胞中成对存在，基因也是成对的；
在配子中每对基因只有一个，而每对同源染色体也只有一个。
v个体中成对的基因一个来自父本，一个来自母本；
两个同源染色体也是分别来自父本和母本。
v成对的遗传因子在形成性细胞时彼此分离；
同源染色体在形成性细胞时也是彼此分离的。
v不同对基因在形成配子时的分离与不同对染色体在减数分裂后期的分离，都是独立分配的，即形成配子时是自由组合的。
v基于孟德尔的遗传因子与性细胞在减数分裂过程中的染色体行为有着上述平行关系，美国W.S.Sutton和德国的T.Boveri在1903年各自提出了细胞核内的染色体可能是基因的载体的学说，认为基因是在染色体上。
Sutton指出，如果假定基因在染色体上，那么就可能十分圆满地解释孟德尔的分离定律和自由组合定律。
二伴性遗传现象
v
（一）摩尔根关于果蝇伴性遗传的研究
v若要证明基因在染色体上，就需要将某特定的遗传因子与特定的染色体联系起来。
（T．H．Morgen，1866-1945）是现代遗传学的又一奠基人。
20世纪初，他和他的学生们把注意力放在研究基因和染色体的关系上。
他以果蝇为试验材料，并改称遗传因子为基因（gene），作了一系列精巧的实验，其中3个实验最能说明问题。
vSEXLIMITEDINHERITANCEINDROSOPHILA
vT.H.MORGAN
vWoodsHole,Massachusetts
vMorgan,T.H.1910.Sex-limitedinheritanceinDrosophila,Science,32:
120-122.
vIn1910,whenT.H.Morganpublishedtheresultsofhisworkonanatypicalmalefruitflythatappearedinhislaboratory,allthisbegantochange.NormallyDrosophilamelanogasterhaveredeyes,butMorgan’snewflyhadwhiteeyes.Tostudythegeneticsofthewhite-eyetrait,Morgancrossedtheoriginalwhite-eyedmalewithared-eyedfemaleandobtainedthefollowingresults:
vMaleFemale
vPwhiteeyesredeyes
vF1allredallred
vF2½
redallred
v½
whiteallred
vBecausethetraitfirstseemedtooccuronlyinmales,Morgan
v1．X+X+XwY（来自突变）
v红眼雌白眼雄
v
vX+XwX+Y
v红眼雌红眼雄
vX+X+X+YX+XwXwY
v红眼雌红眼雄红眼雌白眼雄
v1：
1：
三连锁和交换
交换现象
（二）连锁和交换的遗传机制
四连锁群
连锁规则
–如果如果A基因与B基因连锁，B基因与C基因连锁，那么A基因与C基因连锁。
–A基因与B基因连锁，B基因与C基因不连锁，那么A基因一定不与C基因连锁。
连锁群
设有A,B,C,D四个基因，A与B连锁，C与D连锁，而A与C不连锁，则A与B属于同一连锁群，C与D属于另一连锁群。
连锁交换定律
v连锁和交换这一对名词在遗传学上被沿用下来，作为与孟德尔定律中基因分离律、自由组合律而并立，由T.H.Morgan证明并完善第三条遗传学基本规律。
连锁交换定律的基本内容是：
处在同一条染色体上的两个或两个以上基因遗传时，连合在一起的频率大于重新组合的几率。
重组类型的产生是由于配子形成过程中，同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。
五染色体图
通过仔细安排的杂交试验和种植并测定大量后代不同性状的连锁程度，记录不同性状之间结合在一起遗传的频率，可以标出基因在染色体上的相对位置，叫做染色体图（chromosomemap）.
v果蝇染色体图
玉米连锁图
六连锁遗传在园林植物上的应用
v园林植物中的连锁遗传现象除形态性状之间的连锁，如花色与花粉形态之间的连锁外，还有形态与生活力之间的连锁、形态和生理特性之间的连锁等一些重要的连锁现象。
例1．形态和成活力之间的连锁遗传：
v形态-成活力连锁系统是高等植物广泛存在的现象（Grant,1975）。
不仅形态性状的基因间可以连锁，形态性状的基因和成活力基因也可能位于同一条染色体上，属于同一个连锁群，在这种情况下，植物的成活力或生长速度等也就可能与某一形态上的特定性状相伴存在。
当然这种情况的出现有可能是成活力基因（Viabilitygene）具有形态上的多效性，但也有可能是某一形态基因具有影响生活力的多效性，因此在实际工作中需要区分基因的多效性和形态成活力连锁遗传。
形态与成活力之间的连锁遗传在园林植物育种中的实践意义
v当我们播种时务求让所有种子都能发芽生长，直到开花结果。
过早死去的幼苗可能代表着一些重要的形态与生理类型，使育种者失去即将到手的理想性状。
这种情况在远缘杂交的种子中尤为突出，杂种成活力差异较大，因此应根据连锁遗传知识，考虑原亲本的适应范围，选择适宜地点和气候播种杂种种子。
例2．形态与生理性状之间的连锁遗传：
v观赏植物中存在着的花柱异长现象和自交不亲和现象是一种复杂的生理性状，很多学者对这一性状进行了研究。
如报春花Primulaminima这个种的群体中有针式型（pins）和线式型（thrums）两种类型的花。
pins有长花柱、低位花药和大的柱头突；
而thrums则为短花柱、高位花药和小柱头突。
这些特点的结合减少了类型内授粉机会，从而促进了相互授粉，另外还有一种亲和机制即thrums×
thrums或pins×
pins不亲合，只有pins×
thrums或thrums×
pins才亲合，能产生良好的种子。
花柱异长现象在达尔文时代只能用进化论来解释，现代遗传学揭示了这一现象的本质。
第4章分子基础
一、DNA是遗传物质
1944年，美国细菌学家OsalwadTheodoreAvery发现基因是由脱氧核糖核酸即DNA组成。
这一发现应属于诺贝尔奖级的科学成果。
核酸的发现
1868年，瑞士科学家F.Miescher在外科手术绷带上的脓血细胞中分离出一种含磷有机化合物，其具有很强的酸性。
由于是从细胞核中分离出来，故称之为核素（nuclein）。
今日，科学家们称之为脱氧核糖核酸。
二）DNA是遗传物质的间接证据
连续性、稳定性、自主性物质：
•同种生物不同个体间的稳定性；
•同一个体不同组织的细胞间的稳定性；
•同一个体不同发育年龄的稳定性；
•仅在能自体复制的细胞器上找到。
肺炎双球菌转化试验：
1928年,Griffith
噬菌体感染图象
RNA是遗传物质
二、核酸的化学性质
三、DNA半保留复制
（一）DNA半保留复制学说
（二）半保留复制的验证
四、遗传信息的转录
五、遗传信息的表达和调控
（一）中心法则及其发展
（二）遗传信息的转录与RNA的加工
（三）遗传密码及其特性
（四）遗传信息的翻译
（五）基因表达调控
（二）遗传密码的性质
•简并性
|同义密码子；
|8个密码子家族，每个家族有4种密码子；
•普遍性与特殊性
|起始密码AUG；
|终止密码UAA、UAG、UGA；
3.无逗号、不重叠
|核糖体的结构和功能
|破译生命体
|RibosomeStructureandFunction
|女科学家约纳特的成功之路
六基因的现代概念
1.DNA与基因
|基因是DNA序列上具有一定功能的片段；
|转录单位包括转录的启动子及其上游的其他调控序列、基因本身和转录的终止序列；
|除编码蛋白质的基因外，还有最终产物为RNA的基因，如编码tRNA和rRNA的基因；
|调节基因。
2.断裂基因（splitgene）
⏹调控和调控水平
⏹顺式作用元件和反式作用因子
⏹结构基因和调节基因
⏹启动子和终止子
⏹操纵基因和阻抑蛋白
⏹转录因子
调控和调控水平
|生物体的遗传信息在表达为性状的过程中可以在任何阶段进行调控。
|调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。
3结构基因与调节基因
|结构基因（structuralgene）
指编码蛋白质或RNA的任何基因。
|调节基因（regulatorgene）
指参与其它基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。
|正调控：
调节物与DNA特定位点的相互作用能够启动或增强基因表达活性。
|负调控：
以关闭或降低基因表达活性的方式调节靶基因。
4启动子和终止子
位于转录单位开始和结束位置上的序列为启动子和终止子，两者都是典型的顺式作用位点。
启动子和终止子是受同一类反式作用因子识别的顺式作用元件，这一类反式作用因子就是RNA聚合酶。
这两个位点也能各自结合其它一些特定因子。
5操纵基因和阻抑蛋白
细菌的传统控制机制是负调控：
即阻抑蛋白（repressor）阻止基因表达，无阻抑蛋白时，RNA聚合酶能够识别受调节基因的启动子，使基因得以表达。
操纵基因（operator）的靶位点（顺式作用位点）与启动子相邻，当阻抑蛋白与操纵基因结合时，就会阻止RNA聚合酶转录，基因的表达就关闭。
（一）操纵子的概念
操纵子（operon）就是操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基因转录受操纵基因的调控。
6转录因子
转录因子是转录起始过程中，RNA聚合酶所需的辅助因子。
它们是参与正调控的反式作用因子。
它们在启动子附近有作用位点，有些与位点之结合使RNA聚合酶能起始转录。
七、突变的分子机理
（一）概念
|变异与突变
Variation,Mutation
|野生型和突变型
Wildtype,Mutant
（二）突变的分类
自发突变和诱发突变；
单点突变和多点突变；
（碱基替代、碱基插入、碱基缺失）
同义突变、非同义突变、无义突变
|GAAGAAGAAGAA
|GAAGAAGAAGAA
|谷氨酸多肽
|GGAAGAAGAAGAA
|GGAAGAAGAAGA
|甘氨酸开头的精氨酸多肽
（三）突变机理
•自发性损伤
|复制中的损伤
|自发性化学改变
（互变异构、碱基的脱氨基作用）
2.物理因素引起的损伤
|紫外线引起的DNA损伤
（嘧啶二聚体）
|电离辐射引起的DNA损伤
（单链断裂、双链断裂）
3.化学因素引起的DNA损伤
|烷化剂：
引起链内交联；
|碱基类似物：
5-溴尿嘧啶（5-BU）
稀醇式与G配对
酮式与A配对
1、碱基类似物在DNA复制时的渗入
2、DNA分子上碱基的化学修饰
3、嵌合剂的致突变作用
4、转座成分的致突变作用
5、增变基因
6、紫外线的致突变作用
7、突变热点
第四章遗传的分子基础
高
等
植
物
花
发
育
|同源异型突变与花的发育
花——花序花芽花器官花型
1.花的发育概述
花萼花瓣雄蕊雌蕊
花器官
苞片原基花芽原基（决定性）
花序型
营养型
|同源异型突变：
同源分生组织发生可遗传的变异，产生异位器官或组织。
|同源异型基因的克隆是花发育研究的关键，而同源异型突变的产生则是基因克隆的基础。
2.花序的发育
花序的发育主要是指分生组织从营养型向花序型的转变。
营养型的植物如何进入感受态
感受态的植物如何接受外界因子
基因控制
EMF（Embryoflower）:
生殖生长抑制因子，营养生长
的保持因子。
TFL1（Terminalflower）：
早期抑制花序的发育，后期
维持花序型顶端分生组织。
3.花芽的发育
分生组织特性基因（Meristemidentitygene）
3.1LFY/FLO基因
3.2AP1/SQUA基因
3.3双突变与基因互作
4.花器官的发育
ABC模型
B
AC
AABBCC
轮Ⅰ轮Ⅱ轮Ⅲ轮Ⅳ
|5花型的发育
|两侧对称
|花型
|辐射对称
|金鱼草DICH:
两侧对称
|CYC：
半反常对称
色
遗
传
|1花色概述
|1.1花色涵义——狭义、广义
|1.2研究简史
|2花色遗传基础
1花色的形成及其决定因子
1．1花色素的生物合成及限速酶
|1．2影响花色的其它因子
|1．2．1色素浓度及液泡液的PH值
|1．2．2病毒感染引起的花色变异
2花色素苷生物合成的结构基因和调节基因
]2．1结构基因
]2．1．1结构基因克隆
]2．1．2结构基因启动子功能
]2．2调节基因
]2．2．1调节基因克隆
|2．2．2调节基因的分子生物学功能
|2．3外源花色
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