1、1园林植物遗传育种学教 案适用园林、药用植物高职班学 校 ： 楚 雄 农 校任课教师 ： 罗 春 梅二 OO 六年八月二十日2第一篇 园林植物遗传学第 1 章 园林植物遗传学基础计划学时：2 学时 属累计学时：1-2 学时教学目的：让学生了解遗传与变异的概念和关系，分离规律的实质。教学重点：基因型和表现型的概念，分离规律的实质。教学难点：分离规律的实质。教学方法：理论讲解教学过程：A组织教学B讲授新课第一节 遗传、变异和环境一、遗传学的概念遗传学是研究生物遗传与变异的科学。即是一门研究亲子代之间的传递和继承的科学。如：为什么出现“种瓜得瓜，种豆得豆” ， “一娘生九子，九子各不同”等现象，这些
2、都属于遗传学解决的问题。二、遗传与变异的概念及关系（一）遗传1、概念：指亲代的性状又在子代出现的现象。2、原因：是由于遗传物质从亲代传递给了子代，使得子代按照遗传物质的规定，发育成了与亲代相似的各种性状。3、遗传物质：指生物体的细胞内部传递遗传信息的物质，能自我复制。染色体是遗传物质的载体。染色体的主要成分是 DNA 和蛋白质。其中 DNA（脱氧核糖核酸）就是遗传物质。少数病毒不含 DNA，其遗传物质是 RNA(核糖核酸)。4、基因：是遗传物质（DNA）的基本单位。它是 DNA 分子链中各个微小的区段。基因控制着生物的某个或某些性状。具有相对的稳定性。（二）变异1、概念：指生物的亲代与子代或同
3、一亲本的子代个体之间，有些3性状彼此不同的现象。2、变异的类型生物的变异是很复杂的，在农业生产中常有这样的情况：在田间选择穗大粒多的变异植株为亲本，把它们的种子种下去后，在子代中有的保持了亲代穗大粒多的性状，有的却不能。这就说明，并不是所有的变异都能遗传。我们把能遗传的变异称为可遗传的变异，不能遗传的称为不遗传的变异。（1）不遗传的变异指生物性状的变异不能遗传给子代。原因主要是由于外界的环境条件而引起，即环境条件仅能使生物的某些外部性状发生变异，而遗传物质并未变化。（2）可遗传的变异指能够遗传的变异。原因主要是由于遗传物质发生了变化，故所产生的变异可遗传给后代。（3）两种变异的区分及其重要性两
4、种变异主要根据其变异 性状能否遗传来进行区分，这两种变异有时容易分清楚，而有时不易分清。例如：象植物的花冠颜色、形状及籽粒颜色、穗色、芒的长短、茸毛的有无等这些性状，往往受环境影响较小，若发生变异，一般是可以遗传的。如：长芒小麦后代中产生无芒的变异，红粒高粱后代中出现白粒变异单株等。类似这样的性状变异，一般是能够遗传的。而有些性状如穗子大小、植株高矮、叶色的深浅等，往往受环境条件影响大，类似这里边些性状发生就异，可能是由于遗传物质变化造成，也可能是由于地力肥瘦不同造成，或者是由于两种变异共同作用的结果。对于育种工作来讲，能够遗传的就异是遗传育种工作的重要课题之一，因为只有从可遗传的变异中才能选
5、育出新品种。三、遗传与变异的关系遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征，两者是生命运动中的一对矛盾，它们是对立而又统一的，正是由于这对矛盾的不断运动才使生物界生生不息、世代留传和更新发展，不断进化。4遗传使生物性状得到相对稳定，但这种不变是相对的，通过变异使得这种稳定性遭到破坏，在一定范围内表现差异，产生新的性状，使生物能适应不断变化的环境，并在一定条件下，使变异的性状能遗传下去，从而产生新的类型和品种。可以说没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性，没有变异不会产生新的性状，也不可能有物种的进化和新品种的选育。所以，遗传是相对的，保守的，变异是绝对的，发展的。两者是既对立而又统一的关系
6、。第二节 遗传的基本定律一、 分离规律1、单位性状与相对性状生物遗传的分离规律是孟德尔从一对相对性状遗传试验中总结出来的。每个生物个体都有它的综合性状。孟德尔在研究遗传现象时，为了不被复杂的综合性状所迷惑，采取把综合性状区分为许多单一的性状，然后一个一个地分别研究的办法。例如：在研究花色遗传时就暂不考虑茎的高矮、叶片颜色等其它性状，在研究籽粒形状遗传时就暂不考虑花色、叶片颜色等其它性状的遗传。象这种被作为研究对象的各个单一性状，就叫单位性状。同种生物的不同个体或不同农作物品种之间，在同一单位性状上常常有不同的表现。如：对于豌豆的各个单位性状，花色有红花和白花的差别；籽粒形状有圆粒和皱粒的差别；
7、花序的着生位置有顶生和腋生的差别等。这些单位性状的不同表现都是相对而言的，因此在遗传学上把具有相对差异的单位性状称为相对性状。如：红花和白花；圆粒和皱粒；花序的顶生和腋生等这些都分别是一对相对性状。孟德尔在研究单位性状遗传时，就是用具有明显差异的相对性状进行杂交试验，然后对其后代的遗传表现进行有对比的分析和研究，从而了解相对性状的遗传差异，找出单位性状的遗传规律。2、孟德尔豌豆杂交试验与性状分离现象孟德尔豌豆杂交试验都是在控制传粉的条件下进行的，他从尚未成熟的花里除去雄蕊，这样就防止了自花授粉。到了成熟时，他从具有相对性状的植株上采取花粉，把花粉放在除去雄蕊的柱头上，这样就完成5了人工的异花传
8、粉。为了防止不必要的异花授粉，他采用套袋隔离把花保护起来，使昆虫和风带来的花粉进不去。在整个试验过程中，他表现了科学家所应有的严格的谨慎态度，仔细观察所得的结果，并详细记载下所观察的东西。孟德尔豌豆杂交试验结果如下：P 红花（）白花（） 白花（）红花（） F1 红花 红花 F2 红花 白花 红花 白花 株数 705 224比例 3.15 ：1 3 ：1上图符号，P 表示亲本，表示母本，表示父本，表示杂交，F 表示杂种后代（F1 表示杂种第一代，是指杂交当代母本所结的种子及由它所长成的植株，F2 表示杂种第二代，是指 F1 自交产生的种子及由它所长成的植株，依次类推，F3、 、F4 分别表示杂种
9、第三代、四代） ， 表示自交，是指同一植株上的自花授粉或同株上的异花授粉。从正交和反交两个试验结果来看，说明 F1 、F2 的性状表现不受亲本组合方式的影响，孟德尔在豌豆的其它 6 对相对性状的杂交试验中，都获得了同样的试验结果，现将他的试验资汇总于表 2-1，第 30 页。由表可知：第一、F1 所有植株的性状表现都有是一致的，都只表现一个亲本的性状，而另一亲本的性状隐藏未现。显性性状：把在 F1 代表现出来的性状称为显性性状。如：红花。隐性性状：把在 F1 代未表现出来的性状称为隐性性状。如：白花。第二、F2 的植株在性状上表现是不同的，一部分植株表现一个亲本的性状，其余植株表现另一个亲本的
10、相对性状，即显性性状和隐性性状都有同时出现了，这是性状分离现象（就是同一后代出现不同性状的现象） 。由此可见，隐性性状在 F1 并没有消失，而是隐藏未见，在 F2又重新表现出来，并且在 F1 群体中显性和隐性植株的分离比例大致总是63：1。后来，很多人也重复孟德尔的试验，同样得到相同结果。3、杂种后代性状分离的原因杂种后代性状分离是生物界的普遍现象。为什么会出现这一现象呢？现将分离规律的原理综合如下：生物体每一性状都有相应的基因控制。显性性状被显性基因控制，隐性性状被隐性基因控制。习惯上显性基因用大写字母表示，隐性基因用与小写字母表示。如：红花基因用 C表示，白花基因用 c 表示。基因在体细胞
11、中是成对的（等位基因） ，一个来自母本，一个来自父本。遗传学上把位于同源染色体对等部位上的基因称为等位基因。同一对等位基因，因其组成不同而有三种情况。例如：CC 表示显性性状，cc 表示隐性性状，这两种情况属“同质结合”或“纯结合” ，指等位基因的两个基因相同。Cc 表示显性性状，属“异质结合”或“杂合” ，指等位基因中一个为显性基因，一个为隐性基因。等位基因属同质结合的个体只产生一种类型的配子，如：纯合的CC 个体所产生的配子，都只带一个 C 基因。而等位基因属异质结合的个体可产生两种类型的配子。如：杂合的 Cc 个体产生带 C 和 c 的两种配子。杂合的 F1 个体由于产生两种类型的配子，
12、且雌、雄配子数量和类型各占 50%，当受精时，两种雌配子和两种雄配子结合的机会又是相等的，其结果在 F2 代中，必然是 CC 占 1/4，Cc 占 2/4，cc 占 1/4 。而 CC 和 Cc 都是表现显性性状，故显性性状与隐性性状的个体比例为3：1。由此可见，分离规律是指具有异质结合基因的个体在形成配子时，同一对等位基因随着同源染色体而彼此分离，分别进入不同的配子，而带不同基因的雌雄配子相结合，形成基因组成不同的个体，导致了后代性状的分离。74、基因型、表现型及基因型分析（1）概念由上述试验可看出，由于存在显性、隐性的关系，所以遗传组成和表现性状并不完全相同，如：同是红花性状，可能是 CC
13、 也可能是 Cc。为了区别这种关系，故引用了表现型和基因型两个术语。基因型：指生物细胞内基因的组成成分。如：CC、Cc、cc 等。表现型：指生物体的性状表现。如：红花、白花。两者关系：基因型是表现型的遗传基础，而表现型是基因型在一定条件下的外在反映。凡是基因型相同的个体只要所处的环境条件相同，其表现型就一样；但表现型相同的个体，其基因型却不一定相同。（2）基因型分析常用方法有两种：（1）测交法（回交）一般就是把被测验的个体与隐性纯合的亲本杂交。根据测交子代F1 所出现的表现型种类和比例，就可确定被测验的个体的基因型。原因：隐性纯合体只产生一种含隐性基因的配子，它和含有任何基因的另一种配子结合，
14、其子代将只表现另一种配子所含基因的表现型。（2）自交法就是让待测个体自交后，根据其自交后代的表现型推断其基因型 。如：纯种的红花豌豆自交后代全部是红花；杂合的红花豌豆（Cc）自交后其后代红花与白花的比例是 3：1。原因：纯合个体只产生一种配子，杂合个体可产生两种不同类型的配子，其后代会出现性状分离。5、分离规律的普遍性动物、植物、微生物，包括人在内，普遍存在着性状分离现象。例如：玉米种子胚乳的颜色有黄色（Y）和白色（y） ，胚乳的淀粉性有非糯性（W）和糯性（w）的，如果用具有相对性状的两个纯合亲本杂交，在 F2 代出现性状分离，显、隐性状的表现型为 3：1。动物方面，如绵羊的毛色有白色（A）和
15、黑色（a） ，用具有相对性状的两个纯合亲本杂交，在 F2 代出现性状分离，显、隐性状的表现型为3：1。8对人类来说，同样也如此。如人群中有的人有耳垂（B） ，有的人没有耳垂（b） ；一些隐性遗传病如白化病（a） ，正常人（A） ；仍然也受分离规律支配。6、显性的表现形式与分离的多样性（1）显性的表现形式用两个相对性状不同的个体杂交，F1 代完全表现某一个亲本的性状，F2 代表现 3：1 的比例关系，这种表现形式称为完全显性。前面所举的遗传实例，都属于完全显性。它具有一定的代表性，在生物性状的遗传上广泛存在。但是生物性状的遗传是极其复杂的，性状的表现并非都是那么绝对的显性和绝对的隐性。显性的表现
16、形式还有不完全显性、共显性、超显性等多种。不完全显性：指 F1 代表现介于双亲之间的性状。如下：在小麦的遗传中，以直立型小麦与匍匐型小麦杂交，F1 代表现半直立。共显性：指双亲的性状同时在 F1 代个体上出现。例如：以红毛牛与白毛牛杂交，在 F1 代牛身上既有红毛，又有白毛，混杂在一起。超显性是指 F1 代的性状超过双亲。是形成杂种优势的原因之一。如：两个株高较矮的品种杂交，F1 代的株高超过双亲。（2）杂种后代的分离形式由于显性作用的形式不同，杂种后代分离的比例和表现形式也就不同。如：完全显性的情况下，F1 代表现显性性状，F2 代出现具有显性与隐性性状的个体 3：1 的分离。而不完全显性的
17、情况下，F1 代表现中间性状，F2 代表现父本性状、中间性状和母本性状，其数量比例是1：2：1。如图 2-4 所示。虽然杂种后代在不同显性条件下，分离的具体形式虽有不同，但基因分离规律是共同的。即由基因型纯合个体产生的子代性状必然一致，而由杂合的个体产生的子代性状必然出现分离，这是生物性状遗传的普遍规律。D小结：分离规律的原理及相关的概念计划学时：2 学时 属累计学时：3-4 学时9教学目的：让学生了解自由组合规律的实质。教学重点：自由组合规律现象的分析教学难点：自由组合规律的实质和应用教学方法：讲授法结合课堂练习教学过程：A组织教学B复习提问C讲授新课二、独立分配（自由组合）规律1、两对相对
18、性状的遗传试验 分离规律是通过一对相对性状的豌豆杂交试验总结出来的，而自由组合规律是孟德尔在研究两对或两对以上的相对性状遗传时发现的。为了研究两对相对性状的遗传，孟德尔仍以豌豆为材料，选取具有两对相对性状差异的纯合亲本进行杂交。 （见课本第 10 页）教学方法：提出问题，由学生自己看书和简答，再由教师小结。问题：1、在黄色和绿色、圆粒和皱粒，两对相对性状中，谁为显性？谁为隐性？（由 F1 代推断）2、在 F2 代出现几种表现型？其中哪几个是亲本具有的表现型？哪几个是重新组合的表现型？3、如果独立考虑黄色和绿色、圆粒和皱粒两对相对性状，两者是否符合分离规律？由以上可知，这两对相对性状虽然同为一个
19、体所具有，但它位在遗传上彼此互不干扰，各自都能分别独立地遗传。根据概率原理，两个独立事件同时发生的概率，是两个事件的乘积。已知：在 F2 代中，黄色和绿色出现的概率为 3/4 和 1/4，圆粒和皱粒出现的概率为 3/4 和 1/4。则两个性状同时出现的概率为黄色、圆粒：3/43/4 = 9/16黄色、皱粒：3/41/4 =3/16绿色、圆粒：1/43/4 =3/16绿色、皱粒：1/41/4 =1/162、独立分配（自由组合）规律的原理 独立分配是指各对等位基因在遗传上互不影响，在减数分裂时，各10自独立地分离开；自由组合指分离成单的各个等位基因，以相同的概率自由地组合在一个配子里，从而产生比例
20、相同的配子。产生独立分配（自由组合）的根本原因在于各对等位基因分别独立存在于不同的染色体上，这样在减数分裂时才能产生独立分离和自由组合。3、多对基因的分离与组合如果用纯种的顶生、高茎、红花和腋生、高茎、白花杂交，以 A和 a 表示顶生和腋生的基因，B 和 b 表示高茎和矮茎的基因，C 和 c 表示红花和白花的基因，在 F2 代中将出现哪几种类型的表现型 和基因型？已知：在 F2 代中，顶生和腋生出现的概率为 3/4 和 1/4，高茎和矮茎出现的概率为 3/4 和 1/4，红花和白花出现的概率为 3/4 和 1/4。则三个性状同时出现的概率为顶生、高茎、红花：3/43/43/4 =27/64顶生
21、、高茎、白花：3/43/41/4 =9/64顶生、矮茎、红花：3/41/43/4 =9/64顶生、矮茎、白花：3/41/41/4 =3/64腋生、高茎、红花：1/43/43/4 =9/64腋生、高茎、白花：1/43/41/4 =3/64腋生、矮茎、红花：1/41/43/4 =3/64腋生、矮茎、白花：1/41/41/4 =1/64由以上可知，64 表示雌雄配子各有 8 种，88 进行了 64 个组合。其基因型组合在教师指导下进行推导。见图 3-2，第 49 页。小结：一对杂合基因产生 21= 2 种配子，二对杂合基因产生 22=4 种配子，三对杂合基因产生 23=8 种配子，则 n 对杂合基因产生 2 n 种配子。一对杂合基因产生 31= 3 种基因型 ，二对杂合基因产生 32= 9 种基因型 ，三对杂合基因产生 33= 27 种基因型，则 n 对杂合基因产生 3 n 种基因型 。四、两对或多对相对性状的基因分析两对或多对相对性状的基因分析同一对相对性状基因型分析的原理和方法一样。也是根据测交法或自交法来分析。
