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林木遗传育种复习资料南京林业大学徐立安教授二、遗传的细胞学基础有丝分裂的意义每个染色体准确复制为二，复制的各对染色体有规则，均匀分配到两个子细胞中减数分裂的意义1.染色体数目恒定，物种相对稳定性2.非姊妹染色单体间交换，后期Ⅰ同源染色体随机分离被子植物的双受精精核（n）+卵细胞（n）胚（2n）精核（n）+2极核（n）胚乳（3n）直感现象花粉直感:胚乳中的染色体数是3n,2n来自母体的极核，n来自父本的精核。3n胚乳性状的遗传规律不同于2n的其他组织。如果在3n胚乳的性状上由于精核的影响而直接表现父本的性状，这种现象称为胚乳直感（xenia)或花粉直感。果实直感：种皮、果皮由母体发育而来生物生活周期——遗传物质的变化。三、遗传物质的分子基础名词解释半保留复制：是指双链DNA的复制方式，DNA复制时，两个子代DNA分别保留了一条亲代DNA链，各自与新合成的互补链形成双链分子。冈崎片段：DNA复制合成随从链时首先合成的DNA片段称为冈崎片段。中心法则：是指遗传信息在分子水平上的传递规律，主要是DNA→DNA，DNA→RNA→蛋白质，在病毒还可由RNA→DNA（反转录）及RNA→RNA（RNA复制或RNA转录）。遗传密码：决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序，特定的氨基酸是由1个或1个以上的三联体密码所决定的。DNA作为主要遗传物质的证据间接证据1、DNA为一切具有染色体的生物所共有，各自的含量稳定2、DNA在代谢上较稳定；3、紫外线诱发性状的最有效波长为260nm；4、DNA含量在性细胞中为体细胞中的一半直接证据1格里菲斯肺炎双球菌体内转化实验；2噬菌体的侵染与繁殖；以上两者直接证明DNA是遗传物质3烟草花叶病毒TMV的感染和繁殖。说明在不含DNA的TMV中RNA是遗传物质。真核生物与原核生物的主要区别（RNA转录的不同点）1、原核生物的RNA的转录在细胞核内进行，蛋白质的合成在细胞质内2、原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因；而除少数较低等真核生物外，真核生物一个mRNA分子一般只编码一个基因；3、原核生物只有一种RNA聚合酶催化所有的RNA的合成；真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别催化不同种类RNA的合成；4、原核生物RNA聚合酶直接起始转录合成RNA；真核生物3中RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。四、遗传定律基本概念性状：生物体所表现的形态特征和生理特性的总称。单位性状：每一个具体性状。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。性状分离：显性性状和隐性性状都同时表现出来。基因型：个体的基因组合。表现型：生物体所表现的性状。相引组：遗传学上，两个显性性状连锁在一起遗传，两个隐性性状连锁在一起遗传的杂交组合，称为相引组。相斥组：与相引组相反，显性性状与隐性性状连锁在一起遗传的杂交组合称为相斥组。连锁：指由于位于同一条染色体上的基因具有一起遗传的倾向，用位点间的重组率表示。交换值（重组率）：指同源染色体的非姊妹染色单体间有关基因的染色体片段发生交换的频率。野生型：和突变也是相对来说的。在目前的研究中是把从大自然中获得的个体，也就是非人工诱变的，作为野生型，那么它所携带的就是野生型的基因组。连锁遗传图（遗传图谱）：将一对同源染色体上的各个基因的位置确定下来，并绘制成图的叫做连锁遗传图。基因定位：确定基因在染色体上的位置。主要是确定基因之间的距离和顺序。测交法：杂交产生的子一代个体再与其隐性(或双隐性)亲本的交配方式，用以测验子代个体基因型的一种回交。三点检测：是指利用三对连锁基因杂合体，通过一次杂交和一次测交，同时确定3对基因在染色体上的位置。符合系数：指理论交换值与实际交换值的比值，符合系数经常变动于0—1之间。分离规律——针对1个位点实质：成对的基因（等位基因）在配子形成过程中彼此分离，互不干扰，因而配子中只具有成对基因的一个。应用：理论上——现象的普遍性、预测后代分离类型及其频率、F2分离与F1分离、利用花粉培育纯合二倍体独立分配规律——针对2个或2个以上位点控制不同相对性状的等位基因在配子形成过程中，这一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰，各自独立分配到配子中去的。连锁遗传规律——针对2个或2个以上位点在同一同源染色体上的非等位基因连在一起而遗传的现象。连锁遗传规律的应用1.在杂交育种时，为得到足够的理想类型，必须考虑有关性状的连锁强度，以便安排育种群体。2.用性状的连锁关系，可提高选择效果。3.性别决定与性连锁。染色体变异染色体结构变异缺失：染色体中某一片段的缺失。遗传效应：1、含缺失染色体的配子体一般是败育的，花粉尤其如此，缺失染色体主要是通过雌配子而遗传。2、如果缺失的片段较小，可能会造成假显性的现象。3、在人类中，第5染色体短暂短臂杂合缺失称猫叫综合症。重复：染色体增加了某一片段。遗传效应：1、剂量效应：细胞内某基因出现的次数越多，表现型效应就越显著。2、数量及位置效应：基因数量及所在染色体上的位置不同，表现型效应也不同。倒位：染色体某一片段的位置颠倒了180度，造成染色体内的重新排列。遗传效应：1、形成新的连锁群，促进物种进化2、降低倒位杂合体的连锁基因重组率交换的抑制因子。易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域。遗传效应：相互易位杂合体为半不育：玉米豌豆高粱花粉50%败育，乳囊50%败育，结实率只有50%染色体数目的变异倍数变异同源多倍体：指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体地染色体直接加倍产生的。同一物种经过染色体加倍形成的多倍体，称为同源多倍体。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。单倍体：具有配子染色体数（n）的个体。非整倍体：超倍体、亚倍体假显性、剂量效应、交换的抑制因子、染色体组六、基因的概念、基因突变、表达与调控基因是实现一定遗传效应的核苷酸序列基因突变：染色体上某一基因位点内部发生了化学性质的变化、与原来基因形成对性关系。一般特征重演性：同一突变可以在同种生物的不同个体间多次发生。可逆性：基因突变是可逆的。多方向性：？有害性和有利性：大多数基因的突变对生物的生长和发育往往是有害的，甚至导致死亡，这种导致个体死亡的突变，称为致死突变。平行性：亲缘关系相近的物种因遗传基础比较近似，往往发生相似的基因突变，这种现象称为突变的平行性。基因调控——控制特定基因产物合成的机制原核生物与真核生物基因调控的主要区别七、细菌和病毒的遗传、细胞质遗传细菌的遗传分析转化：某些细菌（或其他生物）通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组整合到自己染色体组的过程。接合：在原核生物中，是指遗传物质从供体“雄性”转移到受体“雌性”的过程。性导：指接合时，由F+因子所携带的外源DNA转移到细菌染色体的过程。转导：指以噬菌体为媒介所进行的细菌遗传物质重组的过程。这四种现象的相同之处是：都是细菌的遗传物质DNA在不同的细菌细胞之间传递，从而使受体细胞遗传物质发生重组。不同之处是：转化是裸露的DNA直接与处于感受态的细胞之间的互作，进入受体细胞，发生重组；接合是由于F因子的整合产生Hfr菌株，在F因子进行转移时，供体菌遗传物质也被带入受体菌，实现重组；性导是Hfr菌株中F因子的错误环出，产生了携带有供体菌遗传物质的F'因子，接合时随F'因子的转移而使供体菌遗传物质导入到受体菌中；转导是细菌的一段染色体被错误地包装在噬菌体的蛋白质外壳内，并通过感染而转移到另一个受体菌内。细胞质遗传的特点①遗传方式是非孟德尔式的。②F1通常只表现母本的性状。③通过持续回交能将母本的核基因几乎全部替换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失。④由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。母性影响母性影响的表现与细胞质遗传很相似，但有本质的区别。这种遗传现象不是由于细胞质基因组所决定的，而是由于核基因的产物累计在卵细胞中所决定的。不属于细胞质遗传的范畴。例如椎实螺外壳旋转方向。植物雄性不育的遗传特征：雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但是他的雄蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。三系法：必须具备不育系，保持系，恢复系。原理：首先把杂交母本转育成不育系，原来雄性正常的甲称为即成为甲不育系的同型保持系，父本乙必须是恢复系。八、林木数量与群体遗传学数量性状的特征、研究方法近交的遗传效应1、自交2、回交杂种优势：两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量、品质等上优越于双亲的现象。杂种优势所涉及的性状大都为数量性状。哈迪—魏伯格定律1、在随机交配的大群体中，如果没有其他因素（选择、迁移、突变等）的干扰，则各代等位基因频率保持不变；2、在任何一个大群体内，不论其等位基因频率和基因型频率如何，只要一代随机交配，这个群体就可达到平衡。3、一个群体在平衡状态时，等位基因频率和基因型频率的关系是D=P2A=2pqR=q2或P=D+1/2Hq=R+1/2H加性效应：A基因位点内等位基因的累加效应。显性效益：D基因位点内等位基因的互作效应。上位性效益及与环境的互作主（效）基因：效应明显的基因。广义遗传率：H2=UG/UP狭义遗传率：h2=UA/UP=UA/(UA+UD+Ue)h2=[2UF2-(UB1+UB2)]/VT2=1/2UA/(1/2UA+1/4Ud+Ue)孟德尔群体：各个体间有相互交配关系的集合体。最大的孟德尔群体可以是一个物种。九、林木的地理变异与种源试验林木种内不同层次的变异地理（种源）＞个体＞林分地理变异的一般模式——连续变异、生态型变异、随机变异林木地理变异的一般趋势——北南或冷暖、旱地湿地、海拔高低影响林木地理变异的因子——分布范围、环境的复杂性、分布区的不连续性、未知因素种源实验概念：种源指同一树种分布区内，一批种子或其他繁殖材料的来源或原产地（种群）目的：阐明地理变异模式、种源选择、种子划分基本结论：绝大多数存在生长、物候、抗性和适应性、形态、生理特性变异；可遗传，变异于分布区大小及分布区内环境条件的差异程度有关；当地种源生产率不一定最高，需进行长期试验。十、优树选择选择是林木改良中最基本最主要的手段。影响选择效果的因素——性状变异度、选择差、遗传力、改良的性状数目表型选择与遗传选择，家系选择、家系内选择以及配合选择，轮回选择与改良代选择优树选择方法——对比树法、基准线法对比树法——优势木对比法、综合评分法、小样地法子代测定十一、十二、母树林与种子园概念：种子园是由人工选择的优树无性系或子代家系为材料建立起来的人工林（林木种子生产基地）意义：种子园是林木改良的主要组成部分。目的是大量生产遗传品质和播种品质优良的种子。体现在：1、种子品质好；2、结实早，产量稳定；3、便于管理；4、增加的造林成本不多母树林的建立的一般步骤无性系种子园：采用无性繁殖方法（嫁接或扦插）营建起来的种子园。优点：亲本优良特性得到保持，能提早开花结实；植株矮化，便于管理及采种，遗传力较高，性状改良效果较好。缺点：无性繁殖困难的树种，技术问题多，建园成本较高，遗传力较低的性状改良效果不大。实生种子园：利用优树家系苗木营建起来的种子园。优点：建园成本较低，对于早期选择效果明显，遗传力较低的性状改良效果较好，不存在无性繁殖技术问题，能与子代测定相结合进行。缺点：受早期选择效果的限制，结实较晚。种子园区划：1、优树收集区：保存优树资源，是异地保存种质资源的一种形式，开展遗传改良的基础。为营建种子园提供接穗，同时兼作采穗圃。开展控制授粉，为种子园人工辅助授粉提供花粉。开展无性系花结实和形态特征研究。2、子代测定区：是种子园建设的核心。为种子园去劣或重建提供依据。为下一个世代种子园的营建提供物质基础。研究遗传参数，为制定育种策略，改进育种方法，提高育种效率提供依据。3、种子生产区：是林木种子园的主体部分。4、良种示范区：是种子园产品的展示区。小区内无性系或家系的配置同一无性系的分株应保持最大间隔距离避免无性系间的固定搭配便于施工及今后的经营管理经过疏伐后