生物奥赛(遗传与进化)

生物奥赛辅导“第三章生物遗传与进化”第一节生物的遗传和变异什么是遗传和变异？•遗传•变异一、遗传的规律•分离定律•自由组合定律•连锁和交换规律•性别决定与伴性遗传（一）分离定律一对相对性状的杂交实验过程：纯合P的杂交和F1的自交（发现问题）（分析问题，作出假设）测交（验证）分离定律分离定律的实质：减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因随同源染色体的分开而分离。关于分离定律的补充1.分离规律的验证（1）、测交法（2）、自交法（3）、F1花粉鉴定法测交:红花×白花•PCccc•配子Ccc•测交后代:Cccc•红花白花•比例：1:1自交法(3)、花粉鉴定法●理论基础在减数分裂期间，同源染色体分开并分配到两个配子中去，杂种的等位基因也就随之分开而分配到不同的配子中去，如果这个基因在配子发育期间就表达，那么就可用花粉粒进行观察检定。●举例：糯性玉米与非糯性玉米杂交P（非糯性）WxWx×wxwx（糯性）（含直链淀粉）↓↓（支链淀粉）Wxwx碘液染色花粉呈蓝黑色花粉呈红棕色↓F1Wxwx↓Wxwx杂种花粉碘液染色呈蓝黑色呈红棕色2.显性的相对性（1）、完全显性F1所表现的性状和亲本之一完全一样，而非中间型或同时表现双亲的性状,称之。（2）、不完全显性F1表现双亲性状的中间型，称之•举例:紫茉莉花色的遗传P红花亲本×白花亲本（RR）↓（rr）F1（Rr）为粉红色↓F21RR:2Rr:1rr•1/4(红)2/4(粉)1/4(白)（3）、共显性双亲的性状同时在F1个体上出现.举例：混花毛马的遗传，AB血型个体红细胞表面同时具有A抗原和B抗原。（4）、镶嵌显性双亲的性状在F1个体的不同部位表现（5）、条件显性等位基因之间的关系，因环境因素的影响而改变。•举例：金鱼草花色的遗传（P96曼陀罗茎色和绵羊角）红花品种×象牙色品种↓F1•在低温、强光下为红色，红色为显性•在高温、遮光下为象牙色，象牙色为显性3.分离比出现的条件根据分离规律，一对相对性状的个体杂交产生的F1，在完全显性情况下，自交后代（F2）分离比例为3:1，测交后代分离比例为1:1。要达到理想的分离比例，必须具备下列条件：(1)亲本必需是纯合二倍体,相对性状差异明显。(2)基因显性完全,且不受其他基因影响而改变作用方式。(3)减数分裂过程,同源染色体分离机会均等,形成两类配子的数目相等,或接近相等。配子能良好地发育并以均等机会相互结合。(4)不同基因型合子及个体具有同等的存活率。(5)生长条件一致,试验群体比较大。4.分离规律的意义（1）确立颗粒遗传（2）杂交育种（3）培育稳定遗传的纯合体（4）开展人类遗传学研究，进行遗传病的防止和优生优育的宣传•5.复等位基因同源染色体同一个位置上，控制多个（大于等于3）相对性状的基因举例：人的ABO血型AB、A、B、O型，受IA，IB，Ii推测各血型的基因型；推测AB型个体与O型个体婚配，后代的血型？•6.人的血型介绍ABO血型：MN型：MM型MM；MN型MN；NN型NNRh+和Rh－：Rh+型；Rh－型•7.基因与性状的关系非简单的线性关系•多因一效：由多对基因控制、影响同一性状表现的现象称为多因一效。•生化基础：一个性状形成是由许多基因所控制的许多生化过程连续作用的结果。•如：玉米正常叶绿素的形成与50多对不同的基因有关，分别控制叶绿素不同成份形成或不同发育阶段的生化反应。•一因多效：一个基因影响、控制多个性状发育的现象。•生化基础：一个基因改变直接影响以该基因为主的生化过程，同时也影响与之有联系的其它生化过程，从而影响其它性状表现。•如：豌豆花色基因C/c实际上是与植株色素形成相关的一系列生长反应相关，同时还控制种皮颜色(C-灰色种皮，c-淡色种皮)、叶腋色斑(C-有黑斑，c-无黑斑)。•与环境有关内环境：基因产物，条件显性（绵羊的角）外环境：例子，条件显性（曼陀罗的茎色）（二）自由组合定律二对相对性状的杂交实验过程：纯合P的杂交和F1的自交（发现问题）（分析问题，作出假设）测交（验证）自由组合定律自由组合定律的实质：减数分裂形成配子的过程中，非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合。AaBbABABABababab精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞ABABababaABbAaBbABABababAAbbaaBBAaBb精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞关于自由组合定律的补充1.自由组合规律的验证（1）、测交法（2）、自交法，P1002.多对性状杂交的F2中基因型和表型用二项式法分析多对相对性状遗传•1.一对基因F2的分离(完全显性情况下)：–表现型：种类：21=2，比例：显性:隐性=(3:1)1;–基因型：种类：31=3，比例：显纯:杂合:隐纯=(1:2:1)1；•2.两对基因F2的分离(完全显性情况下)：–表现型：种类：22=4，比例：(3:1)2=9:3:3:1；–基因型：种类：32=9，比例：(1:2:1)2=1:2:1:2:4:2:1:2:1。3.自由组合规律的意义（1）了解生物多样性的原因（2）指导育种（三）、连锁与交换规律连锁遗传理论的由来(p92)根据遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，即连锁现象。美国学者贝特森和潘耐特(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morganetal.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theoryofthegene)。连锁遗传理论的由来(p92)根据遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，即连锁现象。美国学者贝特森和潘耐特(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morganetal.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theoryofthegene)。1、连锁遗传的细胞学基础如Aa与Bb非等位基因位于非同源染色体上，则将来会产生多少种配子，分别是？连锁群与基因连锁（P102）2、互换的细胞学基础亲本型配子（大于50%）重组型配子（小于50%）连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。3、完全连锁和不完全连锁(p103)完全连锁(completelinkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。（只发现雄果蝇和雌家蚕具有）不完全连锁(incompletelinkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。3、举例分析符合自由组合定律吗？属于完全连锁，还是不完全连锁？4、交换值和遗传距离（1）交换值(cross-overvalue)，也称重组率/重组值，是指发生交叉互换的概率（小于50%）％总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子用哪些方法可以测定各种配子的数目？4、交换值和遗传距离用哪些方法可以测定各种配子的数目？自交法和测交法（1）交换值(cross-overvalue)自交法设F1产生的四种配子PL,Pl*,pL*,pl的比例分别为：a,b,c,d；则有：a+b+c+d=1a=d,b=c自交法PL(a)Pl(b)*pL(c)*pl(d)PL(a)Pl(b)*pL(c)*pl(d)F2的4种表现型(9种基因型)及其理论比例为：P_L_(PPLL,PPLl,PpLL,PpLl)：a2+2ab+2ac+2bc+2adP_ll(PPll,Ppll)：b2+2bdppL_(ppLL,ppLl)：c2+2cdppll：d2d2自交法而F2中双隐性个体(ppll)的实际数目是可以直接观测得到的(本例中为1338)，其比例也可出直接计算得到(1338/6952)，因此有：%1212.006.006.006.02)(144.044.0192.0%2.19%100695213382cbLPdacbdadpld间交换值：两种重组型配子的比例：两种亲本型配子的比例配子的比例：测交法例：玉米第9染色体上的二对基因间连锁分析：子粒颜色：有色(C)对无色(c)为显性；饱满程度：饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；PCCShSh(有色饱满）×ccshsh（无色凹陷）F1CcShsh(有色饱满）×ccshsh推知：亲本型配子CSh＝4032csh＝4035重组型配子cSh＝152Csh＝149测交法％总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子4、交换值和遗传距离（2）遗传图距与基因定位基因定位：是指确定基因在染色体上的位置。确定基因的位置主要是确定基因之间的距离和顺序，它们之间的距离是用交换值来表示的。遗传距离：用交换值表示的基因距离称为遗传距离。遗传距离的单位是厘摩尔根（cM），是去掉百分率符号的交换值绝对值。如两个基因的交换值为20%，那么遗传距离为20个厘摩尔根(cM)，或说为20个遗传单位（2）遗传图距与基因定位基因定位的方法○两点测验基本步骤（方法）是首先杂交，然后用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁；然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。（2）遗传图距与基因定位例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：子粒颜色：有色(C)对无色(c)为显性；饱满程度：饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；淀粉粒：非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.(1).(CCShSh×ccshsh)F1×ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1×wxwxshsh(3).(wxwxCC×WxWxcc)F1×wxwxcc（2）遗传图距与基因定位（2）遗传图距与基因定位两点测验：局限性1.工作量大，需要作三次杂交，三次测交；2.不能排除双交换的影响，准确性不够高。wx+cwx+c+sh++sh+↓↓wx+cwxsh++sh+++c↓↓wxshcwxshc++++++↓（图2两个单交换wxshc一前一后）+++（图1两个交换同时进行)双交换示意图（2）遗传图距与基因定位三点测验：P凹陷、非糯性、有色×饱满、糯性、无色shsh++++++wxwxcc测交F1饱满、非糯性、有色×凹陷、糯性、无色+sh+wx+cshshwxwxcc测交后代的表现型据测交后代的表现型粒数交换类别推知的F1配子种类饱满、糯性、无色+wxc２７０８亲本型凹陷、非糯性、有色sh++２５３８饱满、非糯性、无色++c６２６单交换凹陷、糯性、有色shwx+６０１凹陷、非糯性、无色sh+c１１３单交换饱满、糯性、有色+wx+１１６饱满、非糯性、有色+++４双交换凹陷、糯性、无色shwxc２总数６７０８+wxcsh+++cwxsh++c+wx+sh+F1基因可能排列的顺序测交后代的表现型据测交后代的表现型粒数交换类别推知的F1配子种类饱满、糯性、无色+wxc２７０８亲本型凹陷、非糯性、有色sh++２５３８饱满、非糯性、无色++c６２６单交换凹陷、糯性、有色shwx+６０１凹陷、非糯性、无色sh+c１１３单交换饱满、糯性、有色+wx+１１６饱满、非糯性、有色+++４双交换凹陷、糯性、无色shwxc２总数６７０８计算wx和sh之间的交换值=(626+601+4+2)/6708×100%=18.4%％总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子测交后代的表现型据测交后代的表现型粒数交换类别推知的F1配子种类饱满、糯性、无色+wxc２７０８亲本型凹陷、非糯性、有色sh++２５３８饱满、非糯性、无色++c６２６单交换凹陷、糯性、有色shwx+６０１凹陷、非糯性、无色sh+c１１３单交换饱满、糯性、有色+wx