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生物竞赛辅导--遗传规律


基因的分离规律

1

显性性状的表现及其与环境的关系

1、显性性状的表现 2、显性性状与环境的关系
3、影响相对性状分离的条件
2

1、显性性状的表现
(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。<

br />(2)不完全显性

F1表现双亲性状的中间型。
3

? 举例:紫茉莉花色的遗传

P F1
F2 ?

红花亲本×白花亲本 (RR) ↓ (rr) (Rr)为粉红色 ↓ 1RR: 2Rr: 1rr 1/4(红) 2/4(粉) 1/4(白)
4

5

(3)共显性 双亲的性状同时在F1个体上出

现,而不表现单一的中间型。
举例:混花毛马的遗传

6

(4)嵌镶显性

7

2、显性性状与环境的关系
(1)显性性状的表现受到生物体内、外环境条件 的影响 举例:金鱼草花色的遗传

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

8

(2)因遗传背景而异

举例: 有角羊与无角羊杂交
F1雄性有角,雌性无角 所以,显性作用是相对的,因内外 条件的不同而可能有所改变。

9

●相对性状分离的条件
(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。
10

基因的自由组合规律

11

基因间的互作
? 基因互作:细胞内各基因在决定生物性状表现时,所 表现出来的相互作用。 ? 基因互作的层次: –基因内互作:等位基因间互作。一对等位基因在决定

一个性状时表现出来的相互关系:完全显性、不完全 显性、共显性等。

–基因间互作:非等位基因间互作。在多因一效情况下, 决定一个单位性状的多对非等位基因间表现出来的相 互关系。
12

非等位基因间互作内容: 一、互作基因 二、互补作用 三、积加作用 四、重叠作用 五、显性上位作用 六、隐性上位作用 七、抑制作用
13

一、互作基因

14

遗传分析为:

15

二、互补作用 ●定义:两对独立基因分别处纯合 显性或杂合状态时,共同决定一种 性状的发育。当只有一对基因是显 性,或两对基因都是隐性时,则表 现为另一种性状,这种作用称为互 补作用。发生互补作用的基因称为 互补基因。
16

●举例:香豌豆花色遗传 其中有两个白花品种,杂交F1代开紫花,F2代分离出 9/16紫花和7/16白花。如下图分析

P 白花CCpp×ccPP白花 ↓ F1 紫花CcPp ↓? F29紫花(C_P_):7白(3C_pp+3ccP_+1ccpp)

17

三、积加作用 ●定义:两种显性基因同时存在时产生一 种性状,单独存在时则能分别表现相似的性 状,称之。

●举例:南瓜果形遗传
圆球形对扁盘形为隐性,长圆形对圆球形 为隐性。用两种不同基因型的圆球形品种杂 交,F1产生扁盘形,F2出现三种果形:9/16 扁盘形,6/16圆球形,1/16长圆形。
18

遗传分析为: P 圆球形AAbb×圆球形aaBB ↓ F1 扁盘形AaBb ↓?

F2 9扁盘形(A_B_):6圆球形(3A_bb+3aaB_ ): 1长圆形(aabb) 从以上分析可知,两对基因都是隐性时,为长圆形, 只有A或B存在时,为圆球形;A和B同时存在时,则 形成扁盘形。
19

四、重叠作用 ●定义:不同对基因互作时,对表现型产生相同的影响, F2产生15:1的比例,称为重叠作用。这类表现相同作用的 基因,称为重叠基因。 ●举例:荠菜果形的遗传。常见果形为三角形蒴果,极 少数为卵形蒴果。将两种植株杂交,F1全是三角形蒴果。 F2则分离15/16三角形蒴果:1/16卵形蒴果。卵形的后代不 分离,三角形则有三种情况: ○不分离 ○分离出3/4三角形蒴果,1/4卵形蒴果

○出现15:1比例分离。

显然这是9:3:3:1的变形,其中只要有一个显性基因的则 可使果为三角形,缺少显性基因为卵形。
20

遗传分析: P 三角形T1T1T2T2× 卵形t1t1t2t2 ↓ F1 F2 三角形T1t1T2t2 ↓? 15三角形(9T1-T2- +3T1-t2t2 + 3t1t1T2-) : (1卵形 t1t1t2t2 ) 如果是三对基因,则为63:1,余类推。

21

五、显性上位作用

●定义:两对独立遗传基因共同对一对 性状发生作用,其中一对对另一对基因 的表现有遮盖作用,称为上位性。反之, 后者被前者所遮盖,称为下位性。如果 是显性起遮盖作用,称为上位显性基因。

22

举例: 西葫芦(squash)的皮色遗传 显性白色基因(W)对显性黄皮基因(Y)有上位性 作用。 P 白皮WWYY × wwyy 绿皮 ↓ F1 WwYy白皮 ↓× F2 12白皮(9W_Y_+3W_yy):3黄皮(wwY_):1 绿皮(wwyy) 当W存在时,Y的作用被遮盖,当W不存在时,Y则 表现黄色,当为双隐性时,则为绿色。
23

六、隐性上位作用 ●定义:在两对互作的基因中,其中一对隐 性基因对另一对基因起上位性作用,称之。 ●举例:玉米胚乳蛋白质层颜色的遗传 当基本色泽基因C存在时,只对Prpr都能表 达各自的作用,即Pr表现紫色,pr表现红色, 缺C因子时,隐c对Pr和Pr起上位性作用。

24

玉米胚乳蛋白质层颜色遗传

? 有色(C)/无色(c);紫色(Pr)/红色(pr)。
P 红色 (CCprpr) × 白色 (ccPrPr) ↓ F1 紫色(C_Pr_) ↓? F2 9 紫色(C_Pr_) : 3 红色 (C_prpr) : 4 白 色 ( 3ccPr_ + 1ccprpr)

? 其中c对Pr/pr基因有隐性上位性作用。

25

七、抑制作用

1.抑制作用的含义:
–在两对独立基因中,一对基因本身不能控制

性状表现,但其显性基因对另一对显性基因
的表现却具有抑制作用。 –对其它基因表现起抑制作用的基因称为抑制 基因。 2.例:鸡的羽毛颜色遗传。
26

鸡的羽毛颜色遗传

P

白羽莱杭 (CCII) × 白羽温德 (ccii)


F1

白羽(CcIi)
↓?

F2 13 白羽 (9C_I _ + 3ccI_ + 1ccii) : 3 有色羽
(C_ii) ? I/i基因本身不决定性状表现,但当显性基因I存在 时对C/c基因的表现起抑制作用。
27

上位作用和抑制不同,抑制基 因本身不能决定性状,而显性上 位基因除遮盖其他的基因的表现 外,本身还能决定性状。

28

29

基因的连锁与 互换规律
30

一、 连 锁 遗 传 的 细 胞 学 基 础
31

二、 互 换 的 细 胞 学 基 础
32

33

C Sh 举例: 假定在杂种( )的100个孢母细胞内,有7 c sh 个交换发生在基因之内,其他有93个,交换后的情况见表。

34

亲本组合=(193+193)/400 ×100%=96.5% 重新组合=(7+7)/400 ×100%=3.5%

即重组型配子数应该是3.5%, 恰好是发生 总配子数 CSh csh Csh cSh 基因之内交换的孢母细胞的百分数一半。

亲本型配子

重组型配子

93个孢母细胞在连锁 186 186

重组率(3.5%), 等于发生基因 区段内不发生交换 之内交换的孢母细胞的百分数一半。 93 ×4=372个配子
7 7 7 7

7个孢母细胞在连锁

区内发生交换 7 ×4=28个配子 400

193

193

7

7
35

亲本组合=(193+193)/400 ×100%=96.5% 重新组合=(7+7)/400 ×100%=3.5% 即重组型配子数应该是3.5%, 恰好是发生基因 之内交换的孢母细胞的百分数一半。

36

交换值的计算公式

交换值(%) =

重组型的配子数 总配子数

×100%

37

三 、 基因定位

38

基因定位

●定义: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。
39

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。
40

两对基因:一次杂交和一次测交 ●基因定位的方法 三对基因:每两对组合杂交(3个组合), ○两点测验 每个组合杂种再和隐性亲本测交。 基本步骤(方法)是首先通过 共三次杂交和三次测交

一次杂交和一次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。
41

○三点测验

①最常用的方法,是通过一次杂交 和一次用隐性亲本测交,同时确定三对 基因在染色体上的位置。
②可达到二个目的:纠正两点测验的 缺点,使估算的交换值更加准确;二是 通过一次试验同时确定三对连锁基因的 位置。
42

举例:玉米Cc、Shsh和Wxwx三对

基因的定位

43

wx + c
+

sh + ↓ wx + c + sh + ↓ wx sh c + + + ↓ wx sh c + + + (图1 两个交换同时进行) 双交换示意图

wx + c + sh + ↓ wx sh + + + c ↓ wx sh c + + + (图2 两个单交换 一前一后)

44

P 测交

凹陷、非糯性、有色×饱满、糯性、无色
shsh ++ ++ ++ wxwx cc

F1饱满、非糯性、有色×凹陷、糯性、无色 + wx c cc + sh + wx +c shsh wxwx 据测交后代的表现型 推知的F1配子种类 + wx c sh + + + + c sh wx + sh + c + wx + + + + sh wx c sh + + 粒 数 交换类别 + c wx
2708 + 亲本型 sh +

测交后代的表现型 饱满、糯 性、无色 凹陷、非糯性、有色 饱满、非糯性、无色 凹陷、糯 性、有色 凹陷、非糯性、无色 饱满、糯 性、有色 饱满、非糯性、有色 凹陷、糯 性、无色 总 数

2538

wx单交换 + 601 + sh 113 单交换 F1基因可能 排列的顺序 116 4 双交换

6708
45

c + 626

计算wx和sh, sh和c之间的交换值

●双交换值=(4+2)/6708×100%=0.09%
●wx和sh间的单交换值 =(626+601)/6708 × 100%+0.09%=18.4% ●sh和c间的单交换值 =(113+116)/6708 × 100%+0.09%=3.5%

46

这样,三对基因在染色体上的位置和距离可以确定如下: 21.9 18.4 3.5

wx

sh

c

47

例.当进行某杂交实验时,获得如下结果:

(1)发生互换和没有发生互换的配子是什么?

(2)在这两个位点之间,四线期交叉的百分 率是多少?
(3)这两点间的遗传距离是多少?
48

三、性别决定与伴性遗传

(一)性别的决定 (二)伴性遗传
49

1、XY型的性别决定

2、XO型 ♀:XX ♂:X

直翅目昆虫:如蝗虫、蟑螂、蟋蟀等

蝗虫: ♀:2n=24,XX
♂:2n=23,XO
50

3、ZW型的性别决定(雌杂合型 ) (鸟类、鳞翅目昆虫、爬行类、某些 两栖类等)

51

3、ZW型的性别决定(雌杂合型 ) (鸟类、鳞翅目昆虫、爬行类、某些 两栖类等) 4、ZO型 ♀:Z ♂:ZZ

例如:鸡、鸭、某些鱼类和 鳞翅目昆虫
52

5、倍数型
蜜蜂、蚂蚁
?雄性为单倍体(n),由 未受精卵发育而来, 无父亲 ?雌性为二倍体(2n), 由受精卵发育而来
53

6、环境决定
珊瑚岛鱼

在30~40 条左右的群体 中,只有一条 为雄性,当雄 性死后,由一 条强壮的雌性 转变为雄性.
54

7、基因决定性别
玉米雌雄同株
雌花序由Ba基因控制;

雄花序由Ts基因控制;

55

8、性别决定的畸变 由于性染色体的增加或减少,引起性 染色体与常染色体两者正常的平衡关系

受到破坏,而引致性别的变化。

56

●植物性别的决定
不象动物明显,低等的有性别分化,但

形态差异不明显。种子植物虽有♀♂性
的不同,但多数是♀♂同花、 ♀♂同株 异花,但也有一些是♀♂异株的,如大 麻、菠菜、蛇麻、番木瓜等。蛇麻属于 雌性XX型和雄性XY型.
57

△性别决定下列因素: ○受遗传物质控制,环境条件可改
变性别,但遗传物质不变。 ○环境条件改变,是以性别有向两 性发育的自然性为前提条件的。
58

生物的变异

59

遗传的变异有三种来源: 1.基因重组(自由组合、连锁互换)
2.基因突变 3.染色体变异 基因突变是生物变异的主要来源,也 是生物进化的重要因素之一
60

一、基因突变的概念
? 基因突变:染色体上某一基因位点内 部发生了化学性质(结构)的变化(包括 DNA碱基对的增添、缺失或改变),与 原来基因形成对性关系。 –例如:植物高秆基因D突变为矮秆基 因d。
61

经典遗传学(基因论)认为:基因就是 一个“点”,在染色体上具有一定的 位置和相互排列关系,而基因突变就 是一个点的改变,是以一个整体进行 突变。因此从经典遗传学水平看,基 因突变又称为“点突变”。 ?摩尔根等1910年发现果蝇眼色的突变 (W?w),并进行鉴定与分析,从而明 确证实基因突变的存在。
62

二、突变的种类: 1、自然突变: 2、诱发突变

63

三、基因突变的时期
1. 生物个体发育的任何时期均可发生:

性细胞?(突变)?突变配子?后代个体体细
胞?(突变)?突变体细胞?组织器官。 2. 性细胞的突变频率比体细胞高: 性母细胞与性细胞对环境因素更为敏感。 3. (等位)基因突变常常是独立发生的: – 某一基因位点发生并不影响其等位基因,一 对等位基因同时发生的概率非常小(突变率 的平方)。 4. 突变时期不同,其表现也不相同:? 64

基因突变时期与性状表现 突变时期 显性突变 子代表现突变性 状。 突变当代表现为 嵌合体,镶嵌范 围取决于突变发 生的早晚。 隐性突变

性细胞

高 等 生 物
体细胞

子代不表现突变性 状,其自交后代才 可能表现突变性状。
突变当代不表现突 变性状,往往不能 被发现、保留。 表现突变性状

单 低 有性生殖 表现突变性状 倍等 体 生 无性生殖 表现突变性状 物

( )

表现突变性状 65

四、基因突变的一般特征 (一)、突变的重演性和可逆性 (二)、突变的多方向性与复等位基因 (三)、突变的有害性和有利性 (四)、突变的平行性 (五)突变的随机性和普遍性 (六)突变的稀有性
66

?

六、 基因突变的分子基础

67

? (一)突变的分子机制

?
?

1、位点与座位
●位点:DNA(基因)上一个核苷酸对, 一个基因内不同位点的改变可以形成许多等位基 因(复等位基因)。

?

●座位(locus):指一个基因,包括数 百个~数千个核苷酸对。基因座位复等位基因是 基因内部不同碱基改变的结果。

68

2、突变的方式

(1) 分子结构的改变

●碱基置换:一对碱基的改变而造成的突变称 为碱基置换突变如AAA(赖)→GAA(谷) 转换:一个嘌呤为另一个嘌呤所取代,或一 个嘧啶为另一个嘧啶所取代

颠换:一个嘌呤为一个嘧啶取代,或一个嘧 啶为一个嘌呤所取代。
69

●碱基倒位:如AAG(赖)→GAA(谷)

70

同义突变 错义突变 无义突变 终止密码子突变

71

(2) 移码 在 DNA 的碱基序列中一对或少数几对邻接 的核苷酸的增加或减少,造成该位置后的 一系列编码发生了变化,称为移码突变
●碱基的缺失:如AAA(赖)CAC(组) →AAC (天)AC…… ? ●碱基插入: AAA(赖) →AAU (天) A……

72

73

DNA与性状

74

3 、 基因突变的原因 (1)自然突变的原因:外界因素和内 部因素都有作用。温度剧变、宇宙射线、 化学污染、生物体内或细胞内新陈代谢 的异常产物等因素。例如,金鱼草的自 然突变率大约是1%,但是金鱼草的种 子贮藏六至十年以后,突变率从1%增 加到1.6%~5.3%,种子贮藏十年以后, 突变率可达14.3%。
75

(2)诱发突变的因素及其作用机理
(Ⅰ)物理性诱变剂

宇宙射线可能是自然界中引起突 变的主要因素,X—射线、γ —射线、 中子流、紫外线等均可引起基因突 变。激光及过高或过低温度亦可引 起基因突变。
76

物理因素引起突变的机制
物理因素中紫外线是常见且常用的 诱变剂。其作用机制是当它照射到 DNA分子上时,使邻近碱基形成二 聚体(主要是胸腺嘧啶二聚体TT)。 二聚体的形成使DNA双链呈现不正 常构型,在以后的DNA复制中造成 缺失突变。
77

?突变率与辐射剂量:

–突变率与辐射总剂量成正比; –突变率与剂量率(辐射强度的

影响)无关。

78

(Ⅱ)化学诱变剂
第一类是能够改变DNA化学结构的诱 变剂,如亚硝酸和烷化剂等

常见的烷化剂有硫酸二乙酯、乙烯亚胺、 甲基磺酸乙酯、亚硝基甲基脲等。烷化剂 有一个或几个不稳定的烷基,能够与DNA 分子的碱基发生化学反应,置换其中某些 基团的氢原子,从而改变碱基的化学结构, 使DNA分子复制时出现碱基配对的差错, 最终导致基因突变。
79

亚硝酸有脱氨作用,使腺嘌呤(A)脱 氨成为次黄嘌岭(H);使胞嘧啶(C) 脱氨成为尿嘧啶(U);使鸟嘌呤(G)成 为黄嘌呤(I)。脱氨后生成的次黄嘌 呤与胞嘧啶配对,脱氨后生成的尿嘧 啶与鸟嘌呤配对。

80

81

82

第二类是碱基类似物,它们的分子 结构与DNA分子中的碱基十分相似。 在DNA分子复制时,这些碱基类似 物能够以假乱真,作为DNA的组成 成分加入到DNA分子中,从而引起 基因突变。常见的碱基类似物有5— 溴尿嘧啶、2—氨基嘌呤等。其中5—
溴尿嘧啶(5—BU)有两种形式:酮式和醇 式。
83

84

5—BU酮式结构与T(胸腺嘧啶)结构相 似,烯醇式5—BU和C结构相似。
85

第三类是能结合到DNA分子上的化合物

吖啶类属于这类化学诱变剂。吖啶类化 合物的分子构型较扁平,能插入到DNA 相邻碱基之间使它们分开,导致碱基对 的增加引起移码突变。

86

87

(Ⅲ)生物诱变剂

某些病毒由于其DNA结构简 单,可引起基因突变。

88

染色体变异
89

染色体结构的变异
一、缺失 二、重复 三、倒位 四 、易位

90

正常染色体

a a b c d e f
丢失

b a b c d
顶 端 缺 失 染 色 体

c

d

e
中 间 缺 失 染 色 体

f a b c f

a b ce f d a b c f f d a b

顶端缺失杂合体 及其联会

c

e

a b c d

a b c d

a b c d

a b c d

中间缺失纯合体 及其联会

丢失

a b
c f

a b
c f

a b
c f

顶端缺失纯合体 及其联会

e f

a 中间缺失杂合体 b 及其联会 cd e f
91

正常染色体

a a b

b a b c d e d e

c

d a b c d e e d

e

f a b c a d b e ec

a

b c
f a b c f

a c b a d b c e d c f e d f e a d e b f c d e d e f

d

a b c a f f e ed b c a d b f f

f
顺接重复 染色体

f
反接重复 染色体

a

b

c

d

e

f

a

b c

d e e f d

c d e e d f

a
b c f
92

重复杂合体及其联会

?

正常染色体

a e a

b a b e d c g

c

d

e a b

f

g a b c d f ge

b d c f g a e b d c f g a b e d c f g
倒位杂合体及其联会

臂 间 倒 位 染 色 f 体

臂 内c 倒 位d 染f 色 体e

g d d e e f f g a

a b c
d

a b c d

f ge

a b c g b c d e c
d e c

倒位区段过长的 倒位杂合体之联会

f e g

b a a b

f
f

g g

图倒位的形成过程及其 93 细胞学鉴定示意图

94

染色体数目的变异

95

96

野生一粒小麦 × 拟斯捭尔脱山羊草 AA(2n=14) BB(2n=14) 杂种AB 加倍 野生二粒小麦 × 方穗山羊草 AABB(2n=28) DD(2n =14) 杂种ABD 加倍
斯捭尔脱小麦 AABBDD(2n=42) 普通小麦 普通小麦形成示意图
97


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