林木遗传育种

遗传学部分子代和亲代、子代和子代个体之间的相似性叫做遗传（heredity）。象这种子代和亲代、子代和子代个体之间的差异叫做变异（variation）。遗传和变异的关系主要包括以下四个方面：（1）遗传是相对的，变异是绝对的。(2)遗传是保守的，变异是变革的，发展的。(3)遗传和变异是相互制约又相互依存的。(4)遗传变异伴随着生物的进化过程。研究内容:(1)生物为什么会产生遗传和变异现象。(2)控制生物遗传变异的物质是什么，在生物体内是如何进行调控的。(3)遗传和变异的规律有哪些。(4)如何利用遗传变异规律来为人类服务。孟德尔定律性状：遗传学中把生物体所表现的形态特征和生理特性统称为性状。例：豌豆花色性状、植株高矮性状、花着生性状等。单位性状：能被区分开的每一个具体性状。每个单位性状在不同个体间有各种不同的表现。例：豌豆花有红花和白花，它们分别为两个具体的单位性状。相对性状：同一类单位性状在不同个体间所表现出来的相对差异。例：豌豆的红花性状和白花性状是两个有明显差异的相对性状。分离定律:在一对相对性状的杂交中，杂种一代在形成配子时，成对的遗传因子彼此分开，分配到不同的配子中去，形成数目相等的两种配子，配子随机结合产生F2代的两种表现型比例为3：1，三种基因型的比例为1：2：1。自由组合规律:两对相对性状的亲本杂交，其F1个体在形成配子时，等位基因之间彼此分开，非等位基因之间彼此独立地在配子中组合，形成数量相等的四种配子，雌雄配子自由组合，显性完全时，F2代的表现型比例为9：3：3：1。遗传的染色体学说:二倍体物种的体细胞中的染色体数目用2n表示，性细胞染色体数为单倍体，n表示。用在细胞减数分裂时观测到配对的两条染色体称为同源染色体，其中一条来自于母本，另一条来自于父本。染色体组：含有某种生物全部遗传信息最少的染色体数，用X表示。含有一个染色体组的生物叫一倍体。含有两个的叫二倍体，依次类推。大部分植物，几乎全部动物为2X。香蕉、水仙（3X），梅花（4X），小麦（6X），小黑麦（8X）。含有该物种配子染色体数的生物叫单倍体，用n表示。二倍体生物2n=2X，四倍体生物n=2X。二倍体以上的生物叫多倍体。细胞周期:通常把细胞生长发育的过程叫间期（interphase），分裂的过程叫分裂期。从一次分裂结束到下一次分裂结束叫做一个细胞周期。有丝分裂:是体细胞分裂方式，在光学显微镜下根据核分裂变化特征，可分为连续的五个时期：间期（interphase）、前期（prophase）、中期（metaphase）、后期（anaphase）和末期（telophase）。间期：指两次分裂期的中间时期，这时一般看不到染色体的结构。细胞核生长增大，代谢旺盛，储备了细胞分裂时所需的物质。DNA在间期进行复制合成。间期结束后，进入分裂期的前期。前期：可看到染色体呈丝状，染色质向染色体转变的始点标志着前期的开始，也是分裂期的开始。中期：核仁、核膜消失标志着前期的结束，中期的开始。后期：染色体向两极移动标志着中期的结束，后期的开始。末期：染色体到达两极，不再移动标志着后期的结束，末期的开始。核仁、核膜重新出现，染色体变到染色质标志着末期结束，G1的开始。染色单体：间期中DNA复制后的一条染色体上，同一着丝点连着的两条叫染色单体，这两条染色单体为姊妹染色单体。纺锤丝：连续丝：后期连接两极的纺锤丝。牵引丝：一端是一极，另一端为着丝粒。中间丝：从着丝粒到着丝粒，起固定作用。由纺锤丝构成的固定结构叫纺锤体。有丝分裂的意义：有丝分裂是体细胞数量增长时进行的一种分裂方式，染色体复制一次，细胞分裂一次。分裂产生的两个子细胞之间以及子细胞和母细胞之间在染色体数量和质量即遗传组成上是相同的，这就保证了细胞上下代之间遗传物质的稳定性和连续性。实际上有丝分裂是母细胞产生和自己相同的子细胞的分裂方式。减数分裂（meiosis）减数分裂I前期I细线期：核内出现了染色体，染色体细、长，呈丝状，在核内缠绕在一起，镜检呈看不出染色体的个体形态。偶线期：染色体变短变粗，同源染色体相互吸引，相互靠拢，这个过程叫配对，也叫联会（先从两端开始，很快配对完成）。镜检仍呈丝状结构，看不出染色体的个体形态。互相配对的同源染色体叫二价体。二价体中有四条染色单体，又称四分体。同源染色体中不同着丝点连的染色单体之间互称非姊妹染色单体。粗线期：陪对的染色体进一步变短变粗，非姊妹染色单体之间相应的部位发生断裂，错接，这个过程叫交换或互换或重组。发生染色体片段的交换和互换，必然导致基因的互换和交换，只是个别细胞的个别染色体发生这样的变化。双线期：染色体继续变短变粗，同源染色体之间相互排斥，使同源染色体分开，但因有的同源染色体发生交叉，则出现交叉缠绕，向两极移动，称为交叉端化。可看到四个染色单体。终变期：染色体最短最粗，均匀地分布在细胞核里面。有的呈圆圈，有的呈8字型。中期I：标志为核仁解体，核膜消失。变化为染色体移动到赤道面上，实际上是着丝粒排列在赤道面的两侧。同源染色体之间在赤道面的上下排列是随机的。后期I：染色体在纺锤丝的牵引下，同源染色体分开，以着丝点为先导，分别移向两极（此时有丝分裂的着丝粒分裂，原来的染色单体变为染色体。而减数分裂着丝粒不分裂，使到达两极的染色体数目减半。没有着丝粒的复制，同源染色体分开，分别进入不同的极，非同源染色体在两极自由组合，实际到达两极的组合就非常多）。末期I：染色体到达两极后，核膜出现，出现两个子细胞（称为二分孢子）。间期：没有DNA的复制，时间长短不同。减数II分裂就是一种有丝分裂，分前期II、中期II，后期II，末期II四个时期。减数分裂的特点和意义：减数分裂是形成性细胞时所进行的一种细胞分裂，染色体经过一次复制，细胞连续两次分裂，结果形成的子细胞的染色体数为母细胞的一半，由2n变为n。通过配子结合，染色体又恢复到2n。这样保证了有性生殖时染色体的恒定性，从而保证了生物上下代之间遗传物质的稳定性和连续性，也保证了物种的稳定性和连续性。另一方面，由于同源染色体分开，移向两极是随机的，加上同源染色体的交换，大大增加了配子的种类，从而增加了生物的变异性，提高了生物的适应性，为生物的发展进化提供了物质基础。复等位基因：在群体中，某一基因的许多不同的等位基因叫复等位基因。在二倍体中，只能含有其中的任意两个。如人的ABO血型是复等位基因控制的。根据红细胞表面抗原不同分为A、B、AB和O四种表型。人体有IA、IB、I三种复等位基因，但对某一个体来说，只含有其中两种。表型抗原抗体基因型AAβIAIA或IAiBBαIBIB或IBiABA、B无IAIBO无αβii非等位基因之间的相互作用:基因互作、互补作用、累加作用、重叠作用、上位作用、显性上位、隐性上位、抑制作用连锁：同一染色体上非等位基因之间存在相关性的现象。互换：连锁性状和基因之间发生重组的现象。连锁与交换规律摩尔根的实验相引相：两个显性在一起，两个隐性在一起配成的杂交组合。相斥相：一个显性一个隐性和一个隐性一个显性在一起配成的杂交组合。解释：（1）果蝇翅的长短和眼的颜色是两对相对性状，这两对相对性状在杂交后代中具有某种程度的相关性或相连性，把这种现象叫连锁。把这两对相对性状叫连锁性状。控制连锁性状的基因叫连锁基因。连锁基因位于同一对同源染色体上。连锁基因之间能够发生交换的连锁叫不完全连锁，不能发生交换的连锁叫完全连锁。（2）同源染色体在减数分裂配对时，偶尔在相应的位置发生断裂，然后错接，造成同源染色体中的非姐妹染色单体之间染色体片段的互换，这个过程叫交换或重组。交换的染色体叫重组染色体。染色体片段的交换导致连锁基因之间的交换。（3）连锁基因之间的交换发生在减数分裂的前期，主要是粗线期。（4）每发生一次有效交换，将产生两条重组染色体，两条非重组染色体（亲染色体），含有重组染色体的配子叫重组合配子，含有非重组染色体的配子叫亲组合配子。交换值：（5）交换的多少用交换值来表示：交换值（重组值）=假设染色体质地均匀，染色体上任何部位都有交换的可能，单位长度内含的交换的部位相同，则基因之间距离越长（所含碱基对越多，交换位置越多），交换值越大；距离越近，交换值越小。反之，交换值越大，则表明基因之间距离越远，交换值越小基因越近。交换位置为两个相邻核苷酸之间的3’，5’—磷酸二酯键。基因定位与连锁遗传图基因定位概念：所谓的连锁是指位于同一对同源染色体上非等位基因的连锁，表现出一定的相关性。连锁的基因在一定时间会发生分开。群体中交换值为0～50%。在一般情况下，一对连锁基因间重组合频率的大小是固定的，即对于一对特定基因，其交换值是一定的。但在不同连锁基因间的重组频率则是不同的。这反映了连锁基因在染色体上的遗传距离。两点测交：一次测定两个基因的位点，TV之间交换值为11%，则TV基因距离为11；VC之间交换值为8%，则TV基因距离为8；TC之间交换值为18.4%，则TV基因距离约为19，因此排列顺序为T—V—C，而不是T—C—V。两点测交虽是最基本的方法，但它的手续烦琐，而且在连锁基因相距较远的情况下，对可能发生的双交换，用两点测交无法测出，所以数据不够准确，为此通常采用三点测交。三点测交连锁群：位于同一染色体图上的全部基因构成的群体。连锁群、同源染色体和基因之间的关系：连锁群反映了一对同源染色体上的基因排列。如人类有46条染色体，经测定有23个连锁群。数量遗传学生物界遗传性状的变异大致可分为两类：①非连续的变异，彼此界限分明，容易识别，可按类型明显地划分为少数几组。这类性状称为质量性状，常受主基因控制，受环境的影响较小，其遗传方式基本上受孟德尔遗传法则支配。②它的变异是连续的，且受环境影响较明显，这一类性状称为数量性状。遗传机制：杂种F1的柱高介于双亲中间，F2代从高柱到矮柱形成了一个连续的系列，成常态分布。多基因假说的主要论点是：数量性状的遗传基础受许多微效基因控制。数量性状由于受许多微效基因控制，各基因都有被环境修饰的可能，所以受环境影响比较大。其变异表现为连续性，一方面是多基因的作用，另一方面也是环境条件影响的结果。“加性”：就是它们对某一性状的共同效应是每个基因对该性状的单独效应的总和。产生的效应就是加性效应。显性效应：由等位基因间相互作用产生的效应。上位效应：由非等位基因之间的相互作用而产生的效应。基因一般都同时既有加性效应，又有非加性效应，但有的以加性效应为主，有的以非加性效应为主。超亲遗传：两个品系或两个品种的一代杂种表现为中间类型，而在以后世代中出现超过原始亲本的个体，这种现象叫做超亲遗传。第二节数量性状的研究方法数量性状遗传的研究方法与质量性状遗传的研究方法相比较，有以下两个方面的差别：1、由于杂交后代分离的准确比数不可能观察到，单独后裔所能供应的信息很少，所以研究的单位必须从个体扩大到群体，即从大量个体组成的群体进行研究分析，以获得其遗传规律和动态。2、性状的差异研究不能象孟德尔方法那样，仅用分组方法并将各个个体按类别分组。而必须对被研究性状的各个个体进行测量和称重，以获得数据，再用统计方法分析其平均效应、方差、协方差等遗传参数，发现其遗传规律。遗传物质改变染色体结构变异：缺失（deficiency）、重复（duplication）、倒位（inversion）、易位（translocation）第二节染色体数目的变异整倍体（euploid）体细胞染色体的数目是染色体组基数的倍数。例：单倍体2n=X.（X为一个染色体组）二倍体2n=2X三倍体2n=3X四倍体2n=4X在生物界中，植物的染色体可能来自若干个祖先种的染色体组，称为基本染色体组。每个基本染色体组包含的染色体数目称为基数。这些包含若干祖先种染色体组的物种称为复合种，或称为多倍体物种。第三节基因突变在染色体上一个位点内遗传物质的化学变化，所以又称为点突变。自然环境条件（外界环境因素的自然作用或生物体内在的生理生化过程的改变）下发生的突变称为自发突变。人为环境条件（人们利用各种理化因素或其它条件处理）下发生的突变称为诱发突变。遗传物质的分子基础第一节DNA作为主要遗传物质