海洋生物学之遗传学

海洋生物学第二章遗传主讲黄勃遗传学概述•什么是遗传学（genetics)?•研究生物的遗传和变异的科学•生物——植物、动物、微生物和人类•遗传（heredity):•变异（variation):•生物进化的三大因素：遗传、变异和选择第一节遗传发展史1、用进废退学说•1809年Lamarck(1744-1829)提出“用进废退”的进化论观点，由此而得出获得性状(acquiredcharacteristics)是可以遗传的。2、泛生论(hypothesisofpangenesis)•1866年达尔文提出泛生论,认为身体各部分细胞里都存在一种胚芽或“泛子”(pangens),它决定所在细胞的分化和发育。各种泛子随着血液循环汇集到生殖细胞中。受精卵发育过程中，泛子又不断流到不同的细胞中，控制所在细胞的分化，产生一定的组织器官。CharlesDarwin(1809-82)•3、种质论(germplasmtheory)1883年,德国生物学家魏斯曼(Weismann)认为：多细胞生物可分为“种质”(germplasm)和“体质”(somatoplasm)两部分,种质是独立的、连续的、能产生后代的种质和体质。体质是不连续的、不能产生种质。种质的变异将导致遗传的变异,而环境引起的体质的变异是不连续的。魏斯曼做了连续22代剪断小鼠的实验，来与“泛生论”论战。第二节遗传学的诞生1865年,孟德尔,根据他8年的植物杂交试验结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文。但这一伟大的发现埋没35年后才重见天日。1900年遗传学诞生。GregorJohannMendel(1822-84)孟德尔豌豆实验试验场所孟德尔研究豌豆的七种不同性状孟德尔遗传规律重新发现•孟德尔遗传规律发现初期并没有引起足够的重视，直到1900年又被重新发现。•荷兰的德弗里斯(H.DeVries)•德国的科伦斯(C.Correns)•奥地利的契马克(E.Seysenegg-Tschermak)第三节遗传学的发展1、细胞遗传学时期(约1910-1940)确立了遗传的染色体学说1910年摩尔根创立了连锁定律并证实了基因在染色体上以直线方式排列。提出了遗传的染色体理论(chromosometheoryofinheritance)。获1933年度诺贝尔奖ThomasHuntMorgan(1866-1945)•2、微生物遗传及生化遗传学时期(1941-1960)1941年BeadleandTatum提出了一个基因一个酶的假说(Onegene-oneenzymehypothesis):获1958年度诺贝尔奖GeorgeBeadle(1903-89)andE.L.Tatum(1909-79)2、微生物遗传及生化遗传学时期(1941-1960)•1944年Avery提出遗传的物质基础是DNA•最应该获得诺贝尔奖而没有获得，为此，诺贝尔委员会曾一度受到批评。OswaldAvery(1877-1955)2、微生物遗传及生化遗传学时期(1941-1960)BarbaraMcClintock(1902-92)•1951年BarbaraMcClintock发现跳跃基因•获1983年度诺贝尔奖2、微生物遗传及生化遗传学时期(1941-1960)•1953年WatsonandCrick建立了DNA的双螺旋模型结构，并于1958年提出了中心法则。•获1962年度诺贝尔奖JamesWatson(1928-)andFrancisCrick(1916-)里程碑性的发现•1953年4月25曰《自然》杂志：•《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》•作者：沃森（J.D.Watson）(美）•克里克（F.H.C.Crick）（英）美丽的DNA双螺旋DNA双螺旋对生命科学的贡献1、标志着分子生物学时代的到来2、探索生命奥秘的新成果大量涌现•DNA的复制机理•遗传密码的破译•中心法则•基因表达和调控机理•内切酶的发现•PCR技术•DNA测序3、分子遗传学时期(1953-Present)⑴双螺旋模型的建立(WatsonandCrick,1953)以及中心法则的提出(Crick,1958）⑵乳糖操纵子模型的建立(JacobandMonod,1961）⑶反转录酶(Temin,1975)，DNA合成酶(Kornberg,1958)，⑷限制性内切酶的发现(Arber,1962,1968;Smith,1978)转座子的移动(Shapiro,1980)核糖酶(CechandAltman,1981)的发现PCR技术的建立(Swithies,1986)内含子的发现(SharpandRoberts,1977)三大遗传定律•一、孟德尔遗传定律•1、分离规律•2、独立分配规律独立分配规律三大遗传定律•二、连锁互换规律1910年美国学者摩尔根（Morgan）以果蝇为材料确认了不符合独立遗传规律的一些例证，实际上是不符合独立遗传的，而属于另一类的遗传，也就是遗传学中的第三个遗传规律—连锁互换规律（lawoflinkageandcrossing-over）。连锁互换规律雄果蝇完全连锁图雄果蝇完全连锁图第三节遗传学在海洋生物上的应用•1、质量性状的选育•质量性状（qualitativecharacter）是指那些有明显界限，易分类、性状差异不连续，可用文字描写，在纯系中无明显差别的性状。它是由多个基因控制的，但是相对性状之间的遗传差异往往只涉及一对或少数几对基因，这些基因都是位于染色体上的细胞核基因，遗传方式符合遗传学三大定律。第三节遗传学在海洋生物上的应用•2、数量性状的选育•数量性状（quantitativecharacter）系指那些必需要借助数或量才能准确描述和表示的性状。数量性状的选择效果受性状的变异程度、性状的遗传力和人工选择情况三方面因素的影响。第三节遗传学在海洋生物上的应用•3、杂交育种•以杂交方法培育优良品种或利用杂种优势称为杂交育种（crossbreeding）。杂交可以使生物的遗传物质从一个群体转移到另一群体，是增加生物变异性的一个重要方法。•杂交可以依据双方亲缘关系分为种间杂交和种内杂交。种间杂交包括了科间、亚科间和属间杂交。种内杂交又可分为近亲交配和非亲缘交配。杂交育种•1、种间杂交•2、种内杂交•3、伴性遗传与性别控制