园林植物遗传育种学-串讲课件

园林植物遗传育种学绪论园林植物（观赏植物）育种：以遗传学理论为指导，将天然存在的或人工创造的变异类型，通过引种、杂交育种、选种、或良种繁育等途径改良观赏植物固有类型而创造新品种的技术与过程。一遗传与变异遗传（heredity)：亲代与子代之间的相似现象变异（Variation)：生物个体之间的差异（世代之间、同代个体之间）遗传学：研究生物遗传与变异的科学，遗传物质的结构和功能，以及遗传信息的传递与表达园林植物遗传学：以园林植物为主要对象，研究其遗传变异规律的科学。第一章遗传的细胞学基础第一节细胞结构细胞结构染色体染色体形态、结构和数目染色体的组成：DNA和蛋白质–组蛋白：H2a、H2b、H3、H4，十分固定–非组蛋白：不固定染色体的基本结构：核小体（1974，Kornberg提出，由组蛋白质和DNA组成的DNA-蛋白质纤丝的结构单位）第二节细胞分裂有丝分裂：生长、发育和繁殖的基础，通过有丝分裂，遗传信息在细胞世代间传递。减数分裂：发生在有性生殖过程中配子形成阶段一有丝分裂细胞周期：一个细胞的生活史（上一次细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束–分裂间期–分裂期分裂间期：上次分裂结束到下次分裂开始–G1期–S期（DNA合成期或染色体复制期–G2期（合成后期细胞分裂期：–核分裂前期：染色体出现，缩短变粗中期：染色体排列在赤道板位置，着丝粒附着纺锤丝后期：姊妹染色单体分开，移向两极末期：染色体分散并消失，核仁、核膜形成–质分裂有丝分裂细胞周期二减数分裂：发生在有性生殖过程中配子形成阶段DNA的变化：一次DNA复制（S期）和连续两次的细胞分裂，形成的子细胞染色体数为母细胞的一半。减数第一次分裂减数第二次分裂–前期II–中期II–后期II–末期II减数第一次分裂前期I：–细线期：染色质浓缩呈细线盘绕成团–偶线期：同源染色体（大小、形态结构相似、代谢和遗传功能相同）彼此靠拢，配对——联会。–粗线期：缩短加粗，配对的同源染色体称二价体或四联体。有可能发生染色体片段之间的交换，产生遗传性状的重新组合。–双线期：同源染色体互相排斥而分离，非姊妹染色体间的交错——交叉，交叉端化–终变期（浓缩期）：缩到最短最粗中期I：后期I：同源染色体对分开，每条染色体的两个染色单体因共有一个着丝点而不分开末期I：有丝分裂和减数分裂的异同点1.减数第一次分裂和有丝分裂的比较相同点：分裂间期及在间期的DNA复制不同点：减数分裂有丝分裂前期很长前期相对较短同源染色体配对、联会、交换无同源染色体联会进入后期着丝点仍未分裂进入后期着丝点已分裂后期是同源染色体间的分离后期是姊妹染色体单体的分离产生的子核不含全部原同源对的染色体产生的子核包含原同源对的染色体主要过程中染色体是行动的基本单元主要过程中子染色体是行动的基本单元减数第二次分裂和有丝分裂过程的比较–相同点:分为前、中、后、末4个时期，染色体形态变化基本相似，划分时期的指标也基本相同。–不同点减数分裂有丝分裂分裂的间期很短或无分裂前有正常的间期存在“间期”前后无DNA含量的变化间期之后DNA含量增加1倍分裂结果：姊妹染色单体与非姊妹染色单体均不在同一个子细胞里分裂结果：姊妹染色单体不在同一子细胞里，而非姊妹染色单体仍在同一子细胞里遗传学基础—三大规律分离规律自由组合规律连锁与交换规律第二章孟德尔（Mendel)定律第一节分离规律分离现象：在F2代中不仅出现显性性状，同时也出现隐性性状，二者的分离比约为3：1三基因型、表现型等位基因：同源染色体上位点相同、控制着同类相对性状的基因基因型（genotype)：生物体的遗传组成纯合体：同源染色体的相同位点上基因的两个成员完全一致，如CC、cc，真实遗传。杂合体：等位基因的两个成员不一致，如Cc，后代性状发生分离。表现型（phenotype):生物个体表现出的性状实质：杂种在形成配子时，成对遗传因子发生分离，产生类型不同而数目相等的两类配子四分离规律的验证测交法：把杂种或杂种后代与隐性纯合亲本交配，以测定杂种或其后代的基因型。自交法：以F2植株自交产生F3植株，然后根据F3的性状表现来证实所设想的F2基因型花粉直接检查法：玉米、水稻、高粱、谷子、黍等第二节自由组合规律（独立分配定律）（Lawofindependentassortment)一自由组合的遗传现象（对两对和两对以上相对性状的遗传现象进行分析研究）三多对相对性状的遗传分析基因对数F1的配子类型F2的基因型F2的表现型F2的表现型比例12=213=312=213:1=(3:1)124=229=324=229:3:3:1=(3:1)238=2327=338=2327:9:9:9:3:3:3:1:1:1=(3:1)3四自由组合定律的验证测交法自交法第三节基因的相互作用一等位基因的相对效应1.等位基因间的相互作用–完全显性：–不完全显性：相对性状杂交，杂种表现出双亲的中间性状–超显性：一对相对性状纯合的亲本杂交，杂种表现出超过双亲的性状（正向、负向）（单基因杂合优势）不完全显性二等位基因的自主效应三镶嵌显性（定位作用，即某些基因只有在某些组织细胞里表现出定位的自主性状）：当两亲本杂交，个别亲本的特征，在F1同名器官的不同部位，分别表现出来。共显性：杂合子中一对基因都得以表现三复等位基因的效应复等位基因：同一位点上具有多个不同的等位形式的基因（等位基因——个体，复等位基因——群体)四非等位基因的相互作用基因互作：不同基因之间发生相互作用，共同决定新性状的遗传现象互补作用：累加作用重叠作用显性上位隐性上位抑制作用环境对基因表达的影响表型模写：基因型变化造成的性状改变与环境变化造成的性状变化相似第三章连锁与交换规律连锁遗传现象：原来为同一亲本所具有的两个性状，在F2中常常有连系在一起遗传的现象。相引组：两个显性性状连系在一起遗传，两个隐性性状连系在一起遗传的杂交组合相斥组：一个显性性状和一个隐性性状连系在一起遗传，一个隐性性状和一个显性性状连系在一起遗传的杂交组合第二节连锁遗传的解释和验证1910年Morgon(摩尔根）通过果蝇实验确立了遗传学的第三个基本规律——连锁遗传，并创立了基因论——基因在染色体上呈现直线排列的假说。交换：杂合的F1在形成配子时，两条同源染色体上的等位基因之间发生了交换(染色体内重组）交换发生的时间：发生在染色体复制和同源染色体联会以后（在减数分裂前期I的粗线期）交换发生的部位：同源染色体的非姊妹染色单体之间，表现为连锁基因的重组不完全连锁：两对基因位点间发生交换，F1除产生亲本型配子外，还产生重组型配子。完全连锁：同一染色体上的基因构成一个基因连锁群，它们在遗传的过程中不可能独立分配，而是随着这条染色体作为一个整体共同传递到子代中去；除亲本类型外不出现新类型。第三节重组值和基因定位一、重组值：重新组合的配子数占总配子数的百分率重新组合的配子数重组值=*100%总配子数测交法自交法重组值基因之间的距离–连锁遗传图（遗传学图、染色体图）：存在于同一染色体上的基因，及其同源染色体上的基因，组成一个连锁群。把一个连锁群的各个基因之间的距离和顺序标志出来，绘成连锁遗传图–图距：两个基因在染色体图上距离的数量单位–1cM（厘摩）=1%的重组值去掉%的数值第四节性别决定与伴性遗传性别决定–性染色体本身决定性别–性染色体的数目决定性别–染色体组的倍数决定性别伴性遗传：控制性状的基因在性染色体上的遗传方式（遗传的染色体学说的直接证据）第四章数量性状的遗传质量性状：表现不连续变异的性状数量性状：表现连续变异的性状第一节数量性状的遗传方式和多基因假说一数量性状的遗传方式数量性状的特点连续性广泛的变异易受环境条件影响二多基因假说数量性状同时受多基因控制每个基因对性状的影响是微小的，等效的，其作用是累加的等位基因间的显隐性关系通常不存在,它们的传递方式也遵循孟德尔式的基本遗传规律。三基因的相互作用加性作用累加作用效应：等位基因或非等位基因之间无显隐性关系，基因的作用是按一定的常数累加倍加作用效应非加性作用显性作用部分显性作用超显性作用非等位基因之间的互作第二节遗传力表现型值（P）＝遗传型值（G）＋环境值（E）VP＝VG＋VEVG＝VA＋VD＋VIVP＝VA＋VD＋VI＋VE遗传力（heritability）指亲代传递某一遗传特性给后代群体的能力hB2=VG/Vp×100%hN2＝基因加性方差/总方差×100％＝VA/VP×100％第六章染色体结构变异染色体结构变异的种类缺失重复倒位易位自发产生诱变剂诱发第七章染色体数目的变异第一节染色体组及其倍数的变异染色体组：来自二倍体生物一个配子的全部染色体，染色体的形态、结构和连锁基因群都彼此不同，但它们构成一个完整协调的最基本的体系，共同控制着生物体的生长、发育、遗传和变异，缺少其中任何一个都造成不育或性状变异。染色体基数：一个染色体组内含有的染色体数，用x表示。染色体数目变异的种类整倍体：体细胞内含有完整的染色体组–二倍体：体细胞内含有两个完整的染色体组–多倍体：体细胞内多于两个完整的染色体组同源多倍体：加倍的染色体组来自同一物种、或在原有染色体组的基础上加倍而成异源多倍体：增加的染色体组来自不同的种属–单倍体：体细胞内具有本物种配子染色体数目的个体–配子中染色体数常用n表示非整倍体：染色体组内的个别染色体数目有所增减，使细胞内的染色体数目不成基数的完整倍数–单体：2n-1,某一对染色体缺少了一条–双单体:2n-1-1，从两对染色体中各缺少一条–缺体:2n-2(1)，缺少了一对同源染色体–双体：通常称2n的正常个体为双体–三体:2n+1–双三体:2n+1+1–四体:2n+2(1)第二节整倍体的类别及遗传表现特点：高度不育，植株矮小一、单倍体二、多倍体多倍体；（形态、基因剂量）–同源多倍体（autopolyploids)同源三倍体：高度不育同源四倍体：部分不育–异源多倍体(allopolyploids)物种演化的重要因素第八章基因突变基因突变：染色体上某一基因位点发生了化学性质的变化，从一种等位形式突变为另一种等位形式的变化（点突变）第一节基因突变的时间和类型时间–体细胞突变保持分裂的细胞——突变体区（可见的斑块）不再分裂的细胞–生殖细胞突变第二节突变的原因自发突变：由环境条件的自然作用或生物体内的生理和生化变化而发生的突变–DNA复制错误–自发的化学变化：脱嘌呤，脱氨基诱发突变：人们有意识地用诱变因素（电离辐射、化学药剂）处理而发生的突变第三节基因突变的特征突变的稀有性：突变的重演；突变的可逆性突变的多方向性和复等位基因：突变的平行性：突变的有害性和有利性遗传物质的变异突变–基因–染色体结构染色体畸变–染色体数目重组：染色体的序列发生重排及新的组合（独立分配、交换在后代中出现新的基因组合的过程）第九章细胞质遗传第一节细胞质遗传的特点核遗传（染色体遗传）：核染色体上的基因决定的遗传现象核外遗传（非染色体遗传）：染色体以外的基因所决定的遗传现象–细胞质遗传：细胞质中固有成分中的基因控制或影响的性状遗传一、细胞质遗传的特点正交与反交结果杂种表现不一样杂种均表现母本的性状特点性状不能通过父本传递,呈母系遗传杂种后代不表现Mendel式的分离性状为细胞质基因所控制，并由细胞质一代一代传下去第二节植物雄性不育的遗传可遗传的雄性不育核不育型：核基因决定的，多由基因突变所引起。能为显性基因所恢复，有性繁殖时不能保持这种不育性——用于无性繁殖的植物。细胞质不育型：由细胞质内的基因所决定。后代总是不育——以营养体为产品的植物中利用核质互作不育型：由细胞质基因和核基因相互作用共同控制着不育性核质互作不育型：–不育系：细胞质和核都带有不育基因S(rr)–保持系：S(rr)能被N(rr)所保持，在后代出现全部为不育的个体–恢复系：S(RR)或N(RR)具有使S(rr)的后代恢复育性的能力第十章遗传物质