1、细胞质和遗传,一、细胞质在遗传中的作用 1、母性影响：个体的表现型不是由 自己的基因型决定的，而是由它们母亲的基因型决定的。 2、细胞质遗传：遗传特性是由叶绿体、线粒体等细胞质颗粒决定的。,二、母性影响 1、短暂的母性影响,2、持久的母性影响,三、细胞质遗传的概念（一） 细胞核遗传：由细胞核内的遗传物质（核基因）所控制的遗传现象和遗传规律。（二）细胞质遗传：由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律，也称为非孟德尔遗传，核外遗传。,细胞核基因组（核基因）染色体,线粒体基因组,叶绿体基因组,遗传物质,细菌质粒基因组,非细胞器基因组:,细胞器基因组,细胞质基因组,1、细胞质遗传举例,叶绿体遗传的花斑现
2、象在花斑的紫茉莉中发现三种枝条：绿色、白色和花斑分别进行以下杂交：,紫茉莉花斑性状的遗传 接受花粉的枝条 提供花粉的枝条 杂种表现白 色白 色 绿 色 白 色花 斑白 色绿 色 绿 色 绿 色花 斑白 色花 斑 绿 色 白、绿、 花 斑花 斑,枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。,(1) F1个体最初由受精卵发育而来,(2) 受精卵形成时，精子(父)提供一套染色体和极少 量细胞质，卵(母)提供一套染色体和大量细胞质,(3)由细胞核基因控制的性状表现出三大遗传规律， 由细胞质基因控制的性状即表现出细胞质遗传,2、细胞质遗传的特点 母性影响是依赖于母方基因的作用，而这些基因是以经典方式传递的，它
3、的特点只不过是父方的显性基因延迟一代表现和分离而已。 细胞质遗传则由于细胞质中构成要素的作用，这些构成要素能够自律地复制，通过细胞质由一代传至另一代。细胞质遗传的特征是： ）遗传方式是非孟德尔式的； ） F1通常只表现母方的性状； 3）杂交的后代一般不出现一定比例的分离。,精卵受精时，由于精子的细胞质基本不参与受精，所以枝条的颜色由卵细胞（母本）的细胞质决定。,3、细胞质遗传在实践中的应用,杂种优势：F1表现出生长整齐、健壮、高产、抗逆性强等特点,面临问题：F2代即退化,突破途径：以“雄性不育系”作杂交母本,雌雄同花、小花作物去雄困难,杂交种需求量大,4、植物雄性不育性概念 雄性不育性：当不育
4、性是由于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子时，就称之。 雄性不育系：同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体叫做雄性不育系。,水稻雄性是否可育原理：,细胞核的 可育基因R,细胞核的 不育基因r,细胞质的 可育基因N,细胞质的 不育基因S,R、N 有一个 即可育,r r、S 同时存在 才不育,思考1：上述四种基因可组成几种基因型?表现型?,结论: “雄性是否可育”由核基因和质基因共同决定,思考2：制作大田杂交种理想的母本是哪一种?,思考3：如何解决“不育系”自身留种问题?,找一个理想的保持系作(父本),授此花粉仍保持不育基因型,此父本其他性状与不育系相同,思考4：大田用的杂交种需能自交结实
5、，如何制种?,找一个理想的恢复系作(父本),授此花粉可产生雄性可育基因型,此父本其他性状与不育系相同,不育系(母本)与恢复系(父本)的花期必须一致,父本植株稍高于母本,三系配套：在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系必须配套使用，这就是人们常说的三系配套（二区三系）,三系法：不育系、保持系和恢复系两系法： *光温敏核雄性不育的遗传长日照、高于临界温度（23OC） -表现为雄性不育短日照、低温-表现为雄性可育,线粒体DNA的重要作用,、线粒体DNA的检验可用于对罪犯的鉴别和对死者遗骨的查找核对上 、通过对世界各地人类不同种群线粒体的对比分析，推断人类历史上几次大迁徙的情况及时间
6、表,、线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关例如:神经性肌肉衰弱、运动失调、眼视网膜炎等,人类基因组计划,基因组（genome ）是一个单倍体细胞内基因的总和，它分为核基因组、线粒体基因组与叶绿体基因组。基因组内包括编码序列与非编码序列.,遗传学图（genetic map）选择遗传标记以cM（摩尔根重组单位）为图距单位。分辨率巳达0.7 cM（1cM=1,000Kb）物理学图（physical map）以碱基对数为图距单位，由已知序列作为基因的物理图标，现分辨率巳达到200Kb以内。序列图（sequence map）最详尽的物理图，即DNA的碱基序列图。转录图（transcription m
7、ap）转录图是基因图的雏形。,一、进化研究的传统方法古生物学分类学胚胎发生学比较解剖学生物地理学生理学普通遗传学语言学,第四节 群体的遗传平衡 一、基因频率和基因型频率 二、哈德一魏伯格定律,一、基因频率和基因型频率1. 定义基因型频率（genotypic frequency）一个群体由不同基因型所占的比例。基因频率（gene freqency）一个群体内不同基因所占比例。2. 计算方法以一对基因为例 A及a,设 A的频率=P a的频率=q p+q=1AA个体数=D 基因型频率=DAa的个体数=H 基因型频率=Haa的个体数=R 基因型频率=R全部个体数 N=D+H+RN个体共有2N个基因A=
8、2D+H a=H+2R所以 p=2p+H/2N=D+1/2H/Nq=H+2R/2N=1/2H+R/N所以 p=D+1/2H q=1/2H+R,举例：设由一对基因A、a戈尔巴乔夫成的群体，它们的三种基因型可从表现型区别出来，它们的个体数是：AA（D） Aa（H） aa（R） 总数（N）2 12 26 40按（1）式可以求出，基因A的频率: p=2+1/212/40=2+6/40=0.20基因a的频率: q=1/212+26/40=6+26/40=0.80同理, 按(2)式可以求出p=0.05+1/2(0.30)=0.20q=0.65+1/2(0.30)=0.80,二、哈德魏伯格定律（HardyW
9、einberg）举例：设 AA=P2 即A=pAa=2pq a=qaa=q2 p+q=1让群体进行交配，这个群体达到平衡A=p2+1/2（2pq）=p2+pq=p（p+q）=pa=1/2（2pq）+q2=pq+q2=q（p+q）=q受精 PA qapA p2AA pqAaqa pqAa q2aa,所以 AA=p2Aa=2pqaa=q2即上代下代基因型频率完全一样举例子说明如下。设第一代的基因型频率：D1=0.6, H1=0.4, R1=0, 则第一代的基因频率: p1= D1+1/2H1=0.6+0.2=0.8, q1=1/2H1+R1=0.2+0=0.2。第二代的基因型频率：D2=p12=0
10、.82=0.64, H2=2p1q1=20.80.2=0.32, R2=q12=0.22=0.04, 则第二代的基因频率:,p2=D2+1/2H2=0.64+0.16=0.8, q2=1/2H2+R2=0.16+0.04=0.2。第三代的基因型频率: D3=p22=0.82=0.64, H3=2p2q2=20.80.2=0.32, R3=q22=0.22=0.04; 则第三代的基因频率:p3=D3+1/2H3=0.64+0.16=0.8, q3=1/2H3+R3=0.16+0.04=0.2。由上可见，基因型频率，虽然D2=D1，H2=H1，R2=R1，但经过一代随机交配，D2=D3，H2=H3
11、，R2=R3。至于基因频率，则自始至终保持不变。,由此可见：（1）在随机交配的大群体中，如果没有其他因素的干扰，则各代基因频率保持一定不变。（2）在任何一个大群体内，不论其基因频率和基因型频率如何，只要一代的随机交配，这个群体就可达到平衡。（3）一个群体在平衡状态时，基因频率和基因型频率的关系是：D=p2，H=2pq，R=q2这就是哈德一魏伯格定律的要点。,第五节 改变基因频率的因素 一、突变 二、选择 三、遗传漂移 四、迁移,一、突变1. 作用供给选择的材料改变基因频率举例Aa 一直发生下 a2. 突变对基因频率的影响设 Aa 速率为uaA 速率为V某一世代 a=qA=p=1-q,突变达于平
12、衡时qv=(1-q)uq(u+v)=u所以q=u/u+v p=u/u+v举例: 如由Aa的突变频率是每代一百万个配子中有一个突变(u=0.000001), 而由aA的突变率是V=0.0000005。则按上式可求出p值等于0.33。这说明33%的染色体具有基因A，67%具有基因a。当p=0时，即qv=pu时，群体就达到了平衡。如果一对等位基因的正反突变速率相等（即v=u），则p和q的平衡值是0.5。,二、选择1. 自然选择适者生存频率不适者淘汰频率如白化基因淘汰2. 人工选择定向选择，有利人类性状频率,三、遗传漂移 1. 定义在一个小群体内，每代从基因库抽样形成下一代个体的配子时，就会产生较大的误差，由这种误差引起群体基因频率的偶然变化。特点：发生在小群体内，优势杂交，优势竞争不过或小圈子，人为干预交配。,四、迁移个体的迁移同样也是影响群体基因频率的一个因素。设在一个大的群体内，每代有一部分个体新迁入，其迁入率为m，则1-m是原来就有的个体比率。令迁入个体某一基因的频率是qm，原来人体所具同一基因的频率是qo，二者混杂后群体内基因的频率q1将是：q1=mqm+（1-m）qo=m（qm-qo）+qo 一代迁入所引起的基因频率的变化q则为：q= q1-qo= m（qm-qo） 可见，在有迁入个体的群体里基因频率的变化率等于迁入率同迁入个体基因频率与本群体基因频率的差异的乘积。,
