遗传信息传递模式生命的延续生命的延续遗传信息传递模式遗传（遗传（heredity）:生物亲子代间的相似现象生物亲子代间的相似现象变异（变异（variation）：亲代与子代间或子代间）：亲代与子代间或子代间存在差异的现象存在差异的现象现代遗传学的产生来自两个方面现代遗传学的产生来自两个方面 对植物杂交的观察实验对植物杂交的观察实验 对变异现象的进化论观点对变异现象的进化论观点性状：生物的形态、结构和生理生化等特征性状：生物的形态、结构和生理生化等特征遗传信息传递模式植物杂交实验的发展植物杂交实验的发展科尔罗伊德科尔罗伊德（ Joseph Gottlieb Kelreuter 17331806）第一个系统地进行杂交工作，被誉为第一个系统地进行杂交工作，被誉为“近代植物杂近代植物杂交实验之父交实验之父”。他用了。他用了138个种进行了五百个以上个种进行了五百个以上不同的杂交实验，从一千余种植物中研究了花粉粒不同的杂交实验，从一千余种植物中研究了花粉粒的形状、大小和颜色。在用烟草进行实验时，成功的形状、大小和颜色。在用烟草进行实验时，成功地获得他的第一个杂交种。地获得他的第一个杂交种。发展了人工授粉技术：为避免自花授粉带来的错误，发展了人工授粉技术：为避免自花授粉带来的错误，审慎的去掉花药，手工进行授粉，然后把花罩起来，审慎的去掉花药，手工进行授粉，然后把花罩起来，防止外源花粉搞乱结果。防止外源花粉搞乱结果。遗传信息传递模式一般情况下，杂交种（子一代）性状通常介于两种一般情况下，杂交种（子一代）性状通常介于两种亲本中间。杂交种自交得到的下一代（子二代）的亲本中间。杂交种自交得到的下一代（子二代）的性状则极其多样化，他认为这种现象是值得注意的。性状则极其多样化，他认为这种现象是值得注意的。把亲本的两个种雌雄对换一下，仍将得到同样的结把亲本的两个种雌雄对换一下，仍将得到同样的结果。果。由十分不同的亲本形成的杂交种往往是不育的，但由十分不同的亲本形成的杂交种往往是不育的，但有些杂交种则具有比亲本更强的活力。有些杂交种则具有比亲本更强的活力。对他来说，子二代特有的多样性是他自己干涉自然对他来说，子二代特有的多样性是他自己干涉自然的结果，就是说，由于在两个种之间强行进行了交的结果，就是说，由于在两个种之间强行进行了交配，而这种交配上帝原来是没有打算让其发生的。配，而这种交配上帝原来是没有打算让其发生的。遗传信息传递模式人工授粉技术、正交、反交、人工授粉技术、正交、反交、杂种不育、杂种优势杂种不育、杂种优势杂交实验基本流程：杂交实验基本流程：选择亲本进行杂交获得子一代，用子一代进行自选择亲本进行杂交获得子一代，用子一代进行自交获得子二代，对杂交子代的结果进行观察分析交获得子二代，对杂交子代的结果进行观察分析遗传信息传递模式诺丁（诺丁（18151899） 诺丁观察到，两个亲本杂交得来诺丁观察到，两个亲本杂交得来的杂交种报春花，其自交的后代几乎的杂交种报春花，其自交的后代几乎回复到其亲本种，他提出了在杂交种回复到其亲本种，他提出了在杂交种中会发生两个物种的性状分离现象。中会发生两个物种的性状分离现象。诺丁同时还进行了一些第三代甚至第诺丁同时还进行了一些第三代甚至第五代的杂交实验。但他仍然是把物种五代的杂交实验。但他仍然是把物种看作是一个整体来分析。看作是一个整体来分析。自然界渴望毁灭杂交形式，其方式是通过分离两个自然界渴望毁灭杂交形式，其方式是通过分离两个物种的要素物种的要素性状分离、稳定遗传性状分离、稳定遗传遗传信息传递模式奈特（奈特（Thomas Andrew Knight, 17591838） 奈特于奈特于17991833年用豌豆进行了杂交实验。年用豌豆进行了杂交实验。他选择了种子颜色为灰色和白色的豌豆品种作为杂他选择了种子颜色为灰色和白色的豌豆品种作为杂交亲本，在实验中，他仔细地给花朵摘去雄蕊后再交亲本，在实验中，他仔细地给花朵摘去雄蕊后再授粉，并以去雄后未授粉的花作对照组，发现了豌授粉，并以去雄后未授粉的花作对照组，发现了豌豆种子的灰色对白色为显性。他用白色种子的亲本豆种子的灰色对白色为显性。他用白色种子的亲本和杂种回交，得到的下代种子有白色和灰色两种类和杂种回交，得到的下代种子有白色和灰色两种类型，但他没有去计数过杂种后代的性状分离比例。型，但他没有去计数过杂种后代的性状分离比例。奈特所做工作与科尔罗伊德工作的差异在哪里奈特所做工作与科尔罗伊德工作的差异在哪里遗传信息传递模式盖特纳（盖特纳（Carl Friedrich Von Grtnor, 17221850） 盖特纳是孟德尔之前最博学、最勤奋、最有成盖特纳是孟德尔之前最博学、最勤奋、最有成就的科学家。较之前人，他在实验方法和对杂种的就的科学家。较之前人，他在实验方法和对杂种的比较描述上，都有了很大的进展，先后分析了近一比较描述上，都有了很大的进展，先后分析了近一万个杂交实验。在玉米杂交实验中，他观察到黄色万个杂交实验。在玉米杂交实验中，他观察到黄色籽粒与其它颜色籽粒的分离比例为籽粒与其它颜色籽粒的分离比例为3.18:1，然而他无，然而他无法对此作出任何解释。他于法对此作出任何解释。他于1837年发表的获奖论文年发表的获奖论文植物杂种形成的实验和观察被孟德尔十分认真植物杂种形成的实验和观察被孟德尔十分认真地研究过，称之为地研究过，称之为“里面记载了很多有价值的观察里面记载了很多有价值的观察”。盖尔纳的研究中不同于前几位科学家的地方在于？盖尔纳的研究中不同于前几位科学家的地方在于？遗传信息传递模式格雷戈尔格雷戈尔孟德尔（孟德尔（Gregor Mendel 18221884）1822年年7月月22日，生于奥匈帝国西里西亚小村日，生于奥匈帝国西里西亚小村18511853年在维也纳大学学习物理、数学、化年在维也纳大学学习物理、数学、化学、动物学、植物学、植物生理学等学、动物学、植物学、植物生理学等18561863年曾进行豌豆杂交实验年曾进行豌豆杂交实验1865年年2月月8日和日和3月月8日在布隆自然科学学会宣读日在布隆自然科学学会宣读植物的杂交实验论文植物的杂交实验论文1868年被选为布隆基督教修道院院长年被选为布隆基督教修道院院长 1884年年1月月6日，死于肾病。他的后任院长烧毁了孟日，死于肾病。他的后任院长烧毁了孟德尔的私人文件。德尔的私人文件。遗传信息传递模式 孟德尔研究的初衷是检验植物杂交后代的性状孟德尔研究的初衷是检验植物杂交后代的性状变化（性状分离），在以豌豆为实验材料的一系列变化（性状分离），在以豌豆为实验材料的一系列实验结果导致孟德尔发现了遗传规律。实验结果导致孟德尔发现了遗传规律。 豌豆容易种植，易于人工授粉，且具有一些容豌豆容易种植，易于人工授粉，且具有一些容易区分的性状特征。孟德尔从易区分的性状特征。孟德尔从34种豌豆品系中选择种豌豆品系中选择了严格自花授粉的豌豆，这样的品系自交后代具有了严格自花授粉的豌豆，这样的品系自交后代具有一致的特性，各代之间性状特征保持稳定。他选择一致的特性，各代之间性状特征保持稳定。他选择了种子的形状、种子的颜色、茎的长度等了种子的形状、种子的颜色、茎的长度等7种性状进种性状进行检验，统计分析了这行检验，统计分析了这7对性状连续各代的性状表现。对性状连续各代的性状表现。孟德尔收集了大量数据来消除可能的干扰。孟德尔收集了大量数据来消除可能的干扰。遗传信息传递模式遗传信息传递模式性状性状同一性状不同表现形式（相对性状）同一性状不同表现形式（相对性状）种子的形状种子的形状圆形圆形皱形皱形种子的颜色种子的颜色黄色黄色绿色绿色种皮的颜色种皮的颜色灰色灰色白色白色豆荚的形状豆荚的形状饱满饱满收缩收缩豆荚的颜色豆荚的颜色绿色绿色黄色黄色开花的位置开花的位置腋生腋生顶生顶生茎的长度茎的长度高茎高茎矮茎矮茎遗传信息传递模式一、基因的分离定律一、基因的分离定律一对相对性状的杂交实验一对相对性状的杂交实验选择亲本进行杂选择亲本进行杂交获得子一代，交获得子一代，用子一代进行自用子一代进行自交获得子二代，交获得子二代，对杂交子代的结对杂交子代的结果进行观察分析果进行观察分析PARENTSF1 HYBRIDF2 HYBRIDS父本父本性状性状母本母本性状性状子一代子一代性状性状子二代子二代性状性状遗传信息传递模式PF1F2圆粒圆粒皱粒皱粒圆粒圆粒圆粒圆粒 皱粒皱粒5474 1850全表现为圆粒全表现为圆粒发生性状分离发生性状分离比例为比例为2.96:1显性性状：子一代能表现出的亲本性状显性性状：子一代能表现出的亲本性状隐性性状：子一代未能表现出的亲本性状隐性性状：子一代未能表现出的亲本性状遗传信息传递模式F1只表现出显性性状只表现出显性性状F2发生性状分离，显：隐发生性状分离，显：隐3：1遗传信息传递模式PF1F2圆粒圆粒皱粒皱粒圆粒圆粒圆粒圆粒 皱粒皱粒5474 1850F33圆粒圆粒 1皱粒皱粒1圆粒圆粒 2圆粒圆粒圆粒圆粒 3圆粒圆粒 皱粒皱粒 1皱粒皱粒遗传信息传递模式理论解释（孟德尔假设）理论解释（孟德尔假设）对等性遗传因子对等性遗传因子（等位基因）（等位基因）控制相对控制相对性状性状显性基因显性基因(R) 显性性状显性性状(圆圆)隐性基因隐性基因(r) 隐性性状隐性性状(皱皱) 等位基因等位基因 (R-r)相对性状相对性状(圆与皱圆与皱)等位基因控制相对性状等位基因控制相对性状遗传信息传递模式基因在体细胞中是成对的基因在体细胞中是成对的 在配子中单个存在在配子中单个存在纯种纯种圆粒圆粒纯种纯种皱粒皱粒RRrrRrRrPF1（杂种）（杂种）配子配子表现型表现型基因型基因型圆粒圆粒皱粒皱粒遗传信息传递模式杂合体（杂合体（F1）内等位基因的关系）内等位基因的关系互不融合或混杂，保持其纯质性互不融合或混杂，保持其纯质性显性基因对隐性基因有显性作用显性基因对隐性基因有显性作用遗传信息传递模式 圆粒圆粒 皱粒皱粒RrRRrrRrPF1圆粒圆粒配子配子1/2R1/2r1/2R1/2r 配子配子 1/4RR1/4Rr1/4Rr1/4rr圆粒圆粒圆粒圆粒圆粒圆粒皱粒皱粒F2分离分离随配子随配子传递传递遗传信息传递模式杂合体内等位基因遗传行为杂合体内等位基因遗传行为配子生成时等位基因分离配子生成时等位基因分离 生成的雌雄配子各有两种（生成的雌雄配子各有两种（R:r=1:1）精卵结合时基因随配子传递精卵结合时基因随配子传递F2基因型：基因型：表现型：表现型：RR : Rr : rr = 1 : 2 : 1圆粒圆粒 : 皱粒皱粒 = 3 : 1F1等位基因分离（等位基因分离（因因） F2性状分离（性状分离（果果） 遗传信息传递模式对分离假设的验证对分离假设的验证杂合体（杂合体（F1）生成配子时等位基因分离，）生成配子时等位基因分离，生成的雌雄配子各有两种，且数目相等生成的雌雄配子各有两种，且数目相等回交回交（F1）圆粒）圆粒 皱粒（亲本）皱粒（亲本） Rrrr配子型配子型 R r r基因型基因型表现型表现型比例比例 实验值实验值 Rr rr圆粒圆粒 皱粒皱粒1 : 1Ft遗传信息传递模式证据：证据： 测交子代（测交子代（Ft）表型比真实反映）表型比真实反映F1配子比配子比论证：论证： F1能产生两种类型、数量相等的配子能产生两种类型、数量相等的配子结论：结论： F1是杂合的基因型是杂合的基因型(Rr)； F1的等位基因保持各自的纯质性；的等位基因保持各自的纯质性； 配子生成时等位基因分离；配子生成时等位基因分离； 遗传信息传递模式现代生物学的证据现代生物学的证据等位基因等位基因位于位于同源染色体同源染色体相同座位上相同座位上 染色体染色体 基因基因A B C D E 染色体染色体 a B c D E （显性）（显性） （隐性）（隐性） 等位基因等位基因 无效基因无效基因 酶分子酶分子 亚效基因亚效基因 同源染色体同源染色体 非等位基因非等位基因遗传信息传递模式 减数分裂时减数分裂时F1的等位基因分离的等位基因分离R r联会联会 随同源染色体动随同源染色体动态态等位基因分离等位基因分离减减 减减两种类型、数两种类型、数量相等的配子量相等的配子 R R r r R R r r四分体四分体R R r r遗传信息传递模式分离定律及其实质分离定律及其实质基本论点：基本论点：F1等位基因的纯质与分离等位基因的纯质与分离杂合体杂合体(F1)等等 位位 基基 因因 行行 为为结果结果基因座位基因座位同源染色体相同座位上同源染色体相同座位上保持保持基因纯质基因纯质性性减数分裂减数分裂随同源染色体分离而随同源染色体分离而分离分离纯质配子纯质配子比比1:1受精过程受精过程随配子传递独立遗传随配子传递独立遗传隐性纯合隐性纯合体约体约1/4实质：实质：F1等位基因分离（等位基因分离（因因） F2性状分离（性状分离（果果） 遗传信息传递模式比利时灰毛比利时灰毛(B) 青紫蓝毛青紫蓝毛(b1) 白毛白毛(b2) 黑毛黑毛(b3) 褐毛褐毛(b4)基因型和表现型的关系基因型和表现型的关系遗传信息传递模式基因型是内在决定因素，表现型是基因型基因型是内在决定因素，表现型是基因型的外在表现的外在表现表现型是基因型与环境条件共同作用的结果表现型是基因型与环境条件共同作用的结果温度温度 基因型及其表现型基因型及其表现型AAAaaa2025红花红花红花红花白花白花30以上以上白花白花白花白花白花白花遗传信息传递模式血型血型基因型基因型基因间关系基因间关系ABABOIAIA IAiIBIB IBiIAIBiiIA对对i为完全显性为完全显性IB对对i为完全显性为完全显性IA和和IB无显隐性关系，为共显性无显隐性关系，为共显性有两个婴儿同时出生在某一医院的同一间产房里。出生后，有两个婴儿同时出生在某一医院的同一间产房里。出生后，由于医护人员的疏忽，将婴儿床上写有孩子母亲姓名的牌子由于医护人员的疏忽，将婴儿床上写有孩子母亲姓名的牌子挂错了，为此引起两个孩子父母之间的争议挂错了，为此引起两个孩子父母之间的争议 。已知两个孩。已知两个孩子的血型分别是子的血型分别是B型和型和O 型型，在两对父母中，一对父母的血，在两对父母中，一对父母的血型是型是AB型和型和O型型，另一对父母的血型是，另一对父母的血型是A型和型和B型型，你能用，你能用遗传学的知识，判断这两个孩子的父母吗？遗传学的知识，判断这两个孩子的父母吗？遗传信息传递模式类别类别F1 表表 型型F2 表型比表型比完全显性完全显性表现显性亲本性状表现显性亲本性状3：1不完全显性不完全显性 介于双亲性状之间介于双亲性状之间1：2：1共共 显显 性性双亲性状同时出现双亲性状同时出现1：2：1遗传信息传递模式 分离规律的应用分离规律的应用作物育种作物育种 选择纯质材料作为双亲选择纯质材料作为双亲 连续自交和选择可以培育出纯系连续自交和选择可以培育出纯系优生优育优生优育 根据双亲基因型，预测子代发病率根据双亲基因型，预测子代发病率 根据子代遗传病症，推断双亲基因型根据子代遗传病症，推断双亲基因型遗传信息传递模式二、基因的自由组合定律二、基因的自由组合定律两对相对性状的遗传实验两对相对性状的遗传实验个体数个体数 315 108 101 32 315 108 101 32比比 例例 9 9 ： 3 3 ： 3 3 ： 1 1自交自交F1F2 P遗传信息传递模式F1全部为黄色圆粒（显性）全部为黄色圆粒（显性）F2有四种表型：有四种表型： 黄圆和绿皱（亲本型）黄圆和绿皱（亲本型） 黄皱和绿圆（重组型）黄皱和绿圆（重组型）F2性状分离比例性状分离比例子叶色子叶色粒形粒形相对性状相对性状黄色黄色绿色绿色圆形圆形皱形皱形实验数据实验数据416140423133分离比例分离比例3:13:1实验结论实验结论每对基因遵循分离规律每对基因遵循分离规律遗传信息传递模式两对性状重组的分离比例为（两对性状重组的分离比例为（3: :1）23黄黄 1皱皱9黄黄圆圆 1绿绿3圆圆性状重组性状重组 3黄黄皱皱3绿绿圆圆1绿绿皱皱自由组合遗传现象是指自由组合遗传现象是指F2性状分离比性状分离比例符合例符合(3:1)n的遗传表现的遗传表现遗传信息传递模式 理论探讨理论探讨两对性状分别由两对基因控制两对性状分别由两对基因控制黄与绿（黄与绿（Y-y），圆与皱（），圆与皱（R-r）遗传信息传递模式形成配子时非等位基因之间的自由组合形成配子时非等位基因之间的自由组合YyYyRr Rr每对等位基因分离每对等位基因分离非等位基因非等位基因 自由组合自由组合YRyrYryR亲本型配子亲本型配子重组型配子重组型配子遗传信息传递模式 F2的基因型和表现型及其比例的基因型和表现型及其比例雌配子雌配子雄配子雄配子YRYryRy rYR YryRy r比例比例9黄圆黄圆Y_R_ 3黄皱黄皱Y_rr 3绿圆绿圆 yyR_ 1绿皱绿皱 yyrr遗传信息传递模式 F1（YyRr）非等位基因位于非同源染色）非等位基因位于非同源染色体上，在减数分裂时随非同源染色体的随体上，在减数分裂时随非同源染色体的随机组合而自由组合机组合而自由组合 Y yR r遗传信息传递模式测交验证测交验证方方 式式正正 交交反反 交交亲本组合亲本组合F1黄圆黄圆 绿皱绿皱绿皱绿皱 F1黄圆黄圆Ft表型表型(粒数粒数)黄圆黄圆 黄皱黄皱 绿圆绿圆 绿皱绿皱 31 27 26 26黄圆黄圆 黄皱黄皱 绿圆绿圆 绿皱绿皱 24 22 25 26论证依据论证依据F1产生产生4种等数的雌配子种等数的雌配子F1产生产生4种等数的雄配子种等数的雄配子实验结论实验结论F1减数分裂时，非等位基因之间的分离或重组互不干扰减数分裂时，非等位基因之间的分离或重组互不干扰遗传信息传递模式实验方式：测交法实验方式：测交法实验结果：实验结果：Ft表型比真实反映出表型比真实反映出F1的的 配子种类及比例配子种类及比例证据：证据：F1产生产生4种类型数量相等的配子种类型数量相等的配子结论：结论： F1的基因型的基因型 F1的基因动态的基因动态遗传信息传递模式自由组合定律自由组合定律基本论点：揭示基本论点：揭示F1的基因动态的基因动态 非等位基因位于非同源染色体上非等位基因位于非同源染色体上 减数分裂时每对等位基因分离减数分裂时每对等位基因分离 非等位基因之间随机组合非等位基因之间随机组合实质：实质：非等位基因之间的分离或重组非等位基因之间的分离或重组互不干扰性互不干扰性遗传信息传递模式理论和实践意义理论和实践意义基因重组是生物变异的原因之一基因重组是生物变异的原因之一杂交育种上的应用杂交育种上的应用 选择优点多、缺点少、优缺点互补的选择优点多、缺点少、优缺点互补的亲本亲本 选择符合育种目标个体的有利时机选择符合育种目标个体的有利时机 预测选择群体的数量预测选择群体的数量 遗传信息传递模式