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高中生物竞赛辅导资料:第5章 遗传学与进化


高中生物竞赛辅导资料:第五章

遗传学与进化

[考点解读] 遗传是指生物繁殖过程中, 亲代与子代在各方面的相似现象; 而变异一般指亲代与子代 之间,以及子代个体之间的性状差异。遗传与变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统 一的。生物如果没有遗传,就是产生了变异也不能传递下去,变异不能积累,那么变异就失 去了意义。所以说,遗传与变异是生物

进化的内因,但遗传是相对的、保守的,而变异则是 绝对的、发展的。本章内容主要包括有变异(突变和渐变),孟德尔遗传(一对基因杂交、两对 基因杂交、多对基因杂交),多等位性、重组、伴性遗传,哈迪-温伯格定律,进化的机制(突 变、自然选择、生殖分离、适应、适合)。根据 IB0 考纲细目和近年来试题的要求,以下从 知识条目和能力要求两方面定出具体目标

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@第一节 变 异 遗传物质本身发生质的变化,从而导致生物性状改变,称为变异。广义上的变异可以分为 染色体畸变(包括染色体结构和数目的改变)和基因(DNA 和 RNA)突变。狭义的变异单指基 因突变。 一、染色体畸变 染色体畸变是指生物细胞的染色体结构和数目发生改变, 从而引起生物的变异。 染色体 畸变包括染色体结构变异和染色体数目变异两种类型。 1.染色体结构变异

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染色体结构变异通常分为四种类型:缺失、重复、倒位和易位。 (1)缺失 一个染色体一臂发生两处断裂,中间部分丢失,然后断裂处愈合,形成缺失。 缺失在光学显微镜下可以观察,缺失杂合体在减数分裂时,同源染色体相互配对,由于一条 染色体缺少一个片段,同源染色体相应部分无法配对,拱了起来形成弧状的缺失圈。当然, 如果缺失部分发生在端部就没有这种缺失圈(图 1-5-1)。缺失的一段中如果含有严重影响生 物体正常生活力的因子,或者缺失的部分太大,个体通常死亡。如果缺失部分对生活力的影 响不严重,个体能存活,会出现拟显性现象。例如,—一对同源染色体上分别含有等位基因 A 和 a,A 是显性基因,a 是隐性基因。如果发生包括 A 在内的片段丢失,由于没有显性基 因的掩盖,于是表现出假显性性状。

(2)重复 重复是指一个染色体,除了正常的组成之外,还多了一些额外的染色体片段。 存在重复的染色体片段,在同源染色体配对时,出现和缺失时类似的拱形结构,这是由于重 复的部分无法配对,拱了出来。和缺失相比,重复的遗传影响比较小,但重复也不能太大, 否则也会由于遗传上的不平衡导致死亡。 重复也产生一定的遗传效应, 如果蝇的棒眼类型是 X 染色体上 16A 区重复所致。观察唾液腺染色体,X 染色体 16A 区有 4 个明显横纹,如果 横纹重复一倍会出现棒眼遗传效应(用 B 表示), 即复眼中小眼数从几百个降到几十个成为棒 眼;如果这个区域再重复变成三份时,果蝇也会成为重棒眼(用 BB 表示),小眼数目仅 20 多个。 (3)倒位 倒位是指染色体中断裂的某一片段倒转了位置又重新愈合的情况。倒位之后, 由于基因的排列顺序的变化,也会造成遗传效应。在倒位的纯合体中,同源染色体都是倒位 的,可以正常联会配对,减数分裂是正常的,看不出有什么遗传效应。但将倒位的个体和非 倒位的个体杂交后形成杂合体时,减数分裂比较复杂,在粗线期会产生倒位环(如图 1—5— 2)。

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(4)易位 易位是指一个染色体的片段接到另一个非同源染色体上,其中常见的是两个 非同源染色体相互交换了片段,产生相互易位。例如,一个染色体的顺序是 ABCDE,另一 个非同源染色体的顺序是 LMN0,相互易位的结果如图 1-5-3 所示。在易位杂合体中,减数 分裂的粗线期由于染色体同源部分配对,会出现十字形的图形,到了分裂后期工,十字图形 逐渐拉开,这时可以出现两种情况:或出现一个大圆圈,或者成为 8 字形。由于两个邻近的 染色体交互分向两极,一般只有 8 字形的,每一个细胞可以得到完整的一套染色体,细胞才 能成活。 这种交互分离往往使易位的染色体分向一个细胞, 而非易位的染色体向另一个细胞, 这样就使非同源染色体的自由组合受到抑制,出现所谓的“假连锁”效应。

2。染色体数目的变异 一般地, 遗传上把一个配子含有的染色体数称为一个染色体组或基因组。 如果细胞核内 含有染色体组整数倍的染色体,称为整倍体;如果含有的染色体数不是染色体组的整数倍, 称为非整倍体。 (1)整倍体 ①单倍体和二倍体 含有一个染色体组和两个染色体组的细胞或个体, 分别称为单倍体 和二倍体。高等植物的单倍体,与其二倍体相比,通常较小、生活力低和不育。只有极少数 的单倍体动物能成活,如雄性蜜蜂和黄蜂。几乎所有正常生长的动物都是二倍体(2n)。 ②多倍钵 多倍体的染色体数目是单倍体的三倍、 四倍或更多倍。 多倍体普遍存在于植 物界,对进化有很大的意义。同源多倍体,是由染色体复制,而细胞质不分割形成的。同源 多倍体在生产上有重要的价值, 香蕉和黄花菜是天然的三倍体, 无籽西瓜是人工制造的三倍 体。异源多倍体,是由两个不同种杂交,所得的杂种再经过染色体加倍而形成。自然界中, 有许多异源多倍体,在栽培作物中,普通小麦、陆地棉、海岛棉、胜利油菜、烟草等都是异 源多倍体。 (2)非整倍体 ①单体 丢失一条染色体的二倍体生物称为单体。其染色体一般公式为 (2n—1)。单体 减数分裂时,无对可配的那条染色体可随机进入细胞两极,因此可形成两种类型配子:n 和 (n—1)。 ②三体 多一条染色体的二倍体称三体。其染色体公式为(2n+1)。由于其中一对同源染 色体多一条染色体, 在减数分裂前期形成一个三价体。 如果该三价体的两条染色体移向一极, 第三条移向另一极,形成的配子类型就分别为(n+1)和 n。三体可产生不同的表型,这取决于 染色体组中的哪条染色体以三重状态存在。在人类,一条小的染色体(常染色体 21)以三重状 态存在时具有严重的不良效应,即患唐氏先天愚型症。 ③四体 多二条染色体的二倍体称四体。其染色体公式为(2n+2)。由于其中一对同源染 色体多两条染色体, 减数分裂前期可形成一个四价体。 该四价体的行为与同源四倍体的相同。 ④双三体 对于两对非同源染色体来说, 每对都多一条染色体的二倍体称双三体, 其染 色体公式为(2n+1+1)。 ⑤缺对体 缺失一对同源染色体的个体称为缺对体,这种情况,对二倍体(2n-2)来说,

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通常是致死的。但对于多倍体来说仍可成活,例如,异源六倍体小麦的某些缺对体(6n-2), 虽然生活力和可育性都降低,但仍可成活(由于多倍体的遗传重复)。 二、基因突变 一个基因内部结构发生细微改变,而且这种变化可以遗传下去,称为基因突变。基因突 变是染色体上一个座位内的遗传物质的变化, 故又称点突变。 基因突变是生物进化的重要因 素之一;基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种提供素材。所以基因突变有科学研究和 生产实践意义。 1.基因突变的特性 (1)随机性 摩尔根在饲养的许多红色复眼果蝇中偶然发现了一只白色复眼果蝇。这一 事实说明基因突变在发生的时间上, 在发生该突变的个体上, 在发生突变的基因上都是随机 的。 (2)突变的多方向性和复等位基因 一个基因可以向不同的方向发生突变,即可以突变 为多种等位基因,如基因 A 可以突变为 al 或 a2 或 a3??,因而在该座位上个体的基因型 可以是 AA 或 AaI 或 Aa2 或 Aal??多个组合。染色体座位上有两种以上的基因存在,即复 等位基因。 (3)稀有性 基因突变是极为稀有的,也就是说野生型基因以极低的突变频率发生突变。 大肠杆菌对链霉素的抗性突变率为 4X10-10,玉米紫色籽粒突变率为 1X10-5;人亨廷顿舞蹈 病突变率为 1X10-6,血友病突变率为 3X10-5 等。 (4)可逆性 野生型基因经过突变成为突变型基因的过程称为正向突变。正向突变的稀 有性说明野生型基因是一个比较稳定的结构。突变基因又可以通过突变而成为野生型基因, 这一过程叫回复突变。 2.基因突变的类型 基因突变可自发亦可诱发,自发产生的突变型和诱发产生的突变型在本质上没有差别, 诱变剂的作用只是提高基因的突变频率。按照基因结构改变的类型,突变可分为碱基置换、 移码、缺失和插入等。 (1)碱基置换突变 一对碱基改变而造成的突变称为碱基置换突变,其中一个嘌呤为另 一个嘌呤所取代,或一个嘧啶为另一个嘧啶所取代称为转换;一个嘌呤为一个嘧啶取代,或 一个嘧啶为一个嘌呤所取代称为颠换。 (2)移码突变 在 DNA 的碱基序列中一对或少数。几对邻接的核苷酸的增加或减少,造 成该位置后的一系列编码发生了变化, 称为移码突变。 移码突变由于能引起蛋白质分子的全 部改变,或形成不正常的蛋白质,将引起生物性状严重异常,甚至导致生物死亡。 3.基因突变发生的时期 基因突变可以发生在生殖细胞中, 这样的突变可以遗传给下一代; 也可以发生在体细胞 中, 即细胞突变, 这种突变可以引起当代生物在形态或生理上的变化, 如某些癌症的发生等, 一般不遗传给下一代。 4.突变的诱发 因 DNA 复制、DNA 损伤修复等导致的基因突变,称为自发突变;因环境等因素引起 的突变,称为诱发突变。引起基因突变的因子叫诱变剂。诱变剂的种类很多。 (1)物理性诱变剂 宇宙射线可能是自然界中引起突变的主要因素,X 射线、γ 射线、 中子流、紫外线等均可引起基因突变。过高或过低的温度亦可引起基因突变。 (2)化学诱变剂 化学诱变剂种类很多。如工业污染中的煤烟和汽车尾气中的苯、芘、 苄等;工业试剂及工业原料中的乙烯亚胺、甲醛;食品工业中用的亚硝酸盐,食品污染中的 黄曲霉毒素;药物中的氮芥、磷酰胺;抗生素中的丝裂霉素 C、放线菌素 D;核酸代谢中的 5-氟尿嘧啶,5-溴尿嘧啶(5-BU)、烷化剂等均可引起基因突变。

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(3)生物诱变剂 某些病毒由于其 DNA 结构简单,也可导致基因突变。 4,突变发生的机制 (1)化学因素 ①碱基类似物 如果一种化合物的分子构象很像天然化合物, 可在某个化学反应中取代 天然化合物。碱基类似物就是一大类。在 DNA 复制过程中碱基类似物引起碱基对错配。如 5-溴尿嘧啶(5-BU),它有两种形式:酮式和烯醇式。

5—BU 酮式结构与 T 结构相似,在 DNA 复制过程中由 A—T 变成 A—BU。 5-BU 取代之 后, 在下一次 DNA 复制过程中烯醇式 5-BU 和鸟嘌呤 G 配对(5-BU 醇式结构和 c 结构相似), 出现 G—BU 碱基对。这样,A—T 就被置换成 G—C。 ②诱变剂 亚硝酸或烷化剂等诱变剂可以改变核酸中核苷酸化学组成;与 DNA 复制无 关。如亚硝酸有脱氨作用,使腺嘌呤(A)脱氨成为次黄嘌呤(H);使胞嘧啶(C)脱氨成为尿嘧 啶(U);使鸟嘌呤(G)成为黄嘌呤(I)。脱氨后生成的次黄嘌呤与胞嘧啶配对,脱氨后生成的尿 嘧啶与腺嘌呤配对。在下一次 DNA 复制时,胞嘧啶(C)又按常规与鸟嘌呤(G)配对,腺嘌呤 (A)与胸腺嘧啶(T)配对。 结果由原来的 A—T 转换为 G—C, 或由原来的 G—C 转换为 A—T, 导致 DNA 分子核苷酸次序发生变化。 ③结合到 DNA 分子上的化合物 吖啶类属于这类化学诱变剂。吖啶类化合物的分子构 型较扁平,能插入到 DNA 相邻碱基之间使它们分开,导致碱基对的增加引起移码突变。 (2)物理因素 物理因素中紫外线是常见且常用的诱变剂。 其作用机制是, 当它照射到 DNA 分子上时, 使邻近碱基形成二聚体(主要是胸腺嘧啶二聚体 TT)。 二聚体的形成使 DNA 双链呈现不正常 构型,从而带来致死的效应或导致基因突变,其中包括多种类型的碱基置换。 第二节 孟德尔遗传 遗传与变异现象早为人们所知,但是子代与亲代之间为什么相似而又不,全相似?控制 生物性状的基因是怎样传递的? 它们是否有客观的规律性? 最先通过科学试验揭示这一奥秘 的是遗传学的奠基者——孟德尔(Mendel,1822—1884)。他在原奥地利布隆城修道院做修道 士时,选择了菜豆、豌豆、山柳菊、玉米和紫茉莉等植物进行杂交试验,历经 8 年努力,于 1865 年在布尔诺自然科学研究协会上分两次宣读了他的论文——“植物的杂交试验”,第 二年在该协会的会刊上发表。 可是孟德尔的创造性成就并没有受到当时学术界的重视, 直到 1900 年才被重新发现,并经过类似的试验予以证实。他的学术论点也经整理称为孟德尔定 律,为遗传学的诞生和发展奠定了基础。 一、一对基因杂交 孟德尔的整个实验工作贯彻了从简单到复杂的原则。 每次实验从单因子, 即单一性状入 手。单因子杂交试验就是只考虑有明显差异的一对相对性状。至于相对性状,就是同一性状

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的相对差异,例如豌豆花色的红色与白色、种子形状的圆形与皱缩等。孟德尔通过对一对相 对性状的遗传现象的研究,揭示了遗传的第一个规律——分离规律。 孟德尔以高株(2m)豌豆 与矮株(0.2m)豌豆为亲本(P)进行杂交实验,结果发现,不论以高株做母本,矮株做父本, 还是反过来,以高株做父本,矮株做母本,正反交的子一代(F1)全部表现为高株性状,杂种 (子一代)表现出来的性状称为显性性状,没有表现出来的性状称为隐性性状。F1 自交,产生 的 F2 代共有 1064 株,其中高株有 787 株,矮株有 277 株。两者的比例是 2.84:l,约为 3: 1 的比例。在 F2 代中不仅出现显性性状,同时也出现隐性性状(矮株),这种现象叫做性状分 离。用遗传图式表示上述杂交结果如下:

1.分离规律的实质及解释 为了解释这些遗传现象,孟德尔提出了遗传因子假说: (1)相对性状是受细胞中相对的遗传因子所控制。 (2)在体细胞中遗传因子成对存在,一个来自父方,另一个来自母方;配子中的遗传因 子是单个存在的。 (3)杂种在形成配子时,成对的遗传因子分离到不同的配子中去,产生数目相等的两种 类型。 (4)雌雄配子之间的结合是随机的,且机会相等。 1910 年丹麦学者 Johannson 把遗传因子称为基因, 这个术语一直沿用至今。 现在用孟德 尔的假设解释前面介绍的豌豆杂交实例。 豌豆纯种高株用基因符号 TT 表示, 用 tt 表示矮株。 高株(TT)与矮株(tt)杂交,高株只产生一种 T 类型配子,矮株只产生一种 t 类型配子。 T 配 子与 t 配子结合产生子一代杂种(Tt),控制相对性状。位于同源染色体上相同座位的一对基 因,称为等位基因,如 T 与 t.由于 T 对 t 是显性,F1 表现高株性状。子一代杂种(Tt)形成配 子时,这一对等位基因彼此分离,产生数目相等的 T 和 t 配子,两种配子随机结合形成 F2 代,出现 1/4TT:2/4Tt:1/4tt,由于 TT 与 Tt 均表现为高株,tt 为矮株,造成高株与矮 株的分离比例是 3:1,用遗传图式表示如下:

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在进行遗传学分析时经常要涉及到以下术语: ①纯合体与杂合体 纯合体由同类型配子结合而成, 它们的一对基因是相同的, 例如纯合体 高株是 TT,纯合体矮株是 tt,它能够真实遗传。杂合体由不同类型配子结合而成,它们的 成对基因是不一样的,例如杂种 Tt,它不能真实遗传,杂种后代发生分离。 ②基因型与表现型 基因型表示生物个体的遗传组成, 通常只表示出所研究的一对或几 对基因。例如豌豆高株的基因型是 TT 或 Tt,矮株的基因型是 tt。表现型则是生物个体表现 出的性状,例如植物表现出的红花或白花,果蝇的长翅或残翅,它们是基因型与环境共同作 用的结果。基因型是决定表现型的,但是不同的基因型可表现出相同的表现型,例如 TT 和 Tt。在环境的影响下,相同的基因型也可出现不同的表现型。例如绵羊角的遗传,在杂合体 时(Hh),雌性表现无角,而雄性则表现有角。 2.等位基因分离的验证 (1)花粉直接检查法 在减数分裂期间, 同源染色体分开并分配到两个配子中去, 杂种的等位基因也就随之分 开而分配到不同的配子中去, 如果这个基因在配子发育期间就表达, 那么就可用花粉粒进行 观察检定。 例如玉米糯性与非糯性受一对等位基因控制, 分别控制着籽粒及其花粉粒中的淀 粉性质,非糯性的为直链淀粉,由显性基因 Wx 控制,糯性的为支链淀粉,由隐性基因 wx 控制。碘液染色时,非糯性的花粉呈蓝黑色,糯性的花粉呈红棕色。杂种花粉染色时,两者 比例为 1:1,清楚地说明巧产生了带有 Wx 基因和带有 wx 基因两种花粉:

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(2)测交法 把杂种或杂种后代与隐性个体交配, 以测定杂种或其后代的基因型, 这种方法称为测交。 如果等位基因在杂种形成配子时分离, 就会产生两种数目相等的配子, 反映在测交后代中也 应出现两种类型,约为 1:1 的比例。如以杂种 Tt 为例,让杂种 Tt 与矮株 tt 测交,结果获 得测交后代 166 株。其中 87 株为高株,79 株为矮株,比例接近 1:1:

3.显隐性关系的相对性 在孟德尔研究的豌豆的 7 对相对性状中,显性现象都是完全的,杂合体(例如 Tt)与显性 纯合体(例如 TT)在性状上几乎完全不能区别。但后来发现有些相对性状中,显性现象是不 完全的,或者显隐关系可以随所依据的标准而改变的。但这并不有损于孟德尔定律,而是进 一步发展和扩充。 (1)不完全显性 两杂交亲本的花色分别为红色和白色,P1 的花色为粉红色,F1 自交, F2 的花色出现了红色,粉红色和白色,其比例为 1:2:1。这种现象称为不完全显性。

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(2)等显性 双亲性状同时在后代个体上出现,例如人的 AB 血型。 (3)镶嵌显性 双亲的性状在后代同一个体的不同部位表现出来,这种双亲的性状不一 定有显隐性之分。例如,我国学者谈家桢先生对异色瓢虫色斑遗传的研究表明,用黑缘型鞘 翅(SAuSAu)瓢虫(鞘翅前缘呈黑色)与均色型鞘翅(SESE)瓢虫(鞘翅后缘呈黑色)杂交,子一代 杂种(SAuSE)既不表现黑。缘型也不表现均色型,而出现一种新的色斑,即上下缘均呈黑色。 在植物中,玉米花青素的遗传也表现出这种现象。 (4)条件显性 条件显性是指等位基因之间的显隐性关系因环境因素的影响而改变。例 如,人类秃顶的遗传,是秃顶基因 B 的作用,在男性 BB,Bb 皆表现为显性,出现秃顶性 状;而在女性 Bb 则表现为隐性,只有 BB 时才表现出秃顶性状,因而秃顶在女性中少见。 二、两对基因杂交 孟德尔研究了一对相对性状的遗传, 提出分离规律后, 进一步研究了两对和两对以上相 对性状之间的遗传关系,揭示了遗传的第二个基本规律——自由组合(独立分配)规律。 孟德尔仍以豌豆为材料进行双因子杂交,所选用的亲本分别是:一个为子叶黄色、种子 圆形,另一个为子叶绿色、种子皱形,无论是正交还是反交,其 Fl 全部是黄色圆粒种子。 表明种子颜色这对相对性状,黄色是显性,绿色是隐性;种子形状性状中,圆粒是显性,皱 粒是隐性。再让 F1 自交,结果得到 556 粒种子,其中有四种类型,即黄圆、黄皱、绿圆、 绿皱。四者比例为 9:3:3:1

从上可以看出,如果按一对相对性状进行分析,则为: 黄色:绿色=(315+101):(108+32)=416:140=3:1

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圆粒:皱粒=(315+108):(101+32)=423:133=3:1 F2 代分离符合 3:1 的比例,说明它们是彼此独立地从亲代遗传给子代,没有任何干扰。同 时 F2 内出现两种重组型个体,表明两对性状遗传是自由组合的。 1。 自由组合规律的实质及解释 孟德尔认为, 两对相对性状受两对等位基因的控制, 以 R 与 r 分别代表种子的圆形和皱形,以 Y 与 y 分别代表子叶的黄色和绿色,这样,种子 圆形子叶黄色亲本的基因型为 RRYY,种子皱形子叶绿色亲本的基因型为 rryy。在这里,基 因型 RRYY 与 rryy 都包含了两对基因而且它们分别位于不同对的同源染色体上,在形成配 子时,等位基因各自独立地分配到配子中去,因而两种基因就出现了在配子中的重新组合。 R 与 Y 组合形成 RY 型配子,r 与 y 组合形成 ry 型配子,通过杂交,雌雄配子受精结合形成 基因型为 RrYy 的 FI,由于 R 对 r,Y 对 y 为完全显性,所以,F1 表现型皆为圆形黄色。F1 自交,在形成配子时等位基因 R 与 r,Y 与 y 彼此分离,各自独立地分配到配子中去,在配 子中不同对的等位基因随机组合,即 R 与 Y,R 与 y,r 与 Y,r 与 y 组合到一起,形成数目 相等的四种类型的配子,即 BY、Ry、rY、ry,其比例为 1:1:1:1。Fl 自交,雌雄配子的 四种类型随机结合,就形成了 F2 的 16 种组合,9 种基因型和 4 种表现型,其比率为 9:3: 3:1,如图 1-5-4 所示。

孟德尔根据以上实验结果提出了自由组合规律。其实质则是 F1 在形成配子时,每对等

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位基因各自独立分离,非等位基因之间自由组合。 2。自由组合规律的验证 用双隐性纯合亲本与 F1 杂交,按照自由组合规律,F1 可产生四种配子,即 YR,Yr, yR 和 yr,比例为 1:1:1:1。双隐性纯合体只产生一种配子,即 yr。因此测交子代的表现 型和比例,理论上能反映 F1 所产生的配子类型和比例。 三、多对基因杂交 1.多对性状杂交的 F2,基因型和表现型 含有两对等位基因的杂种,例如 RrYy,在产生配子时,按照等位基因分离和非等位基 因自由组合的规律, 将产生四种类型, 正是 2 的平方, 自交后所形成的基因型正是 3 的平方, 即 9 种类型,而表现型则是 2 的平方,即 4 种类型,其表现比率又正是(3:1)2 的展开式, 即 9:3:3:1。据此推论,三对基因的杂种 F1 的配子类型是 23 种,即 8 种类型,Fl 自交,F1 的基因型数目将是 33,即 27 种类型,其表现型将是 23 即 8 种类型,其比率将为(3:1)3 的展 开式,同理,n 对基因的杂种 F1 所产生的配子数应为 2n,F1 自交后,F2 的基因型、表现型 及其比率将分别是 3n,2n 及(3:1)n 的展开式。详见表 1-5-1。

2.孟德尔规律的意义 孟德尔所提出的两个遗传基本规律,无论在理论和实践方面都具有重要意义。 (1)理论意义 孟德尔的工作, 为遗传学的诞生作出了重要贡献。 他明确地提出了作为控制生物性状的 遗传基础单位——遗传因子,并从本质上揭示了基因和性状的关系,同时,两个规律阐明了 颗粒遗传的理论,他的基本论点是:遗传因子是独立的,互不了昆合的。通过有性杂交导致 基因的分离和重组,这是生物多样性的基础,为现代遗传学的发展奠定了重要的理论基础。 (2)实践意义 ①育种实践中的应用 有性杂交育种是常规育种的基本方法, 两个规律在这方面的意义, 主要表现在以下几个 方面。 a.预测比率 根据孟德尔比率可以预测后代将出现的类型、数目和比率。这要求选用 杂交亲本都是纯系,Fl 自交,F2 就会出现一定的类型数目和比率。由于基因的分离与重组, 还会出现新类型,这样,就可根据预测的比率,安排一定的种植群体,并在 F2 这一世代中, 按照育种目标的要求进行选择。 b,选育新品种 根据基因的分离与重组的原理,在有性杂交育种中,常常利用两个亲 本的优良性状综合于后代的一个新的类型中, 或利用某一亲本, 改造某一优良品种的某一缺 点,来获得符合育种目标的理想的动植物新品种。例如,水稻无芒抗病品种的选育,已知有 芒 A 对无芒 a 为显性,抗稻瘟病 R 对染病 r 为显性。现选用有芒抗病型 AARR 和无芒染病 型 aarr 为亲本进行杂交,根据规律就可推知 F2 将出现的类型数目和比例,在 F2 群体中, 无芒抗病的纯合植株(aaRR)将占有 1/16, 无芒抗病的杂合植株(aaRr)将占 2/16,但这两种

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植株在 F2 表型上是无法区别的,还要通过 F2 自交进行鉴定。这样,就可根据上述分析确 定大致的群体结构,例如,要在 F2 中得到 10 株无芒抗病的纯合植株,那么,F2 至少要种 160 株。 c.基因型的纯化 根据规律可知,杂交亲本(包括自交系的选育),可采用连续自交的 方法使其纯化。 而且, 在杂交后代的选育过程中,通过自交,促使性状分离,以便选优去劣, 并使符合育种目标的性状趋于稳定。例如,小麦某些抗病性状是由显性基因控制的,选用这 种抗病植株时,具体性状不一定能够真实遗传,就需连续自交,以获得抗病性状稳定的纯合 植株。应当指出,某些需要选取的隐性性状,虽然在 F1 并不表现,但是遗传基础并没有消 失,通过自交,当它一旦表现出来,就必然是纯合状态,因而就可真实遗传,如棉花矮杆、 小麦白粒的选育就是这样。 ②杂种优势的应用 在杂种优势的利用中,不论动物和植物,只能利用 F1,这是因为强大的优势只能表现 在杂种一代,如果 F1 代自由交配,子二代往往由于严重分离,优劣混杂而降低产量,所以 杂种一代,不能当作种用。因此,在作物方面必须年年制种,动物方面需选用优良品种配制 杂交组合。 ③医学临床实践中的应用 随着医学科学的发展和人民健康水平的增长, 传染性疾病的控制或被消灭, 把控制遗传 性疾病提到了日程上来。 在临床诊断中, 一个医生就可以根据遗传规律以及显隐性遗传病的 特点等,进行综合分析,做出科学的判断,从而采取相应的措施。例如,结肠息肉是一种显 性遗传病,先证者常常是杂合子,如果与一个正常人婚配,其子女就将有 1/2 发病的可能 性,因此,应及早对其子女进行钡餐透检,采取措施,以避免结肠癌变的发生。 此外,开展优生优育的宣传和遗传的咨询工作,也是医务工作者的重要职责,而这些, 也离不开遗传学的基本原理,运用规律去分析、研究、解决问题。 四、孟德尔比率的变化 孟德尔比率是在一定的条件下表现出来的,这些条