孟德尔豌豆杂交实验的具体步骤珏珏电子教案.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。孟德尔豌豆杂交实验的具体步骤珏珏-孟德尔豌豆杂交实验的具体步骤孟德尔的实验过程孟德尔在实验工作中贯彻了从简单到复杂的原则。他所用的两个亲本（父本和母本）都只相差一个性状，事实上不管这两个亲本有多少种性状差别，他只注意研究一对性状的遗传规律。孟德尔与那些早期研究者相比，他获得成功主要有以下四个原因。精心选择实验材料孟德尔从豆科植物中选择了自花传粉而且是闭花受粉的豌豆作为杂交实验的材料。从市场买来的豌豆种子可以说都是纯种。杂交实验从纯种出发，是他实验成功的保证，只有这样才能得到真正的杂种。豌豆花的结构特点，使得人工方法去雄和进行异花授粉很方便。此外，他对豌豆材料进行了品种和性状的选择，挑选的有差异的性状既明显而又稳定。精心设计实验方法实验设计是科学方法学的重要组成部分。孟德尔的成功还归因于采取单因子分析法，即分别地观察和分析在一个时期内的一对性状的差异，最大限度地排除各种复杂因素的干扰。他首先发现了“分离定律”，然后在这个基础上，再把个别性状综合起来，又发现了“自由组合定律”。精确的统计分析对杂交实验的子代中出现的性状进行分类、计数和数学的归纳。由于孟德尔有数学和统计学家的头脑和训练，他从一个简单的二项式展开式的各项系数中，找到了豌豆杂交实验显示出来的规律性，并深刻地认识到11、31数字中所隐藏着的深刻意义和规律。首创了测交方法孟德尔巧妙地设计了测交方法，令人信服地证明了他的因子分离假设的正确性。实践证明这种以杂交子一代个体再与其隐性纯合亲本进行测交的方法，完美而巧妙地成为遗传学分析的经典方法。孟德尔成功地发现了遗传规律也存在“巧合”的因素。现在已知豌豆体细胞中存在不同的7对同源染色体，配子中有7条染色体。孟德尔研究的7对性状的遗传因子并不正好分布在7对不同的同源染色体上，而只是分布在4对同源染色体上。其中第一对同源染色体上坐落两对基因（子叶黄绿和种皮的灰白，图距单位为204）。第四对同源染色体坐落三对等位基因（植株高矮、豆荚形状等）。第七对同源染色体上坐落一对等位基因（豆粒圆皱）。由于交换值具有相对的稳定性，所以通常以交换值表示两个基因在同一染色体上的相对距离，或称为遗传学图上的图距。图距小于50出现连锁现象。孟德尔的二因子和三因子杂交实验所涉及的性状不是由非同源染色体上基因决定的，就是由同源染色体上基因决定，但两对基因的图距非常大，以致这两对基因表现出自由组合。2.正交、反交、杂交、自交的实验方法的介绍孟德尔的杂交实验实际上包含了两种交配方式：一种交配方式称为杂交，另一种交配方式称为自交。杂交一般指两个具有不同基因型品种或类型的个体间雌雄配子的结合。自交是指同一个体或不同个体但为同一基因型的个体间雌雄配子的结合；此定义比植物学的定义广，植物学自交特指自花受粉。植物学的自花受粉即遗传学上的自交；但植物学的异花受粉包含遗传学上的杂交和自交。在植物有性杂交中，把接受花粉的植株叫做母本，用符号“”表示；供给花粉的植株称为父本，用“”表示。父母本统称为亲本，用“P”表示，杂交符号用“×”表示，自交符号用“”表示，杂种一代用“F1”表示，杂种二代用“F2”表示，依此类推。如果在做杂交时，父母本相互交换，这在遗传学上称为互交。例如，现有两个亲本，用P1和P2表示。第一个杂交实验P1×P2，第二个杂交实验P1×P2，即第一个杂交实验P1为母本，而P2为父本；第二个杂交实验P1却作为父本，而P2却作为母本，前一个杂交组合称为正交，后一个杂交组合称为反交，两个杂交组合就叫互交。互交实验结果是否一致可以推断控制性状的基因是细胞质基因还是细胞核基因。正反交结果一致说明控制性状的基因是核基因；不一致说明控制性状的基因是细胞质基因。当核基因分为常染色体基因（位于常染色体上的基因）和性染色体基因（位于性染色体上的基因）时，两种基因控制的性状也可以通过互交实验加以区别。互交结果一致说明控制性状的基因是常染色体基因；不一致说明基因为性染色体基因。杂交亲本一般应选用纯合子，即基因型纯合的个体。玉米属于异花受粉作物，一般情况下都是杂合子。为了获得纯合的个体，让玉米植株通过多次自交，就可得到几乎是基因型纯合的个体，我们称为自交系，它可作为配制杂种的亲本。自交方法基本同杂交方法。不同的是：杂交是两个不同自交系间个体的交配，而自交是同一自交系内个体（包括同一个体）的交配；杂交的目的是获得杂合的个体，而自交的目的是获得纯合的个体；杂合个体可产生多种不同的配子，后代中出现分离现象，纯合个体只产生一种配子，后代中只有一种基因型，后代中不出现分离现象，且表现型与基因型相同。3.孟德尔设计测交实验的目的孟德尔的一对相对性状的杂交实验中，F2代中显隐性比例接近31，在所有实验中没有中间类型出现。他指出F2中的显性性状有两种含义：亲本类型的显性和杂种类型的显性。前者指性状稳定地传给所有后代，后者指在后代中继续表现分离，这从孟德尔在F3中的结果可以得到证实。在全部7对性状的F2中，具有显性性状的类型中，2/3是具有杂种性状的显性，1/3则是具有亲本性状的显性。因此，在F2中，显隐性31的比例可分解为121的比例。这种比例对以后各代都适用。即杂种后代中，每一代都以121的比例分为杂种类型和两种稳定类型。孟德尔为了确定几对相对性状由于杂交而结合于杂种中时，是否也能应用上述一对相对性状的规律，他做了两对相对性状和三对相对性状的杂交，证明这个规律同样有效。例如：圆粒黄色（AABB）×皱粒绿色（aabb），F1全部为圆粒黄色，F2有4种表现型：315个圆黄、108个圆绿、101个皱黄、32个皱绿，比例接近9331。将F2的种子全部种下去，得到9类植株，这9类植株的分离情况，按所结种子性状归类得到如下结果：138株全部圆黄种子和亲本一样保持稳定AABB135株全部圆绿种子和亲本一样保持稳定AAbb128株全部皱黄种子和亲本一样保持稳定aaBB130株全部皱绿种子和亲本一样保持稳定aabb265株有圆黄和圆绿分离只有一对性状分离AABb268株有皱黄和皱绿分离只有一对性状分离aaBb260株有圆黄和皱黄分离只有一对性状分离AaBB267株有圆绿和皱绿分离只有一对性状分离Aabb4138株分离出圆黄、圆绿、皱黄、皱绿二对性状都分离AaBb孟德尔以其敏锐的数学头脑从上列各类比例中看出：这是组合系列中的各项式比值，把A与a和B与b这两对性状各自的分离比例（AA+2Aa+aa）和（BB+2Bb+bb）组合起来就可得到上述的比例。孟德尔得到了两对性状的组合规律后，自然地得到三对性状的组合规律。实验结果和他的预期比例完全相符。孟德尔为了解释上述实验的结果，进一步分析了杂种中生殖（卵）细胞和花粉细胞的性质。他推论在杂交后代中出现稳定类型，说明受精的卵细胞和花粉细胞中必然具有相同的因子，而且一株杂种植株或一朵花中就能产生稳定的后代，可见杂种的子房和花药中形成不止一种性细胞。子房和花药中有多少种性细胞，就会有多少种稳定类型。如果杂种产生的各类卵细胞以及各类花粉细胞数目相等，就可解释各个杂种中的后代分离表现。这样孟德尔设计了自己首创的测交实验。例如，圆粒黄色与皱粒绿色杂交，F1与皱粒绿色进行正反交，预期结果为：（1）杂种卵细胞AB，Ab，aB，ab与花粉细胞ab杂交得到AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1111（2）杂种花粉细胞AB，Ab，aB，ab与卵细胞ab杂交得到AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1111实验结果和他的理论预期结果几乎完全一致。正交实验结果：31粒圆黄，26粒圆绿，27粒皱黄，26粒皱绿。反交实验结果：24粒圆黄，25粒圆绿，22粒皱黄，27粒皱绿。由于隐性亲本性状不能遮盖显性性状，并能显出纯隐性性状，这样的测交结果就能直接反映出F1杂种所产生配子的类型和数目，因而从测交子代的表现型可以直接判断杂合子的基因组成，这也是测交的作用。孟德尔在解释上述现象时指出：哪一种花粉细胞和卵细胞结合，全出于偶然。就一对性状而言，杂种Aa产生相等数量的A和a卵细胞以及相等数量的A和a花粉细胞。任一A或a花粉细胞和A或a卵细胞结合的机会相同。受精结果，就会得到组合AA+2Aa+aa。进一步得到多对性状的组合。通过测交实验结果可以引申出以下结论。（1）成对的遗传因子在杂合状态互不污染，保持其独立性，形成配子时相互分离，分别进入不同的配子中（即分离定律）。（2）不同相对性状的遗传因子在F1杂合状态时，虽同处一体，但互不混淆，各自保持其独立性。形成配子时，同一对遗传因子各自独立地分离；不同对的遗传因子则自由组合（即自由组合定律）。孟德尔发现的两个遗传基本规律，解释了他的实验结果，他所创造的测交实验证实了他发现的两个规律是正确的-