《植物育种学》PPT课件.ppt

Chapter 3Genetic and Cytogenetic Structure of Plants植物的遗传和细胞遗传体系Contents 主要内容 Sexual ReproductionSexual Reproduction 有性生殖有性生殖有性生殖有性生殖 Genetic MaterialsGenetic Materials 遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质 Cell Division:Mitosis and MeiosisCell Division:Mitosis and Meiosis细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂 Gamete Gamete ProducitonProduciton 配子形成配子形成配子形成配子形成 MendelianMendelian Inheritance Inheritance 孟德尔遗传孟德尔遗传孟德尔遗传孟德尔遗传 PolyploidyPolyploidy 多倍性多倍性多倍性多倍性 Changes in Chromosome Number Changes in Chromosome Number 染色体数目的变化染色体数目的变化染色体数目的变化染色体数目的变化 CytoplasmicCytoplasmic(Non-(Non-mendelianmendelian)Inheritance)Inheritance细胞质（非孟德尔遗传）遗传细胞质（非孟德尔遗传）遗传细胞质（非孟德尔遗传）遗传细胞质（非孟德尔遗传）遗传1 Sexual Reproduction 有性生殖有性生殖GametophyticGametophytic and and sporophyticsporophytic generation of plant generation of plant植物的配子体世代和孢子体世代植物的配子体世代和孢子体世代植物的配子体世代和孢子体世代植物的配子体世代和孢子体世代 A.A.GametophyticGametophytic generation generation:配子体世代：减数分裂，产生配子体世代：减数分裂，产生配子体世代：减数分裂，产生配子体世代：减数分裂，产生遗传组成正好为母细胞一半的雌雄性细胞遗传组成正好为母细胞一半的雌雄性细胞遗传组成正好为母细胞一半的雌雄性细胞遗传组成正好为母细胞一半的雌雄性细胞B.B.SporophyticSporophytic generation generation:孢子体世代：有丝分裂，子细孢子体世代：有丝分裂，子细孢子体世代：有丝分裂，子细孢子体世代：有丝分裂，子细胞有与母细胞相同的遗传组成胞有与母细胞相同的遗传组成胞有与母细胞相同的遗传组成胞有与母细胞相同的遗传组成AsexualAsexual,or vegetative reproduction:,or vegetative reproduction:无性或营养生殖是有无性或营养生殖是有无性或营养生殖是有无性或营养生殖是有性生殖的替代方式性生殖的替代方式性生殖的替代方式性生殖的替代方式2 Genetic Materials 遗传物质遗传物质 Genetic materials of plant consist of Genetic materials of plant consist of DNADNA,RNARNA and and proteinprotein植物的遗传物质包括三个基本成分：植物的遗传物质包括三个基本成分：植物的遗传物质包括三个基本成分：植物的遗传物质包括三个基本成分：DNADNA、RNARNA和蛋白质和蛋白质和蛋白质和蛋白质A.A.DNADNA:双螺旋、半保留复制双螺旋、半保留复制双螺旋、半保留复制双螺旋、半保留复制B.B.RNARNA:信使信使信使信使RNARNA（messengerRNAmessengerRNA，mRNAmRNA）:基因表达基因表达基因表达基因表达过程中的遗传信息传递过程中的遗传信息传递过程中的遗传信息传递过程中的遗传信息传递 C.C.转移转移转移转移RNARNA （tranferRNAtranferRNA，tRNAtRNA）:遗传信息传递过程中的桥梁遗传信息传递过程中的桥梁遗传信息传递过程中的桥梁遗传信息传递过程中的桥梁tRNAtRNA的功的功的功的功能是携带符合要求的能是携带符合要求的能是携带符合要求的能是携带符合要求的氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 核糖体核糖体核糖体核糖体RNA RNA(ribosomalRNAribosomalRNA，rRNArRNA):):核糖体的组成部分核糖体的组成部分核糖体的组成部分核糖体的组成部分 微小微小微小微小RNA RNA(microRNAmicroRNA，miRNAmiRNA）:一类内源性的具有调控功能的非编码一类内源性的具有调控功能的非编码一类内源性的具有调控功能的非编码一类内源性的具有调控功能的非编码RNA RNA 小核小核小核小核RNA RNA(smallnuclearRNAsmallnuclearRNA，snRNAsnRNA):):是真核生物转录后加工过程中是真核生物转录后加工过程中是真核生物转录后加工过程中是真核生物转录后加工过程中RNARNA剪接体（剪接体（剪接体（剪接体（spilceosomespilceosome）的主要成分。）的主要成分。）的主要成分。）的主要成分。C.C.ProteinProtein蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质:根据根据根据根据mRNAmRNA的遗传信息、由的遗传信息、由的遗传信息、由的遗传信息、由tRNAtRNA携带的二十种氨基酸在核糖体上进行组装携带的二十种氨基酸在核糖体上进行组装携带的二十种氨基酸在核糖体上进行组装携带的二十种氨基酸在核糖体上进行组装3.Cell Division:Mitosis3.Cell Division:Mitosis maitsis maitsis and Meiosisand Meiosis maiusis maiusis 细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂细胞分裂：有丝分裂与减数分裂 Mitosis Mitosis 有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂Interphase Interphase 间期：间期：间期：间期：G1、S、G2Prophase Prophase 前期：前期：前期：前期：Metaphase Metaphase 中期：中期：中期：中期：C.C.Anaphase Anaphase:后期：后期：后期：后期：着丝粒分开，两个染色单体着丝粒分开，两个染色单体着丝粒分开，两个染色单体着丝粒分开，两个染色单体分别由纺锤丝牵引移向两极分别由纺锤丝牵引移向两极分别由纺锤丝牵引移向两极分别由纺锤丝牵引移向两极D.D.Telophase Telophase:末期：末期：末期：末期：两极的子染色体分别展开并两极的子染色体分别展开并两极的子染色体分别展开并两极的子染色体分别展开并转变为染色质转变为染色质转变为染色质转变为染色质MeiosisMeiosis 减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂A.A.前期前期前期前期I I：5 5个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期个时期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期 中期中期中期中期I I：核仁、核膜消失，出现纺锤体核仁、核膜消失，出现纺锤体核仁、核膜消失，出现纺锤体核仁、核膜消失，出现纺锤体 后期后期后期后期I I：各二价体拉向两极，减数各二价体拉向两极，减数各二价体拉向两极，减数各二价体拉向两极，减数 末期末期末期末期I I：染色体变细，形成染色体变细，形成染色体变细，形成染色体变细，形成2 2个子核，胞质为个子核，胞质为个子核，胞质为个子核，胞质为2 2B.B.前期前期前期前期：2 2个染色单体由着丝点连在一起个染色单体由着丝点连在一起个染色单体由着丝点连在一起个染色单体由着丝点连在一起 中期中期中期中期：着丝点排在赤道板上，开始分裂着丝点排在赤道板上，开始分裂着丝点排在赤道板上，开始分裂着丝点排在赤道板上，开始分裂 后期后期后期后期：着丝点一分为二，拉向两极着丝点一分为二，拉向两极着丝点一分为二，拉向两极着丝点一分为二，拉向两极 末期末期末期末期：形成形成形成形成2 2个子核，胞质为个子核，胞质为个子核，胞质为个子核，胞质为2 2两次分裂形成两次分裂形成两次分裂形成两次分裂形成4 4 4 4分体（分体（分体（分体（tetradtetradtetradtetrad）,2nn,2nn,2nn,2nn4 Gamete Production 配子形成配子形成A.A.Microsporogenesis:male gamete production(pollen)小孢子发生：雄配子形成（花粉）小孢子发生：雄配子形成（花粉）B.B.Megasporogenesis:female gamete production(eggs)大孢子发生：雌配子形成（卵）大孢子发生：雌配子形成（卵）XeniaXenia:influence of pollen genes on the endosperm:influence of pollen genes on the endosperm花粉直感：花粉基因对胚乳的影响花粉直感：花粉基因对胚乳的影响花粉直感：花粉基因对胚乳的影响花粉直感：花粉基因对胚乳的影响5 Mendelian Inheritance 孟德尔遗传孟德尔遗传Independent Assortment:独立分配：每个性独立分配：每个性状独立地分离状独立地分离 Linked Genes:连锁基因：同一条染色体上连锁基因：同一条染色体上的基因可能连锁在一起而作为一个单元共同的基因可能连锁在一起而作为一个单元共同传递传递Crossing over:交换：其频率根据基因间距离的不同而不同交换：其频率根据基因间距离的不同而不同Chromosome Mapping:染色体作图：根据交换频率确定基因在染色染色体作图：根据交换频率确定基因在染色体上的位置体上的位置Changes in chromosome structureChanges in chromosome structure:染色体结构的变化：染色体结构的变化：染色体结构的变化：染色体结构的变化：断裂后的染色体末端不能像原来那样连接断裂后的染色体末端不能像原来那样连接断裂后的染色体末端不能像原来那样连接断裂后的染色体末端不能像原来那样连接A:normal 正常正常B:duplication 重复重复C:deficiency 缺失缺失D:translocation 易位易位E:inversion 倒位倒位Gene InteractionGene Interaction:Mendel segregation ratios Mendel segregation ratios(9:3:3:1)(9:3:3:1)were modified when two genes control the same traitwere modified when two genes control the same trait基因互作：当两个基因控制同一个性状时，分离比例偏基因互作：当两个基因控制同一个性状时，分离比例偏基因互作：当两个基因控制同一个性状时，分离比例偏基因互作：当两个基因控制同一个性状时，分离比例偏离孟德尔遗传离孟德尔遗传离孟德尔遗传离孟德尔遗传A.A.Complementary gene action:Complementary gene action:both genes must be both genes must be dominant dominant(9:7)(9:7)互补作用：两个基因必须同时为显性互补作用：两个基因必须同时为显性互补作用：两个基因必须同时为显性互补作用：两个基因必须同时为显性 由两种基因互由两种基因互由两种基因互由两种基因互补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少则表现隐性性状则表现隐性性状则表现隐性性状则表现隐性性状。B.B.Additive gene actionAdditive gene action:both genes affect a character in:both genes affect a character in the dominant state the dominant state(9:6:1)(9:6:1)加性作用：两个基因均在显性状态时影响性状加性作用：两个基因均在显性状态时影响性状加性作用：两个基因均在显性状态时影响性状加性作用：两个基因均在显性状态时影响性状当两个当两个显性基因同时存在时表现最为强烈，双隐性基因表现显性基因同时存在时表现最为强烈，双隐性基因表现最弱。最弱。C.C.Duplicate gene actionDuplicate gene action:both genes have similar expression:both genes have similar expression(15:1)(15:1)重复作用：重复作用：重复作用：重复作用：两对基因的表现型相同，只有双隐性才表现不同。两对基因的表现型相同，只有双隐性才表现不同。D.D.EpistasisEpistasis gene action gene action:a gene is masked by another dominant:a gene is masked by another dominant or recessive gene(13:3 or 9:3:4)or recessive gene(13:3 or 9:3:4)上位作用：一个基因的作用被另一个显上位作用：一个基因的作用被另一个显上位作用：一个基因的作用被另一个显上位作用：一个基因的作用被另一个显/隐性基因掩盖隐性基因掩盖隐性基因掩盖隐性基因掩盖E.E.Inhibiting gene action:Inhibiting gene action:a gene is inhibited by another a gene is inhibited by another irrelative dominant gene irrelative dominant gene (13:3)(13:3)抑制作用：一个基因的作用被另一个无关的显性基因抑制抑制作用：一个基因的作用被另一个无关的显性基因抑制抑制作用：一个基因的作用被另一个无关的显性基因抑制抑制作用：一个基因的作用被另一个无关的显性基因抑制HeterosisHeterosis:vigor increase in Fvigor increase in F1 1 progeny progeny杂种优势：杂种优势：杂种优势：杂种优势：F F1 1代的生长势优于双亲代的生长势优于双亲代的生长势优于双亲代的生长势优于双亲A.A.Dominance theoryDominance theory:favorable dominant genes accumulate:favorable dominant genes accumulate in Fin F1 1显性理论：有益显性基因在显性理论：有益显性基因在显性理论：有益显性基因在显性理论：有益显性基因在F F1 1中积累中积累中积累中积累B.B.OverdominanceOverdominance theory theory:heterozygous genotype is superior:heterozygous genotype is superior to the homozygous genotypeto the homozygous genotype超显性理论：杂合基因型优于纯合基因型超显性理论：杂合基因型优于纯合基因型超显性理论：杂合基因型优于纯合基因型超显性理论：杂合基因型优于纯合基因型C.C.EpistasisEpistasis theory theory:nonallelicnonallelic genes interaction genes interaction上位性理论：非等位基因间的互作上位性理论：非等位基因间的互作上位性理论：非等位基因间的互作上位性理论：非等位基因间的互作Gene changes(mutations):Gene changes(mutations):occurring during the production occurring during the production of gametes or in the formation of somatic cellsof gametes or in the formation of somatic cells基因变化（突变）：在配子产生或体细胞形成过程中发生基因变化（突变）：在配子产生或体细胞形成过程中发生基因变化（突变）：在配子产生或体细胞形成过程中发生基因变化（突变）：在配子产生或体细胞形成过程中发生Changing Chromosome NumberChanging Chromosome Number 染色体数目的变化染色体数目的变化染色体数目的变化染色体数目的变化A.A.Doubling Chromosome NumberDoubling Chromosome Number:(colchicinecolchicine)染色体数目加倍：加倍的染色体在细胞分裂时不分离染色体数目加倍：加倍的染色体在细胞分裂时不分离染色体数目加倍：加倍的染色体在细胞分裂时不分离染色体数目加倍：加倍的染色体在细胞分裂时不分离B.B.Halving the Number of Chromosome SetsHalving the Number of Chromosome Sets:(haploid)(haploid)染色体数目减半：花药或花粉和子房培养（单倍体）染色体数目减半：花药或花粉和子房培养（单倍体）染色体数目减半：花药或花粉和子房培养（单倍体）染色体数目减半：花药或花粉和子房培养（单倍体）6.Polyploidy 多倍性多倍性ConceptsConcepts 概念概念概念概念A.A.GenomeGenome:An entire set of chromosomes(n)An entire set of chromosomes(n)基因组：一套完整的染色体（基因组：一套完整的染色体（基因组：一套完整的染色体（基因组：一套完整的染色体（n n）B.B.AutoploidsAutoploids:have three or more copies of the same have three or more copies of the same genomegenome同源多倍体：具有两个或多个相同的基因组同源多倍体：具有两个或多个相同的基因组同源多倍体：具有两个或多个相同的基因组同源多倍体：具有两个或多个相同的基因组C.C.AlloploidsAlloploids:have three or more different genomeshave three or more different genomes异源多倍体：具有两个或多个不同的基因组异源多倍体：具有两个或多个不同的基因组异源多倍体：具有两个或多个不同的基因组异源多倍体：具有两个或多个不同的基因组Effect of Polyploidy on PhenotypeEffect of Polyploidy on Phenotype 多倍性对表型多倍性对表型多倍性对表型多倍性对表型的影响的影响的影响的影响A.Autopolyploid:Autopolyploid:bigger,bigger,lusherlusher,more vigorous,more vigorous and thicker leaves and larger flowersand thicker leaves and larger flowers同源多倍体：更大、多汁、旺盛；叶片更厚、同源多倍体：更大、多汁、旺盛；叶片更厚、同源多倍体：更大、多汁、旺盛；叶片更厚、同源多倍体：更大、多汁、旺盛；叶片更厚、花更大花更大花更大花更大B.Allopolyploid:Allopolyploid:partially sterility,partially sterility,异源多倍体：异源多倍体：异源多倍体：异源多倍体：部分不育，部分不育，部分不育，部分不育，7.Changes in Chromosome Number 染色体数目的变化染色体数目的变化EuploidsEuploids:having an exact multiple of the haploid number:having an exact multiple of the haploid number整倍体：具有单倍体的整数倍整倍体：具有单倍体的整数倍整倍体：具有单倍体的整数倍整倍体：具有单倍体的整数倍AneuploidsAneuploids:having a chromosome number other than an:having a chromosome number other than an exact multipleexact multiple非整倍体：染色体数目不是单倍体的整数倍非整倍体：染色体数目不是单倍体的整数倍非整倍体：染色体数目不是单倍体的整数倍非整倍体：染色体数目不是单倍体的整数倍A.A.MonosomicMonosomic(2n-1)(2n-1)单体单体单体单体B.B.Double Double monosomicmonosomic(2n-1-1)(2n-1-1)双单体双单体双单体双单体C.C.NullisomicNullisomic(2n-2)(2n-2)缺体缺体缺体缺体D.D.TrisomicTrisomic(2n+1)(2n+1)三体三体三体三体E.E.Double Double trisomictrisomic(2n+1+1)(2n+1+1)双三体双三体双三体双三体F.F.TetrasomicTetrasomic(2n+2)(2n+2)四体四体四体四体 8.Cytoplasmic(Non-mendelian)Inheritance 细胞质（非孟德尔）遗传细胞质（非孟德尔）遗传CytoplasmicCytoplasmic inheritance inheritance:controlled by:controlled by cytoplasmiccytoplasmic factors,factors,nonchromosomalnonchromosomal,non-,non-MendelianMendelian,or,or maternal inheritancematernal inheritance细胞质遗传：由细胞质因子控制，非染色体、非细胞质遗传：由细胞质因子控制，非染色体、非细胞质遗传：由细胞质因子控制，非染色体、非细胞质遗传：由细胞质因子控制，非染色体、非孟德尔、母系遗传孟德尔、母系遗传孟德尔、母系遗传孟德尔、母系遗传CytoplasmicCytoplasmic male sterility:male sterility:controlled by controlled by mitochondria or chloroplastmitochondria or chloroplast细胞质雄性不育细胞质雄性不育细胞质雄性不育细胞质雄性不育:由线粒体或叶绿体控制由线粒体或叶绿体控制由线粒体或叶绿体控制由线粒体或叶绿体控制Exercise 思考题思考题How many types there are about How many types there are about genes interactiongenes interaction?基因互作有哪些类型？基因互作有哪些类型？基因互作有哪些类型？基因互作有哪些类型？What is the difference between What is the difference between meiosismeiosis and and mitosismitosis?有丝分裂和减数分裂的区别有哪些？有丝分裂和减数分裂的区别有哪些？有丝分裂和减数分裂的区别有哪些？有丝分裂和减数分裂的区别有哪些？What is the autoploids and alloploids?What is the autoploids and alloploids?什么是同源多倍体与异源多倍体？什么是同源多倍体与异源多倍体？什么是同源多倍体与异源多倍体？什么是同源多倍体与异源多倍体？