第3章-染色体与遗传2.ppt

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1、三、异源多倍体n n异源多倍体是生物进化、新物种形成的重要因素之一异源多倍体是生物进化、新物种形成的重要因素之一n n被子植物中被子植物中30-3530-35n n禾本科植物禾本科植物7070n n许多农作物：小麦、燕麦、甘蔗等许多农作物：小麦、燕麦、甘蔗等n n其它农作物：烟草、甘蓝型油菜、棉花等其它农作物：烟草、甘蓝型油菜、棉花等n n自然界中能正常繁殖的异源多倍体物种几乎都是偶倍自然界中能正常繁殖的异源多倍体物种几乎都是偶倍数数n n细胞内的染色体组成对存在，同源染色体能正常配对形成二细胞内的染色体组成对存在，同源染色体能正常配对形成二价体，并分配到配子中去，因而其价体，并分配到配子中去

2、，因而其遗传表现与二倍体相似遗传表现与二倍体相似偶倍数的异源多倍体n n1.1.偶倍数异源多倍体的形成偶倍数异源多倍体的形成n n普通烟草普通烟草(Nicotiana tabacumNicotiana tabacum)n n普通小麦普通小麦(Triticum aestivumTriticum aestivum)n n2.2.染色体的部分同源性染色体的部分同源性部分同源群部分同源群n n小麦属染色体的部分同源群小麦属染色体的部分同源群n n部分同源染色体间可能具有少数相同基因部分同源染色体间可能具有少数相同基因(控制同一控制同一性状，表现为多因一效性状，表现为多因一效)n n有时可能相互代替有时

3、可能相互代替(补偿效应补偿效应)n n减数分裂过程中可能发生减数分裂过程中可能发生异源联会异源联会(allosynapsis)(allosynapsis)普通烟草(Nicotiana tabacum)的起源普通小麦(Triticum aestivum)的起源Diagram Diagram of of the the proposed proposed evolution evolution of of modern modern hexaploid hexaploid wheat,wheat,in in which which amphidiploids amphidiploids are a

4、re produced produced at at two two points.points.A,A,B,B,and and D D are are different different chromosome sets.chromosome sets.普通小麦(T.aestivum)的染色体普通小麦染色体组的部分同源关系染色体组染色体组A AB BDD黑麦黑麦R R大麦大麦H H部分同源组部分同源组1A1A1B1B1D1D1R1R1H1H 2A2A2B2B2D2D2R2R2H2H 3A3A3B3B3D3D3R3R3H3H.7A7A7B7B7D7D7R7R7H7H普通小麦粒色遗传n n普通

5、小麦粒色普通小麦粒色n n红色红色对对白色白色为显性为显性n n受三对基因控制受三对基因控制n nR R1 1,r,r1 13D3Dn nR R2 2,r,r2 23A3An nR R3 3,r,r3 33B3B偶倍数的异源多倍体n n3.染色体组的染色体基数n n偶倍数的异源多倍体是二倍体物种的双二倍体，偶倍数的异源多倍体是二倍体物种的双二倍体，因此其染色体数是其亲本物种染色体数之和。因此其染色体数是其亲本物种染色体数之和。n n两亲本物种的染色组的基数可能相同两亲本物种的染色组的基数可能相同n n如：普通烟草如：普通烟草(x=12)(x=12)、普通小麦、普通小麦(x=7)(x=7)n n

6、也可能不同也可能不同n n如芸苔属各物种的染色基数如芸苔属各物种的染色基数芸苔属(Brassica)各物种的关系A A species species triangle,triangle,showing showing how how amphidiploidy amphidiploidy has has been been important important in the production of new species of in the production of new species of Brassica.Brassica.四、多倍体的形成途径及其应用(一)、未减数配子结合减

7、数分裂(二)、体细胞染色体数加倍有丝分裂(三)、人工诱导多倍体的应用(一)、未减数配子结合减数分裂n n1.1.未减数配子的形成未减数配子的形成n n减数第一分裂复原减数第一分裂复原n n减数第二分裂复原减数第二分裂复原n n2.2.未减数配子融合未减数配子融合n n桃树桃树(2(2n=2x=16=8n=2x=16=8II II)的未减数配子的未减数配子(n=2x=16)n=2x=16)融合形成融合形成同源多倍体同源多倍体n n未减数配子未减数配子 未减数配子未减数配子四倍体四倍体(2(2n=4x=32=8n=4x=32=8IVIV)n n未减数配子未减数配子 正常配子正常配子 三倍体三倍体(

8、2(2n=3x=24=8n=3x=24=8IIIIII)n n种间杂种种间杂种F F1 1未减数配子融合形成异源多倍体未减数配子融合形成异源多倍体n n例：例：(萝卜萝卜 甘蓝甘蓝)F)F1 1未减数配子融合未减数配子融合(萝卜甘蓝)F1未减数配子融合(二)、体细胞染色体数加倍有丝分裂n n体细胞染色体加倍的方法体细胞染色体加倍的方法n n最常用的方法：秋水仙素处理分生组织最常用的方法：秋水仙素处理分生组织n n阻碍有丝分裂细胞纺锤丝阻碍有丝分裂细胞纺锤丝(体体)的形成的形成n n处理浓度：处理浓度：0.01-0.4%(0.2%)0.01-0.4%(0.2%)n n处理时间：视材料而定处理时间

9、：视材料而定n n间歇处理效果更好间歇处理效果更好n n同源多倍体的诱导同源多倍体的诱导n n诱导二倍体物种染色体加倍诱导二倍体物种染色体加倍同源多倍体同源多倍体(偶倍数偶倍数)n n异源多倍体的诱导异源多倍体的诱导n n诱导杂种诱导杂种F F1 1染色体加倍染色体加倍双二倍体双二倍体n n诱导二倍体物种染色体加倍诱导二倍体物种染色体加倍同源多倍体同源多倍体杂交杂交双双二倍体二倍体(三)、人工诱导多倍体的应用1.1.克服远缘杂交的不孕性克服远缘杂交的不孕性n n远缘杂交远缘杂交n n远缘杂种的不孕性远缘杂种的不孕性n n亲本之一染色体加倍可能克服不孕性亲本之一染色体加倍可能克服不孕性2.2.克

10、服远缘杂种的不实性克服远缘杂种的不实性n n杂种不实的原因杂种不实的原因(配子不育配子不育)n n解决办法解决办法n n杂种杂种F F1 1染色体加倍染色体加倍(双二倍体双二倍体)n n亲本物种加倍后再杂交亲本物种加倍后再杂交3.3.创造种间杂交育种的中间亲本创造种间杂交育种的中间亲本n n实质是克服远缘杂交不育性实质是克服远缘杂交不育性(三)、人工诱导多倍体的应用4.4.人工合成新物种、育成作物新类型人工合成新物种、育成作物新类型n n人工合成同源多倍体人工合成同源多倍体方法：直接加倍方法：直接加倍考虑的问题：考虑的问题：n n生产性能是否增强生产性能是否增强n n染色体联会配对是否正常染色

11、体联会配对是否正常n n产生配子是否正常、可育产生配子是否正常、可育n n例：同源三倍体甜菜例：同源三倍体甜菜n n人工合成异源多倍体人工合成异源多倍体n n方法：物种间杂交方法：物种间杂交杂种杂种F F1 1染色体数目加倍染色体数目加倍n n实例：八倍体小黑麦实例：八倍体小黑麦八倍体小黑麦的人工合成与应用五、非整倍体及其应用n n非整倍体的类型非整倍体的类型n n超倍体：多一条或几条染色体，遗传组成不平衡超倍体：多一条或几条染色体，遗传组成不平衡n n亚倍体：少一条或几条染色体，遗传物质缺失亚倍体：少一条或几条染色体，遗传物质缺失n n非整倍体的非整倍体的形成形成n n减数分裂减数分裂不正常

12、不正常,产生产生n+1n+1或或n-1n-1配子，后代为非整倍体配子，后代为非整倍体n n植物植物有丝分裂有丝分裂不正常也能产生非整倍体后代不正常也能产生非整倍体后代(一)、单体1.单体的特点n n动物：某些物种的种性特征，动物：某些物种的种性特征，XOXO型性别决定型性别决定n n植物：不同植物的单体表现有所不同植物：不同植物的单体表现有所不同n n二倍体的单体：一般生活力极低而且不育二倍体的单体：一般生活力极低而且不育n n异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性n n普通烟草普通烟草(2n=4x=TTSS=48)(2n=4x=TTSS=48)的单体

13、系列的单体系列n n普通小麦普通小麦(2n=6x=AABBDD=42)(2n=6x=AABBDD=42)的单体系列的单体系列普通烟草的单体系列普通烟草(2n=4x=TTSS=48)具有24种单体。n n分别用分别用A,B,C,V,W,ZA,B,C,V,W,Z字母表示字母表示2424条染色体条染色体；n n2424种单体的表示为：种单体的表示为：2 2n-In-IA A,2n-I,2n-IB B,2n-I,2n-IC C,2n-I,2n-IWW,2n-I,2n-IZ Z。n n各种单体具有不同的性状变异，表现在各种单体具有不同的性状变异，表现在：花冠大小、花萼大小、蒴果大小等性状上花冠大小、花萼

14、大小、蒴果大小等性状上。普通小麦的单体系列普通小麦(2n=6x=AABBDD=42)具有21种单体。n n普通小麦的按普通小麦的按ABDABD染色体组及部分同源关系编号为：染色体组及部分同源关系编号为：n nA A组：组：1 1A,2A,3A,6A,7AA,2A,3A,6A,7A；n nB B组：组：1 1B,2B,3B,6B,7BB,2B,3B,6B,7B；n nDD组：组：1 1D,2D,3D,6D,7DD,2D,3D,6D,7D。n n2121种单体对应的表示方法为：种单体对应的表示方法为：n n2 2n-I1n-I1A A,2n-I2,2n-I2A A,n n2n-I12n-I1B B

15、,2n-I2,2n-I2B B,n n2n-I12n-I1DD,2n-I2,2n-I2DD,(一)、单体2.单体染色体的传递单体染色体的传递(1).(1).减数分裂减数分裂n n四分体细胞种类：四分体细胞种类：n,n-1n,n-1n n四分体细胞比例：四分体细胞比例：nn-1(nn+1nn+1配子育性与受精结合配子育性与受精结合配子育性：配子育性：nn+1,nn+1,尤其是在花粉中，因此尤其是在花粉中，因此n+1n+1配子主要配子主要通过雌配子传递通过雌配子传递后代后代(小麦小麦)：双体：双体(54.1%)(54.1%)，三体，三体(45%)(45%)，四体，四体(1%)(1%)三体染色体联会

16、三体终变期：链式三价体三体中期 I：II+I三体后期 I：2/1式分离三体末期 I：落后三价体三体末期 I：落后三价体21三体Down氏综合症 A：核型；B：患者 21三体基因和表型图三体基因和表型图(四)、非整倍体的应用n n测定基因所在的染色体(染色体定位)n n有目的地替换染色体(染色体代换)1.基因的染色体定位利用三体进行隐性基因定位n n双体双体n n自交后代表现型比例自交后代表现型比例=3=3显显:1:1隐隐n n测交后代表现型比例测交后代表现型比例=1=1显显:1:1隐隐n n三体三体n n自交后代表现型比例自交后代表现型比例 3 3显显:1:1隐隐n n测交后代表现型比例测交后

17、代表现型比例 1 1显显:1:1隐隐2.有目标地替换染色体n n栽培品种间染色体替换n n物种间进行染色体替换(代换)n nCruciferae 十字花科，约375属，3200种，广布于全世界。中国有96属，约410余种。芸苔属，根据形态特征将分为3型：芥菜型，植株具辛辣味，叶深绿色或带黄色，微有白粉，叶质稍厚，叶缘有齿，花茎叶不抱茎，花鲜黄色，花及种子均较小，代表种是芥菜。白菜型，植株无辛辣味，叶浓绿色，大多无白粉，叶质薄，全缘，花茎叶耳状抱茎；花黄色，代表种是油菜。甘蓝型，植株无辛辣味，叶蓝绿色，被白粉，叶质厚，全缘，花茎叶基部半抱茎，花乳黄色，花及种子均大于以上二型植物，代表种是芸薹。该属有些种类作蔬菜用，中国特产有芥菜、榨菜、大头菜、雪里蕻；有些种类是油料植物，如油菜；有些种类供药用，如芸薹、芥菜、芜菁、甘蓝等，芥菜的种子并可作辛香调味品，这些栽培种也是早春的蜜源植物。