1-第一章绪论.ppt
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1、授课教材:,1、朱军主编遗传学(第三版)中国农业出版社,2002 2、景士西主编,园艺植物育种学总论中国农业出版社,2000,1、张天真主编作物育种学总论中国农业出版社,2003 2、王亚馥等主编遗传学高等教育出版社,1999 3、刘祖洞主编遗传学(第二版)高等教育出版社,1990 4、程金水编著园林植物遗传育种学中国林业出版社,2000 5、曹家树,申书兴主编园艺植物育种学中国农业大学出版社,2001,主要参考书,第1章 绪 言,第1节 遗传学的研究内容和发展历史 第2节 育种学的简介 第3节 品种与育种目标,第一节 遗传学的研究内容和发展历史,一、遗传学研究的对象和任务 二、遗传学的发展
2、三、遗传学在科学和生产发展中的作用,生物和非生物的本质区别之一是生物能够自我复制,从而构成生命的连续系统。 遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征。,一、遗传学研究的对象和任务,以微生物(细菌、真菌、病毒)、植物和动物以及人类为对象,研究其遗传变异规律。, 1遗传学研究的对象:, 2遗传学的研究内容:,(1).遗传学(genetics)是研究生物遗传和变异的科学。 遗传学与生命起源和生物进化有关。 (2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学: 解决问题:物种 代代相传; 性状 遗传。 (3).是研究和了解基因本质的科学: 遗传物质是什么? 遗传物质 性状?,遗传学是一门涉及生命起源和生物
3、进化的理论科学,同时也是一门密切联系生产实际的基础科学,直接指导 医学研究和植物、动物、微生物育种。,遗传(heredity):生物亲代与子代相似的现象。 种瓜得瓜、种豆得豆 人人 优良品种优良品种 遗传并不意味着亲代与子代完全相同。甚至一卵 双生的兄弟也不可能完全一模一样 。, 3遗传和变异的概念:,变异(variation):同一生物种内个体之间的差异。亲代与子代之间、子代个体之间,总是存在着不同程度的差异的现象。,遗传与变异是一对矛盾对立统一的两个方面 遗传是相对的、保守的,没有遗传就没有物种的相对稳定,也就不存在变异的问题; 而变异是绝对的、发展的;没有变异生物就不会产生新的性状,也就
4、不能发展、进化。,遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素 生物进化就是环境条件(选择条件)对生物变异进行自然选择,在自然选择中得以保存的变异传递给子代(遗传) ,变异逐代积累导致物种演变、产生新物种。,动、植物和微生物新品种选育(育种)实际上是一个人工进化过程,只是以选择强度更大的人工选择代替了自然选择,其选择的条件是育种者的要求。,生物与环境统一,生物所表现出的性状是遗传物质(基因)和环境共同作用的结果。 由遗传物质改变而引起的变异可遗传(heritable)变异。 由环境改变引起的变异一般不能遗传不可遗传(non-heritable)变异。,某一品种(高株),高株,矮株,相同的环
5、境,高株,不可遗传变异,理论综合题:,在某一种植物中发现一株具有异常性状的个体,请设计一个对该异常性状进行遗传分析的实验方案(包括方法、过程和可能取得的结果)。, 4遗传学研究的任务:,(1)阐明:生物遗传和变异现象 表现规律; (2)探索:遗传和变异原因 物质基础; (3)指导:动植物和微生物育种 提高人民生活水平。,二、遗传学的发展,广大劳动人民在长期的生产实践中,对遗传变异现象早就有所认识。早在公元前三世纪,希腊哲学家亚里士多德认为遗传就是孩子从父母那里接受了一部分血液,相似于父母,即亲缘关系。 到了十九世纪,有些国家进入了资本主义上升的时代,当时农牧业的发展促进了遗传学的发展,已有了进
6、行家禽、家畜的品种改良和植物的杂交育种。,1. 遗传学的产生,遗传学起源于育种实践: 人类 生产实践 遗传和变异 选择 育成优良品种。 这证实了恩格斯的断言:“科学的发生和发展一开始就是由生产力决定的”。,18世纪下半叶和19世纪上半叶期间,拉马克和达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究:,(1)拉马克(Lamarck J. B., 17441829):,环境条件改变是生物变异的根本原因;,用进废退学说和获得性状 遗传学说,如长颈鹿、家鸡翅膀。,近代遗传学的奠基,拉马克认为:遗传变异遵循“用进废退和获得性状遗传”规律,环境是引起生物变异的根本原因。 器官用进废退:生物变异的根本原因是环境条件
7、的改变 获得性状遗传:所有生物变异(获得性状)都是可遗传的,并在生物世代间积累。,用进废退,获得性遗传,拉马克:用进废退和获得性状遗传,(2). 达尔文(Darwin C.,18091882): 广泛研究遗传变异与生物进化关系。 1859年发表物种起源著作,提出了自然选择和人工选择的进化学说,认为生物是由简单复杂、低级 高级逐渐进化而来的。 承认获得性状遗传的一些 论点提出“泛生论”假说。,达尔文以博物学家的身份进行了 5 年的环球考察工作。,“贝克尔“号巡洋,达尔文在解释生物进化时也对生物的遗传、变异机制进行了假设,1868年提出了泛生假说,认为: 遗传物质是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒
8、”;可以分裂繁殖,流动到生殖器官,形成生殖细胞。受精卵发育成成体时,泛生粒就进入各器官发挥作用而表现亲代的性状。如果亲代泛生粒发生变异,则子代表现变异。,达尔文:泛生假说,种质连续论:种质是世代连续不绝的; 支持选择理论; 否定后天获得性遗传:老鼠22代割尾巴试验。,魏斯曼 (Weismann A.,18341914),25, 1892年,魏斯曼提出种质连续论(theory of continuity of germplasm),否定获得性状遗传。 多细胞生物由种质和体质组成:种质指生殖细胞,负责生殖和遗传;体质指体细胞,负责营养活动。 种质是“潜在的”,世代相传,不受体质和环境影响,所以获得
9、性状不能遗传;体质由种质产生,不能遗传。 种质在世代间连续,遗传是由具有一定化学成分和一定分子性质的物质(种质)在世代间传递实现的。,种质连续论,26,孟德尔 (Mendel G. J.,18221884),系统地研究了生物的遗传和变异。 豌豆杂交试验(18561864): 1866年发表植物杂交试验,提出 分离规律和独立分配规律; 假定细胞中有 “遗传因子”,认为遗传 是受细胞里的遗传因子所控制的。, 1900年,三位植物科学家 狄弗里斯(De Vris H.) 柴马克(VonTschermak E.) 柯伦斯(Correns C. ),2 遗传学的发展 初创时期(19001910),在不同
10、国家用多种植物进行杂交试验 获得与孟德尔 相似的解释 证实孟德尔遗传规律 确认重大意义。 1900年孟德尔遗传规律的重新发现 标志着遗传学的 建立和开始发展 孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。,纪念孟德尔先生:在其修道院建立了纪念馆。,2 遗传学的发展 初创时期(19001910), 1903年,Sutton和Boveri分别提出染色体遗传理论,认为:遗传因子位于细胞核内染色体上,从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来。,遗传学第一章,30,狄费里斯(de Vries H.,18481935):,提出“突变学说”(19011903): 认为突变是生物进化因素。,詹森斯(Janssens F.
11、 A.,1909):,观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象, 为解释基因连锁现象提供了基础。,约翰生(Johannsen W.,18591927):,. 1909年发表“纯系学说”: 明确区别基因型和表现型; . 最先提出“基因”一词: 替代遗传因子概念。,大麦纯系, 细胞遗传学/经典遗传学(1910-1940) 1910,摩尔根(Morgan)创立基因理论,确定了性状遗传的物质基础。同时,发现了遗传学中的第三个基本规律性状连锁遗传规律。 数量遗传学与群体遗传学基础 (1920-) 费希尔(Fisher)等发展了数理统计方法在遗传分析中的应用。 微生物遗传学及生化遗传学 (1940-1953)
12、1941,比德尔(Beadle)等:一个基因一个酶 1944,阿委瑞(Avery):肺炎双球菌转化(DNA) 1952,赫尔歇(Hershey)等:噬菌体重组 其它研究方向 1927,穆勒(Muller)等:人工诱变 1937,布莱克斯里(Blakeslee)等:植物多倍体诱导 杂种优势的遗传理论 这一时期,形成了近代遗传学的主要内容与研究领域,也是本课程的重要内容 。,2 遗传学的发展 全面发展时期(19101952),3. 分子遗传学时期(1953现在),40年代细胞遗传学、微生物遗传学和生化 遗传学取得了巨大成就,一些物理学家对研究 生物学问题产生浓厚兴趣。 在量子力学家薛定谔生命是什么
13、?(1944)一书影响下,一些物理学家和化学家 研究遗传的分子基础和基因的自我复制两个生物学的中心问题。,3. 分子遗传学时期(1953),(1).1953年Watson和 Crick提出DNA分子双螺旋(double helix)模型,是分子遗传学及以之为核心的分子生物学建立的标志。,克里克(Crick F. H. C., 1961)等用实验证明他 1958年提出的关于遗传 三联密码的推测。 1957年,尼伦伯格(Nirenberg M. W.)等开始解译 遗传密码,经多人努力,至1969年全部解译出64种遗传密码。 60年代先后明确mRNA、tRNA和核糖体功能。,雅各布(Jacob F.
14、)和莫诺(Monod J.): 1961年提出了大肠杆菌的 操纵子学说,阐明微生物基因表达的调节问题。,至60年代末已基本明白蛋白质生物合成的过程,验证了1958年克里克提出的 “中心法则”。而这一法则因1970年逆转录酶的发现而作了修正。,遗传密码的破译解决遗传信息本身的物质基础及含义的问题。 “中心法则”解决遗传信息的传递途径和流向问题。,分子遗传学的许多成就是来自对原核生物的研究,70年代开始在此基础上开展对真核生物的研究。 *细菌质粒、噬菌体、限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展,1973年成功实现DNA的体外重组 人类开始进入按照需要设计并能动改造物种和创造新物种的新时代。,
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