1、 林木遺傳育種學緒論 1 林木遺傳育種學概念 林木遺傳育種學是利用遺傳學基礎，研究林木新品種選育、繁殖理論與方法的科學。 2 林木育種與遺傳學的關系 遺傳學是研究生物性狀遺傳和變異規律的科學。 遺傳：生物親代與子代之間相似的現象。 變異：生物親子代間、子代各個體之間總存在差異的現象。 生物遺傳是相對的，變異是絕對的。它們相互對立、相互制約，在一定條件下又相互轉化。 物種進化的三大動力：遺傳、變異和自然選擇。 應用遺傳學知識，根據林業生產的需要，利用自然和人工創造的變異，用人工選擇代替自然選擇，人為控制物種進化方向，培育新品種，改良林木的遺傳品質。3 林木育種的作用和意義 作用：通過林木遺傳品質

2、改良，建立固定的良種生產基地，使生產中使用經過改良的繁殖材料，實現良種化，提高林產品產量和品質。 意義：培育和使用良種，是投資少、收益大、多快好省地發展林業生產的重要途徑。 4 林木育種特點 1 育種周期長 2 基因資源豐富 3 基因高度雜合 5 林木育種的發展動態 遺傳資源的研究與利用 育種技術的研究與開發 應用先進技術，多學科協作 突出抗性育種第一章 遺傳的細胞學基礎第一節 細胞構造 1 線粒體與質體 線粒體與質體帶有自身的DNA，能夠獨立合成蛋白質，具有相對獨立的遺傳體系，但所合成的蛋白質有限，是半自主性的細胞器。 2 核糖體 是數量極多、由蛋白質和rRNA構成的微小細胞器，是蛋白質合成

3、的場所。 3 染色質與染色體 細胞核內染色體是遺傳物質的主要載體。 染色質：在尚未分裂的核中，能被堿性染料染色的、纖絲狀的網狀物質。 染色體：在細胞分裂中，染色質卷縮成為一定數目和形態的結構。 第二節 染色體 1 染色體形態結構和數目 1.1 染色體形態 在細胞分裂中期，一個完整的染色體包括以下幾部分，根據著絲點位置的不同，可分為中部（M）、近中（SM）、近端（ST）和端部（T）著絲點染色體。著絲點著生的位置不同，在細胞分裂后期，染色體可形成V形、L形、棒狀、粒狀等不同形態。 1.2 染色體結構 染色體在細胞分裂間期呈纖絲狀結構。染色質絲由DNA長鏈按一定距離盤繞在組蛋白小體上構成。細胞分裂期

4、間，染色質絲開始反復的螺旋化折疊，到細胞分裂中期縮到最粗最短。 2 染色體核（組）型分析 每種生物染色體的數目、大小、形態特征等都具特異性，這種特定的染色體組成稱為染色體核（組）型。對生物染色體進行配對、歸類、編號等分析過程稱為核（組）型分析。核（組）型分析對于動植物育種、鑒定系統發育過程中物種間的親緣關系、植物近緣類型的分類等常具有重要意義。第三節 細胞分裂 1 有絲分裂 間期 是細胞分裂的準備階段，染色體進行復制。 前期 核仁核膜開始模糊，染色質絲逐漸收縮。 中期 核仁核膜消失，紡錘體出現，染色體縮到最粗最短。 后期 每個染色體的著絲點分裂為二，同一染色體的二條染色單體隨著紡錘絲的收縮分別

5、移向兩極。 末期 染色體又變得松散細長，在兩極圍繞染色體出現新的核仁，形成二個子細胞，進入下一輪間期。 2 減數分裂 2.1 第一次分裂（I） 前期I 細線期 核內染色體細長如線。染色體已復制，但著絲點仍為一個。偶線期 各同源染色體分別配對，開始聯會，聯會的一對同源染色體叫二價體。粗線期 二價體中相鄰的兩條非姊妹染色單體會發生片斷交換。 雙線期：二價體繼續縮短變粗，因非姊妹染色單體相互排斥而松解，但有交叉相連。終變期：染色體變得最粗短，前期I終止。 中期I 核仁核膜消失，紡錘體出現，紡錘絲與各染色體的著絲點相連。 后期I 紡錘絲收縮，二價體的兩條同源染色體被分別拉向兩極，實現了2n數目的減半。

6、 末期I 染色體到達兩極后逐漸松散變細，形成二個子細胞。叫二分體或二分孢子，稍后進入第二次分裂。 2.2 第二次分裂（P） 與有絲分裂十分相似，也分前、中、后、末四個時期，最終形成四個子細胞，叫四分體或四分孢子。3 二種分裂的差異 有絲分裂 減數分裂 體細胞分裂 ，不聯會 性母細胞分裂，同源染色體兩兩聯會 一次分裂，形成二個子細胞 二次分裂，形成四個子細胞 子細胞染色體數目不變 子細胞染色體數目減半意義 維持個體的正常生長發育 保證物種的連續性和穩定性 確保無性繁殖下的遺傳穩定性 為變異提供豐富的物質基礎 第二章 遺傳的基本規律第一節 分離定律 性狀：生物體形態特征和生理特性的總稱。 單位性狀

7、：被區分開的每一個具體性狀。 相對性狀：同一單位性狀在不同個體上的相對差異。基因型：指生物個體的基因組成，是決定生物性狀表現必需的內在因素。 表現型：生物某一性狀的外在表現，簡稱表型，是基因型和環境共同作用的結果。 在大致相同的環境下，基因型相同的個體表現型也相同，但表現型相同的個體基因型不一定相同。等位基因：位于同源染色體上相同位點、控制同一單位性狀的成對基因叫等位基因；非等位基因：位于同源染色體上不同位點和非同源染色體上的基因則為非等位基因。 遺傳因子分離假說 一定遺傳因子控制一定性狀的表現。 遺傳因子在體細胞中成雙，在配子中成單，即形成配子時成對因子彼此分離。 當雌雄配子隨機結合，形成新

8、一代個體時，因子又結合成對，共同控制性狀表達。(孟德爾提出的遺傳因子后世改稱基因。) 等位基因的顯性作用 完全顯性： F1只表現親本之一的性狀。 不完全顯性：F1表現性狀為雙親的中間型。 共顯性：雙親性狀同時在F1個體上出現。 實質：顯性基因并不抑制隱性基因的作用，而是顯性基因能控制某些酶的合成并決定代謝過程，從而控制性狀發育。應用：雜交的親本材料基因型必須純合，這樣才能獲得表型一致的F1代。 雜種通過自交將產生性狀分離，同時導致等位基因純合。對草本植物可通過連續自交，使優良性狀穩定遺傳。 只有整齊一致的F1代才具有強大的雜種優勢，因此需通過自交系或無性繁殖保持和利用雜種優勢。 第二節 自由組

9、合（獨立分配）定律自由組合假說： 不同對基因在遺傳中，各自獨立分配到配子中去，并不因其它基因的存在而受到干擾。 非同源染色體上的非等位基因進入同一配子時是自由組合的。 雌雄配子的結合也是隨機的。 當F1 雜合基因對數為n時，形成的配子種類為2n，雌雄配子組合數為4n， F2基因型種類為3n ，表型種類為2n種。 自由組合定律的應用：揭示了生物變異的基礎，奠定了雜交育種的理論基礎，合理安排育種群體的規模 第三節 連鎖遺傳定律相引組：一親本兩性狀顯性，另一親本兩性狀隱性的雜交組合相斥組：雜交二親本各帶一個顯性和隱性性狀。連鎖遺傳：與理論數相比，在F2中表現親本組合數多，新組合數少的現象 在不完全連

10、鎖中，重組型配子由染色體片段交換而來。除著絲點外，染色體任何片段都可發生交換。 在連鎖區段內的交換,即交換發生在兩個連鎖基因間,產生親型和重組型配子各占一半。 在連鎖區段外的交換，即發生的交換在連鎖基因區段外產生的配子全部是親型的。 所以就整個來說，重組型配子必然低于50%。 交換值的作用：鎖基因間距離越遠，發生交換的機會越多，交換值也就越大，連鎖強度就越小。因此不僅通過交換值能判斷基因連鎖強度，還可用交換值(%)表示兩連鎖基因在染色體上的相對距離，實現基因定位。此外，交換值對計算重組型配子比率、確定育種群體規模有重要作用。 連鎖遺傳圖：存在于同一染色體上的基因，稱為一個連鎖群。把一個連鎖群各

11、基因間的距離和次序標注出來，就能繪制成連鎖遺傳圖。第四節 細胞質遺傳1 概念 除核基因以外的遺傳物質通稱細胞質基因。主要存在于線粒體和質體中，其他如細菌質粒、果蠅粒子、草履蟲的卡巴粒等。細胞質基因引起的遺傳現象稱為細胞質遺傳。 2 質基因遺傳的特點 隨母本遺傳 正交與反交結果不同 通過連續回交能置換母本核基因，但不能置換其質基因。 遺傳方式不符合孟德爾定律。3 質核基因的區別：質基因一般為緊密結構的小型環狀DNA分子，不與蛋白質結合。與核基因相比，質基因所擁有的遺傳信息量很少，功能不完備，居于次要和從屬的地位。育種上利用的雄性不育是由質核基因共同控制的，稱為質核不育型，第三章 遺傳物質的分子基

12、礎 第一節 核酸的分子結構及復制 1 核酸的組分及分類 核酸構成包括三部分：核糖、磷酸和含氮的環狀堿基 DNA是雙鏈且較長，RNA主要為單鏈，分子鏈較短。 2. DNA的結構：DNA分子為雙螺旋結構，外側兩條多核苷酸長鏈反向平行，內側由堿基通過氫鍵相連。 3 DNA的復制：DNA以半保留方式進行復制，其過程為： 解鏈，從DNA一端氫鍵逐漸斷開。 暴露在外的堿基從細胞核內吸引與自己互補的游離核苷酸，形成氫鍵。 在DNA聚合酶的作用下，由5到3方向合成長約10002000個核苷酸的片段。 DNA繼續解鏈，片段繼續合成。 在DNA連接酶的作用下，將片段連接起來，形成一條連續的、新的單鏈。 新形成的鏈

13、與原模板鏈相互盤繞在一起，恢復DNA雙鏈結構。第二節 DNA和遺傳密碼 三聯體密碼：三聯體與氨基酸的對應關系。 遺傳密碼：DNA中三聯體種類與順序。 兼（簡）并：一種氨基酸受多個三聯體決定的現象第三節 DNA與蛋白質合成1 信使核糖核酸（mRNA） 準確無誤地轉錄DNA上的遺傳信息，將遺傳信息攜帶到蛋白質合成場所細胞質中的核糖體上。 2 核糖體核糖核酸（rRNA） rRNA構成合成蛋白質的場所核糖體，有廣泛的折疊式雙鏈結構。其單鏈上的未進行配對的堿基暴露在外，通過堿基配對的識別作用mRNA和tRNA聚合到核糖體上，造成蛋白質合成的必備環境。3 轉移核糖核酸（tRNA） 是分子量最小的RNA，帶

14、稀有堿基，其作用是搬運合成蛋白質的原料氨基酸。4 蛋白質合成過程 mRNA與rRNA結合：在mRNA的起始密碼之前有一段核酸短鏈，其堿基可與rRNA中的部分堿基配對，使mRNA和核糖體結合在一起。 tRNA上反密碼子和能與之配對的mRNA三聯體結合、胸腺嘧啶環與rRNA結合在一起。 在轉肽酶的作用下，給位上tRNA與所帶氨基酸斷開，并與受位氨基酸結合。 核糖體沿mRNA由5到3的方向前進一個密碼子，使上一個受位變成新的給位，新密碼子即是眼下的受位，轉肽酶將前二肽轉移到氨酰基tRNA上，形成三肽。 以上過程不斷重復，肽鏈不斷延長，直至mRNA上出現終止信號。第四章 生物變異機理第一節 基因突變指

15、染色體某一基因位點內部發生了化學變化，與原來基因形成對應關系，也稱點突變。1 基因突變的特征突變的重演性和可逆性：重演性指同一突變可以在同種生物的不同個體間多次發生。可逆性則指顯性基因可突變為隱性基因（正突變），隱性也可突變為顯性基因（反突變）。突變的多方向性和復等位基因：同一基因向多個方向發生突變形成復等位基因。突變的有害性和有利性：大多數基因突變對生物有害，少部分是中性或有利突變。突變的平行性：指親緣關系相近的物種因遺傳基礎比較接近，往往發生相似突變的現象。2 基因突變的分子基礎 2.1 堿基的缺失或插入 因堿基的缺失或插入引起三聯體編碼的移動叫移碼突變。 2.2 堿基替換 因堿基替換導致

16、肽鏈中氨基酸的替換而引起的突變叫錯義突變。 雖發生堿基替換，但未改變三聯體所決定的氨基酸，稱同義突變，它對性狀沒有任何影響。3 突變的修復和回復突變 生物對突變后的DNA可進行修復，修復時需要可見光的稱光修復，反之稱暗修復。 回復突變：基因突變后有時能回復到突變前的狀態，出現遺傳上的返祖現象。第二節 染色體的結構變異 染色體在一些內外因素作用下會發生斷裂，其斷頭有粘性 ，片段可再連接起來，但在連接過程中可能出錯，造成染色體結構變異。所以斷裂是染色體結構變異的前奏。各帶一條正常和變異染色體的個體稱雜合體；帶一對變異染色體的個體稱純合體。 1 染色體缺失 1.1 缺失類別 指染色體丟失了某一基因區

17、段。正常AB.CDEF 中間缺失AB.CF 頂端缺失AB.CDE 1.2 缺失鑒定：缺失雜合體聯會形象：在正常染色體上形成突環。1.3 缺失的遺傳效應：缺失對生物體生長發育有害。帶缺失染色體的配子一般敗育，尤其是雄配子表現出假顯性現象。2 染色體重復 2.1 重復類別：指染色體多出了某一基因區段。順接重復AB.CDCDEF 反接重復AB.CDDCEF 2.2 重復的鑒定：重復雜合體聯會形象：重復染色體上形成突環。 2.3 重復的遺傳效應：重復擾亂了基因固有的平衡體系，對生物生活力和繁殖力會產生一些不利影響。因重復帶來基因的劑量效應。重復有利于新基因的形成。3 染色體倒位 3.1 倒位類別：指染

18、色體某一區段顛倒了正常的直線順序。 臂內倒位AB.CEDF 倒位區段內無著絲點 臂間倒位AED.CBF 倒位區段內包含著絲點 3.2 倒位的鑒定：倒位雜合體聯會形象：由一對染色體共同構成倒位圈 3.3 遺傳效應：改變了原有連鎖基因重組率。倒位雜合體倒位圈內交換值極低。倒位改變了基因之間固有的相鄰關系，而造成遺傳性狀的變異。4 易位 4.1 易位的類別：染色體的一個區段移接在非同源的另一個染色體上。 相互易位 1234EFG ABCD567 簡單易位 1234EF567 4.2 易位的鑒定：相互易位雜合體聯會形象：十字形 4.3 易位的遺傳效應：半不育現象，即雌雄配子體只有一半可育，另一半敗育。改變原有連鎖群及連鎖關系，導致性狀變異。第三節 染色體數目變異染色體組：能維持配子正常功能的、數目最低的一套染色體 染色體數以染色體組為基數進行的整倍數變異。細胞內有幾個染色體組就稱幾倍體。超過二倍的個體通稱多倍體。染色體組來源相同的稱同源多倍體，否則為異源多倍體。非整倍性變異：非整倍變異指染色體的增加或減少使細胞的染色體數不是基數的完整倍數。 亞倍體：較正常染色體數少的個體通稱為亞倍體。亞倍體一般只出現在多倍體植物中，二倍體生物中亞倍體很難存活。主要有 單體：缺體：雙單體： 超倍體：較正常染色體數多的個體通稱為超倍體。主要有：三