單元一遺傳學基礎知識第1頁，課件共60頁，創作于2023年2月講授內容：１.遺傳學基礎知識２.遺傳的細胞學基礎３.遺傳物質的分子基礎４.遺傳的基本規律５.數量性狀遺傳６.遺傳物質的變異第2頁，課件共60頁，創作于2023年2月1.《園林植物遺傳學》，戴思蘭主編，中國林業出版社，2007年2.《園林植物遺傳育種學》，程金水主編，中國林業出版社3.《園林植物遺傳育種學》，楊曉紅主編，氣象出版社4.《園林植物遺傳育種》，李淑芹主編，重慶大學出版社5.《新編遺傳學教程》，李惟基主編，中國農業大學出版社，2002年6.《遺傳學》，劉慶昌主編，科學出版社，2007年1月第一版7.《園林植物遺傳育種》，季孔庶主編，高等教育出版社

主要參考書目第3頁，課件共60頁，創作于2023年2月單元一遺傳學基礎知識

公元前4000年，伊拉克的古代巴比倫石刻上記載了馬頭部性狀在５個世代的遺傳。第4頁，課件共60頁，創作于2023年2月

1－1遺傳學研究的對象和任務一、遺傳學的研究內容二、遺傳和變異的概念三、遺傳學研究的對象四、遺傳學研究的任務第5頁，課件共60頁，創作于2023年2月一、遺傳學的研究內容：(1)是研究生物遺傳和變異的科學：遺傳學與生命起源和生物進化有關。(2)是研究生物體遺傳信息和表達規律的科學：解決問題：物種?代代相傳；性狀?遺傳。(3)是研究和了解基因本質的科學：遺傳物質是什么？遺傳物質?性狀？第6頁，課件共60頁，創作于2023年2月∴遺傳學是一門涉及生命起源和生物進化的理論科學，同時也是一門密切聯系生產實際的基礎科學，直接指導醫學研究和植物、動物、微生物育種。第7頁，課件共60頁，創作于2023年2月二、遺傳和變異的概念：(1)遺傳：親子間的相似現象。

“種瓜得瓜、種豆得豆”(2)變異：個體之間的差異。

“母生九子，九子各別”(3)遺傳和變異是一對矛盾。(4)遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育的三大因素：

?遺傳+變異+自然選擇→形成物種

?遺傳+變異+人工選擇→動、植物種(5)遺傳和變異的表現與環境不可分割。第8頁，課件共60頁，創作于2023年2月第9頁，課件共60頁，創作于2023年2月

菊花第10頁，課件共60頁，創作于2023年2月自然選擇人工選擇

自然選擇進化

人工選擇育種

生物有遺傳特性，才能繁衍后代，保持物種的相對穩定。生物有變異，才能使物種不斷發展和進化。經過人工選擇，才能育成適應生產需要的各種新品種。第11頁，課件共60頁，創作于2023年2月

三、遺傳學研究的對象：

以微生物(細菌、真菌、病毒)、植物和動物以及人類為對象，研究其遺傳變異規律。第12頁，課件共60頁，創作于2023年2月

四、遺傳學研究的任務：

(1)闡明：生物遺傳和變異現象→表現規律；

(2)探索：遺傳和變異原因→物質基礎→內在規律；

(3)指導：動植物和微生物育種→提高醫學水平。第13頁，課件共60頁，創作于2023年2月1－2遺傳學的發展簡史第14頁，課件共60頁，創作于2023年2月一、現代遺傳學發展前1.遺傳學起源于育種實踐：

人類→生產實踐→遺傳和變異→選擇→育成優良品種。第15頁，課件共60頁，創作于2023年2月2.18世紀下半葉和19世紀上半葉期間，拉馬克和達爾文對生物界遺傳和變異進行了系統的研究：(1)拉馬克（LamarckJ.B.,1744~1829）：①環境條件改變是生物變異的根本原因；②用進廢退學說和獲得性狀遺傳學說如長頸鹿、家雞翅膀。

第16頁，課件共60頁，創作于2023年2月(2)達爾文(DarwinC.，1809~1882)：廣泛研究遺傳變異與生物進化關系。①1859年發表《物種起源》著作，提出了自然選擇和人工選擇的進化學說，認為生物由簡單→復雜、由低級→高級逐漸進化而來的。②承認獲得性狀遺傳的一些論點提出“泛生論”假說。達爾文以博物學家的身份進行了５年的環球考察工作第17頁，課件共60頁，創作于2023年2月3．魏斯曼（WeismannA.，1834~1914）：(1)種質連續論：種質是世代連續不絕的；(2)支持選擇理論；(3)否定后天獲得性遺傳：老鼠22代割尾巴試驗。第18頁，課件共60頁，創作于2023年2月二、現代遺傳學的發展階段

第19頁，課件共60頁，創作于2023年2月1.孟德爾(Mende1，G.J.，18221884)18561864年從事豌豆雜交試驗1866年發表“植物雜交試驗”論文提出分離和獨立分配兩個遺傳基本規律第20頁，課件共60頁，創作于2023年2月2.1900年，三位植物學家：

狄·弗里斯（DeVrisH.）

科倫斯（CorrensC.）

馮·切爾邁克（VonTschermakE.）在不同國家用多種植物進行與孟德爾早期研究相似的雜交試驗→獲得與孟德爾相似的解釋→證實孟德爾遺傳規律→確認重大意義。

1900年孟德爾遺傳規律的重新發現→標志著遺傳學的建立和開始發展→孟德爾被公認為現代遺傳學的創始人。

1910年起將孟德爾遺傳規律→孟德爾定律。第21頁，課件共60頁，創作于2023年2月紀念孟德爾先生：在其修道院建立了紀念館。第22頁，課件共60頁，創作于2023年2月3.狄·費里斯（deVriesH.,1848~1935）：提出“突變學說”（1901~1903）：認為突變是生物進化因素。苗期白化突變第23頁，課件共60頁，創作于2023年2月4.約翰生（JohannsenW.,1859~1927）：①1909年發表“純系學說”：明確區別基因型和表現型；②最先提出“基因”一詞：替代遺傳因子概念。大麥純系第24頁，課件共60頁，創作于2023年2月5.鮑維里（BoveriT.,1902）和薩頓（SuttonW.,1903）：發現遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關系→染色體遺傳學說的初步論證。第25頁，課件共60頁，創作于2023年2月6.貝特生（BatesonW.,1906）：①從香豌豆中發現性狀連鎖；②創造“genetics”。第26頁，課件共60頁，創作于2023年2月7.詹森斯（JanssensF.A.,1909）：觀察到染色體在減數分裂時呈交叉現象，為解釋基因連鎖現象提供了基礎。第27頁，課件共60頁，創作于2023年2月8.摩爾根(MorganT.H.,1866~1945)：①提出“性狀連鎖遺傳規律”；②提出染色體遺傳理論?細胞遺傳學；③著“基因論”：認為基因在染色體上直線排列，創立基因學說。摩爾根第28頁，課件共60頁，創作于2023年2月基因學說主要內容：①種質(基因)是連續的遺傳物質；②基因是染色體上的遺傳單位，有很高穩定性→能自我復制和發生變異；③在個體發育中，基因在一定條件下，控制著一定的代謝過程→表現相應的遺傳特性和特征；④生物進化→主要是基因及其突變等。這是對孟德爾遺傳學說的重大發展，也是這一歷史時期的巨大成就。第29頁，課件共60頁，創作于2023年2月9.穆勒（MullerH.T.）：1927年對果蠅用X射線誘發突變。

斯特德勒（StadlerL.T.）：1927年對玉米用X射線誘發突變。

證實基因和染色體的突變不僅在自然情況下產生，用X射線處理也會產生大量突變。人工產生遺傳變異的方法，使遺傳學發展到一個新的階段。10.布萊克斯生（BlakesleeA.F.）：利用秋水仙素誘導多倍體。穆勒返回第30頁，課件共60頁，創作于2023年2月11.比德爾（BeadleG.W.，1941）：在紅色面包霉的生化遺傳研究中，分析了許多生化突變體：①提出“一個基因一種酶”假說；②發展了微生物遺傳學、生化遺傳學。以后研究表明，基因決定著蛋白質（包括酶）合成→改為“一個基因一個蛋白質或多肽”。第31頁，課件共60頁，創作于2023年2月12.卡斯佩森（CasperssonT.O.）：

40年代初用定量細胞化學方法→證明DNA存在于細胞核中。13.以后又有人證明：①DNA是構成染色體的主要物質；②同種生物不同細胞中DNA的質與量恒定；③在性細胞中DNA的含量為體細胞的一半。第32頁，課件共60頁，創作于2023年2月14.

艾弗里（AveryO.T.,1944）等用純化因子研究肺炎雙球菌的轉化實驗，證明了遺傳物質是DNA而不是蛋白質。15.赫爾希（HersheyA.D.,1952）等用同位素示蹤法在研究噬菌體感染細菌的實驗中，再次確認了DNA是遺傳物質。至此，已為遺傳物質的化學本質和基因功能奠定了初步的理論基礎。返回第33頁，課件共60頁，創作于2023年2月16.沃森(WatsonJ.D.)和克里克(CrickF.H.C.)

意識到生物學問題可用物理學和化學的概念進行思考。根據對DNA化學分析和X－射線晶體學結果→DNA分子結構模式（雙螺旋結構，1953）。第34頁，課件共60頁，創作于2023年2月第35頁，課件共60頁，創作于2023年2月意義：①為DNA分子結構、自我復制、相對穩定性和變性提出合理解釋；②DNA是貯存和傳遞遺傳信息的物質；③基因是DNA分子上的一個片段；④分子生物學誕生→將生物學各分支學科及相關的農學、醫學研究推進到分子水平→是遺傳學發展到分子遺傳學的重要轉折點。第36頁，課件共60頁，創作于2023年2月17.克里克(CrickF.H.C.，1961)等用實驗證明他于1958年提出的關于遺傳三聯密碼的推測。18.1957年開始，尼倫伯格（NirenbergM．W.）等著手解譯遺傳密碼，經多人努力至1969年全部解譯出64種遺傳密碼。在60年代先后明確mRNA、tRNA和核糖體功能。第37頁，課件共60頁，創作于2023年2月19.雅各布（JacobF.）和莫諾（MonodJ.）：

1961年提出了大腸桿菌的操縱子學說，闡明微生物基因表達的調節問題。第38頁，課件共60頁，創作于2023年2月?由于上述成就，至60年代末已基本搞清楚蛋白質生物合成的過程，驗證了1958年克里克提出的“中心法則”。而這一法則因1970年逆轉錄酶的發現而作了修正。?遺傳密碼的破譯解決遺傳信息本身的物質基礎及含義的問題。?“中心法則”解決遺傳信息的傳遞途徑和流向問題。第39頁，課件共60頁，創作于2023年2月*分子遺傳學的許多成就是來自對原核生物的研究，70年代開始在此基礎上開展對真核生物的研究。*細菌質粒、噬菌體、限制性核酸內切酶、人工分離和合成基因取得進展，1973年成功實現DNA的體外重組→類開始進入按照需要設計并能動改造物種和創造新物種的新時代。第40頁，課件共60頁，創作于2023年2月在分子遺傳學中已成功：★人工分離基因；★人工合成基因；★人工轉移基因；★克隆技術應用。1997年克隆羊多莉2003200020001998第41頁，課件共60頁，創作于2023年2月

目前：基因工程?定向改變遺傳性狀。?更自由和有效地改變生物性狀；?打破物種界限，克服遠緣雜交困難；?培育優良動、植物新品種；?治療人類的一些遺傳性疾病。轉基因發光魚第42頁，課件共60頁，創作于2023年2月遺傳學發展：?整體水平→細胞水平→分子水平；?宏觀→微觀；?染色體→基因；?逐步深入到研究遺傳物質結構和功能。第43頁，課件共60頁，創作于2023年2月現代遺傳學已發展出30多個分支：細胞遺傳學數量遺傳學生統遺傳學發育遺傳學進化遺傳學微生物遺傳學輻射遺傳學醫學遺傳學分子遺傳學遺傳工程生物信息學基因組學等第44頁，課件共60頁，創作于2023年2月

田中（1967）將遺傳學的發展劃為8個階段：?1900~1909

形態遺傳morphogeneticsstage?1910~1919

細胞遺傳cytogeneticsstage?1920~1929

生理遺傳physiologicalgeneticsstage?1930~1939誘變遺傳inducedmutationstage?1940~1959

生化遺傳biochemicalgeneticsstage?1950~1959

群體遺傳populationgeneticsstage?1960~1969

微生物遺傳microbialgeneticsstage?1970~

分子遺傳moleculargeneticsstage

與遺傳學有關的新學科（90s)：分子數量遺傳學、生物信息學、基因組學。第45頁，課件共60頁，創作于2023年2月

1-3遺傳學在科學和生產發展中的作用第46頁，課件共60頁，創作于2023年2月一、科學發展上的作用?解釋生物進化原因，闡明生物進化的遺傳機理；?遺傳學表明高等和低等生物所表現遺傳規律相同；?分子遺傳學的發展，進而認識生命本質(DNA、蛋白質)。第47頁，課件共60頁，創作于2023年2月二、生產實踐上*對農業科學起直接指導作用（豐富和更新動植物育種新技術）；*指導醫學研究，提高健康水平。第48頁，課件共60頁，創作于2023年2月遺傳學育種學良種繁育學提供繁育材料鞏固育種成果指導育種實踐育種實踐中發展第49頁，課件共60頁，創作于2023年2月三、遺傳學仍在發展：1.理論上和實踐上仍有許多需要解決的問題；2.廣泛利用豐富的生物資源，提高育種效果。四、當代遺傳學特點：

理論扎實技術領先實用性強學科交叉第50頁，課件共60頁，創作于2023年2月

遺傳學是一門處于發展巔峰時期的學科。目前遺傳學前沿已從對原核生物的研究轉向高等真核生物，從對性狀傳遞規律研究深入到基因的表達及其調控的研究。第51頁，課件共60頁，創作于2023年2月⑴1990年美國正式開始實施的《人類基因組作圖及測序計劃》。?測定和分析人體基因組全部核苷酸排列次序→揭示所攜帶的全部遺傳信息→闡明遺傳信息的表達規律及其最終生物學效應。?對生物學和醫學產生革命性變革，是生物學中的最重大事件和遺傳學領域中一個跨世紀宏偉計劃。第52頁，課件共60頁，創作于2023年2月?人類基因組“工作框架圖”在2000年6月26日宣布完成繪制（歷時10年），2003年4月14日美英日法德中等國的科學家宣布完成人類基因組的測序工作。?我國參與研究的第3號染色體，共計3000萬個堿基對，約占人類基因組全部序列1%（中科院遺傳所人類基因組中心楊煥明教授負責，1999年9月加入這一研究計劃）。第53頁，課件共60頁，創作于2023年2月*

2002年4月5日《Science》刊登中國獨立完成的水稻基因組草圖序列（總數4.6億）2005年完成全基因組精細圖。

材料：秈稻“9311”。

完成單位：華大基因研究中心、中科院遺傳與發育生物學研究所等12個單位。

水平：總基因數約為3.8~4.0萬個。

方法：“鳥槍射擊法”，利用國產曙光2000、3000超級計算機（1000億次/秒）對隨機DNA碎片進行排序和組裝，確定其在基因組的正確位置。

第54頁，課件共60頁，創作于2023年2月

計劃：功能基因分析和蛋白質研究。

*

國際水稻（粳稻）