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1、遗传与作物育种精品课程课件,遗传与作物育种,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目,上篇 绪论,2006年 3月,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,本课程的专业设计中的地位,、是专业课，是农学专业的核心专业课 、文化基础课专业基础课专业课 、是专业教育的核心，同时还有栽培学、作物保护。 将来靠什么在社会上参与工作？专业,，我明天依靠谁？父母？,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,遗传育种学课程安排,1、总课时：40+40+20=100 2、期课:上期40+下期40 3、实验实习： 试验:20学时,绪论,一、生物的遗传与变异 遗传学是研究生物遗传与变异的科
2、学。遗传与变异是生物界的普遍现象，是各种生物的共同特性，二者又总是同时出现。,（一）、遗传 生物亲代与子代的相似性叫遗传。俗话说:“种瓜得瓜，种豆得豆。“矮秆小麦品种的后代仍然是矮秆;长毛兔的后代毛仍然长。世界上的生物亿万种，每种生物都具有使其子代保持与亲代相似的本能，从而保持了各种生物的相对稳定。,为什么生物的子代能够发育出与亲代相似的性状呢?简略地讲，是由于生物在繁殖过程中，子代接受了从亲代传下来的成套遗传物质，子代按照这套遗传物质的规定，发育成与亲代相似的各种性状。生物的各种性状，如小麦的长芒与短芒，红粒与白粒;抗锈病与感锈病等都由相应的遗传物质控制着，这种控制各种性状的遗传的基本物质单
3、位，通称为“基因”，例如长芒与短芒基因，红粒与白粒基因，抗锈病与感锈病基因等。基因具有相对的稳定性，因而各种生物的性状也具有相对稳定性。,(二)变异 子代与亲代之间以及子代不同个体之间的相异性叫变异。任何生物或任何品种，其子代写亲代以及子代不同个体之间，既有“大同”,又总是有些“小异”。世界上没有绝对相同的生物个体，也没有绝对不变的物种，其根源就在于生物具有变异的特性。例如目前栽培的水稻品种有数千个，但考查它的历史，都起源于少数的野生种。现在它们之间之所以有各种性状的不同，就是由于水稻在长期世代相传的种族繁衍过程中不断发生变异和不断选择的结果。,生物性状的变异，有的能够遗传给后代，叫“可遗传的
4、变异“;有的不能遗传给后代，叫“不遗传的变异“。可遗传的变异是由于遗传物质发生变化所产生的变异。外界条件的作用是变异的基本条件，但必须通过生物体遗传物质的变化才能遗传给后代。例如，用放射性物质处理某一作物品种，使其遗传物质发生分子结构的变化，从而产生能够遗传的变异。再如我们用性状不同的品种杂交，使双亲的遗传物质在杂种后代发生重新组合，这样的变异也能遗传。但如果外界因素的影响仅仅使某些性状表现发生变异，而遗传物质并未变化，这种变异则不能遗传给后代，是不遗传的变异。例如，我们在营养光照特别好的地方选得了一株穗大粒多的植株，下一年种到一般大田里，一般表现不出上一年那样穗大粒多的性状，这是因为这种变异
5、只是外界条件造成的暂时影响，而没有使遗传物质发生变化的缘故。不遗传的变异在育种上无效，但在良种的丰产栽培方面具有重要意义。,以上两种变异有时容易分清，有时则不易分清。例如长芒小麦后代中产生了无芒变异，红粒高粱后代中出现了白粒变异单株等，类似这样的变异一般是能够遗传的。但两类变异往往交织在一起，例如在杂种后代或人工引变的后代中，有的变高，有的变矮;有的穗变大，有的穗变小。这可能是由于遗传物质变化引起的，也可能是因为地力不均匀而产生的不遗传的变异，或者是二者共同造成的。因此,在育种过程申要采用正确的试验方法，分清两种不同的变异，并避免误选不遗传的变异，才能提高育种成效。,二、遗传变异与生物进化关系
6、 遗传与变异是生物进化中的一对矛盾，二者是对立的统一。遗传，代表着生物稳定,保守的一面;变异，代表着生物发展变化的一面。生物靠着遗传保持了种族的稳定和作物的品种特性。然而遗传是相对的，变异则是绝对的。假如没有变异的发生，生物就不可能产生新类型，也就不能适应变化了的自然环境，生物的进化就成为不可能。反之，假如没有遗传的稳定性，而生物的性状随时变化，也不可能存在具有一定性状的物种和栽培品种。由此看来，各种生物必须是既能变异，又能将变异了的新性状遗传下去;再一次变异，又再一次遗传。在这种变与不变的对立统一的运动中，生物得到不断的发展与进化。,生物的进化，是在漫长的岁月里，由简单到复杂，由低级到高级，
7、由少数到多数，由某个物种到另一个物种的演变过程。遗传变异是生物进化的基础;选择是进化的动力和条件，并能决定进化的方向。,选择，就是汰劣留优。它包括自然选择和人工选择两个方面。 自然选择，是在自然条件下，适应环境的生物类型生存繁衍起来;而不适应者，逐渐减少，最后被淘汰的过程。在漫长的岁月里，生物的遗传物质及其性状不断地变异，而自然环境也在不断变化。生物变异本身是没有一定方向的，即具有备种变异的可能性，既能产生有利于自身生存和发展的变异以能产生不利的变异。在各种复杂或变化了的环境里，那些不适应新环境的原有类型和变异个体，必然会逐渐减少或根本不能生存。,例如，在气候变冷的条件下，不抗寒的类型或变异个
8、体，就会遭到冻害或被冻死;在土壤变碱的环境里，不耐碱的生物也会逐渐减少，甚至被淘汰。而得到生存和发展的，只能是那些适应环境的变异类型。达尔文曾发现在太平洋的一些岛屿上只生存着不会飞的和翅非常发达的两种昆虫，他认为这是由于在经常刮大风的海岛环境下，那些只具有一般飞翔能力的昆虫容易被风刮到大洋里，而只有不会飞或飞翔能力特强的昆虫，才能得到生存。就是说，大风这个自然条件对昆虫进行了选择，便有利于生存的变异逐代得到加强的结果。由此看出，在不同自然环境里之所以生存看不同的生物类型，这是自然选择的方向不同造成的。世界上所有的生物，都是在不断产生变异的基础上，长期自然选择的结果。,人工选择是人类按自身要求，
9、利用各种自然变异或人工创造的变异类型，从中选择人类所需要的品种的过程。达尔文通过对动植物在家养和栽培条件下变化过程的研究指出,所有的栽培植物和饲养动物，都是由一个或几个野生种演变而来的。例如，目前饲养的家鸡品种有数百个，它们各有不同的性状特点，但不论是肉用型还是蛋用型，不论是黑鸡或白鸡，都是起源于一种野生原鸡。它们之所以有不同的用途和特点，主要是人类按自身的需要，向着不同方向选择的结果。由于人类的需要是多方面的，对品种的要求也是不断变化的，因此，人工选择的新类型、新品种就越来越多，越来越符合人类的需要，性状就越来越优良。人工选择丰富了自然界的生物类型，加速了生物的进化，所以动植物新品种选育也叫
10、“人工进化“。,三、遗传学及其发展简况 (一)遗传学的意义 遗传学是生物科学中的一门重要基础学科，研究的对象是各种生物的遗传与变异。主要内容是:生物遗传变异的基本规律:遗传的物质基础，尤其是遗传物质的化学本质;遗传物质的复制、突变及传递和表达;人类对遗传变异的控制和利用。这些问题的阐明不仅是植物、动物和微生物育种的理论依据，也是人类遗传病症、肿瘤防治和优生学的理论基础，同时对于探索生命起源、细胞起源和生物进化也具有重要意义。因此，遗传学基础知识应谈成为人们普遍了解的科学常识，掌握遗传变异的基本规律和原理，对于农业科技工作者，尤其对从事育种和良种繁育工作具有重要意义。,(二)遗传学的产生和发展
11、遗传学同其他科学一样，也是人们在长期生产活动和科学实验中总结和发展起来的。在古代人们已经注意到生物的遗传变异现象，我国在春秋时代就有“桂实生桂，桐实生桐。“种麦得麦，种稼得棱“的记载。劳动人民在长期认识自然和生产活动申，还学会了一些改造生物的方法，选出了许多动植物新品种，促进了生产的发展。而生产发展的需要，又推动了人们对遗传变异的探索。,19世纪中叶，西欧一些国家对家畜、家禽和农作物应用杂交的方法选育出了一些优良品种，并对其遗传变异的原理作了一些解释。然而真正科学地对遗传变异进行系统研究是从奥地利的孟德尔开始的。孟德尔利用豌豆为试验材料，经过8年的研究，于1865年发表了著名论文植物杂交试验，
12、提出了遗传因子假说，指出生物性状的遗传是由专门的遗传物质遗传因子决定的，而遗传因子是独立存在、独立遗传，从而奠定了遗传学的科学基础。同时提出了遗传因子的分离规律和独立分配规律。但在当时孟德尔的论文并没有引起人们的重视，直到1900年才由荷兰的费里斯、德国的柯伦斯和奥地利的柴马克三人分别在不同地点，以自己的实验证实了孟德尔的试验结果，重新发现了孟德尔遗传定律。这一年被公认为是遗传学作为一间独立的科学建立并开始发展的一年。,对遗传学的形成发展作出突出贡献的还有美国的摩尔根。他和他的同事从1910年起以果蝇为材料，结合细胞学的研究，进一步证实了孟德尔定律，并把孟德尔假设的遗传因子具体落实到染色体上，
13、于1926年发表了著名的“基因论“，创立了基因学说，提出了基因的连锁与交换规律，这一规律同孟德尔定律合称为遗传的“三大规律“。摩尔根所奠定的染色体基因学说，被称为经典遗传学。以后遗传学就以基因学说为基础，进一步深入到各个领域，建立了众多的遗传学分支和完整的遗传学体系。,40年代以后，遗传学研究普遍以微生物为材料代替了过去常用的动植物，着重研究基因的分子结构、生理功能以及复制、变异等原理，并证实了遗传物质就是染色体的组成成分-脱氧核糖核酸(DNA)。1953年英国学者克利克和美国学者华特生通过X射线衍射的分析研究，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，从而为遗传物质-DNA的自我复制找到了理论依据，
14、明确了基因就是DNA分子链上的各个微小区段，使遗传学研究发展到分子水平。,从70年代开始，遗传学进入了人工分离与合成基因的新阶段，并利用细胞融合、转化和基因工程等技术，朝着改造遗传物质结构的新水平迈进。,遗传学九十多年的发展历史表明，遗传学是一门发展迅速、生命力很强的学科。它的分支几乎渗透到生物学的所有顷域，成为生物科学的中心。目前遗传学已发展到三十多个分支，如细胞遗传学、生化遗传学、发生遗传学、群体遗传学、微生物遗传学、人类遗传学等。其中分子遗传学已成为主物科学中最活跃、最有生命力的学科。遗传工程就是在分子遗传学理论基础上产生的一间高新技术，采用这种技术来改造动物、植物、微生物，必将导致一次新的技术革命。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,绪论章要求,1遗传?变异? 2遗传变异与生物进化关系? 3遗传学史。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,绪论：复 习 题,1.举例说明生物遗传和变异的表现及其根源。 2.区分可遗传的变异与不遗传的变异有何意义? 3.试就遗传与变异的关系及自然选择和人工选择的学说来说明生物的进化。 4.遗传学研究的主要内容是什么?学习遗传学基础知识有何必要性? 5.在遗传学的发展史上，孟德尔和摩尔根有何重要贡献?简述遗传学发展概况。,