高中生物学基于合作学习的数学建模教学案例

为突破杂合子连续自交及随机交配繁衍后代比例的数学建模问题,设计了合作学习的课例,分享了学生成果,评价了文献表述,表明合作学习是学生全面发展的重要途径,数学建模是学生科学思维的训练平台。     

基于生物学物种定义探讨物种形成理论与验证的研究进展

物种形成是进化生物学研究的一个永恒主题, 由于生物群体进化是连续和动态的, 物种界限变得难于界定。本文首先讨论了3种地理物种形成模式(同域、邻域及异域), 并分析了近期报道的研究证据。其次, 评述了合子后生殖隔离机制的分子遗传基础和应用群体基因组数据分析的证据, 包括BDMI模型(Bateson-Dobzhansky-Muller incompatibility)、QTLs (quantitative trait loci)、霍尔丹法则及大X染色体效应。最后, 探讨了交配系统作为合子前隔离机制之一与物种形成的关系, 认为近交或自交通过扩大种群遗传结构分化, 增强不同交配系统的种群间不对称基因渐渗, 或种群间无基因渐渗等途径, 促进新物种形成。已知植物交配系统的演化更倾向于从异交(或自交不亲和)向自交(或近交亲和)方式, 花性状和基因组的分化推动形成所谓的自交综合征, 研究交配系统驱动或强化物种形成模式对认识植物物种形成机制有重要意义。     

格特隐球菌交配型的多重PCR鉴定

【目的】建立一种基于格特隐球菌α交配型位点内SXI1α基因和a交配型位点内SXI2a基因的多重PCR分析,用于快速鉴定格特隐球菌的交配型。【方法】设计针对格特隐球菌α交配型位点内SXI1α基因部分片段和格特隐球菌a交配型位点内SXI2a基因部分片段的特异性引物,用于多重PCR鉴定格特隐球菌的交配型;并与交配试验以及已报道的扩增α交配型位点的引物MFα、STE12α,及扩增a交配型位点的引物STE20a、STE3a进行扩增效果的比较。【结果】基于SXI1α基因和SXI2a基因的多重PCR分析,准确鉴定所有受试格特隐球菌(包括VGI、VGII、VGIII和VGIV基因型)的交配型,引物STE12α、STE20a和STE3a在常规PCR鉴定中不能鉴定部分菌株的交配型;66.7%的受试菌株不能发生交配,交配试验无法鉴定其交配型。【结论】建立的多重PCR方法明显优于常规PCR或交配试验鉴定。     

3种披碱草属牧草交配系统研究

本文通过测定3种披碱草属牧草的花粉-胚珠比（P/O值）、杂交指数（OCI）,结合不同授粉方式下这3种牧草的结实率,探讨这3种披碱草属牧草的交配系统, 为披碱草属牧草杂交育种、丰产栽培等提供理论依据。结果表明,老芒麦、麦薲草和披碱草花粉-胚珠比（P/O值）均处于31.9～396.0,交配系统属于兼性自交;杂交指数OCI值为2,交配系统也属于兼性自交;结实率统计表明,以自交为主,异交可育。因此,3种披碱草属牧草的交配系统属于兼性自交类型。     

概率及其在遗传上的一些应用——兼答1989年高考生物学试卷第42题

许多生命现象,如配子和合子的形成,都具随机性。遗传学的三大规律,用概率统计的语言来说,就是有关随机事件的遗传规律。 1.随机事件某事物发生的一种情况或实验中得到的一种结果,称为一个事件。在一定条件下必然发生或不可能发生的事件分别称必然事件或不可能事件。如同型合子自交的后代为同型合子是必然事件,为杂型合子是不可能事件。这两类统称确定事件。在一定条件下可能发生,也可能不发生的事件称随机事件。如杂型合子Aa自交,自交一代中个体基因组合的可能结果是AA、     

3种披碱草属(Elymus)牧草交配系统研究

通过测定3种披碱草属(Elymus)牧草,即老芒麦(E.sibiricus)、麦薲草(E.tangutorum)和披碱草(E.dahuricus)的花粉-胚珠比(P/O值)、杂交指数(OCI),结合不同授粉方式下这3种牧草的结实率,探讨这3种披碱草属牧草的交配系统,为披碱草属牧草杂交育种、丰产栽培等提供理论依据。结果表明,这3种牧草的花粉-胚珠比(P/O值)均介于31.9~396.0之间,交配系统属于兼性自交;杂交指数OCI值均为2,交配系统也属于兼性自交;结实率统计表明,以自交为主,异交可育。因此,这3种披碱草属牧草的交配系统属于兼性自交类型。     

早春不稳定传粉环境中新疆郁金香混合交配系统中的自交策略

【目的】在植物的所有生活史特征中,交配格局可能是对宏观进化影响最大的因素。在不确定的传粉环境中,两性花植物常常具有潜在的自交能力,鉴于自交的交配代价,两种交配方式如何权衡,一直是深入理解交配系统演化的关键问题。【方法】为了探讨早春不稳定传粉环境中植物的自交策略,以早春短命植物新疆郁金香为研究对象,通过野外观测及人工控制实验对自然居群的开花习性、传粉者类群、散粉动态、自花粉传递模式和交配系统等进行研究。【结果】（1）新疆郁金香自然种群4月上旬或中旬开花,单花期5-6 d,白天开放晚上闭合,花粉的释放从外轮开始,由下到上呈拉链式次序呈现。（2）传粉者主要为蜂类和食蚜蝇,访花频率普遍较低,且在年份间存在较大差异,但结实率普遍较高。（3）控制授粉实验表明居群为异交为主,部分自交亲和的混合性交配系统类型。傍晚花闭合时雄蕊的自主运动促进了柱头的自花授粉,这一传粉模式促进了竞自交的发生,但大量自花粉的落置发生在开花后的第4 d,占自花粉总落置量的50.22%,为一种延迟自交的机制。【结论】在传粉受限的情况下,新疆郁金香的竞自交和延迟自交促进了柱头的花粉落置,这种集异交、竞自交和延迟自交为一体的交配策略灵活地应对了早春不稳定的传粉环境,是对早春低温度条件下不确定传粉服务的一种适应,也是早春短命植物的一种繁殖保证对策。     

自交与自由交配的辨析与计算

高中生物教学遗传内容中自交与自由交配是教学过程中的难点,学生不容易理解,也经常被学生搞混淆,笔者结合多年的高中生物教学经验,在此总结一下自交与自由交配的辨析和相关计算的内容,以便从中体会和领悟其含义,深刻掌握其精髓。利于该难点的突破。     

辨析自交与自由交配、正交与反交、测交与回交

结合例题及解析对自交与自由交配、正交与反交、测交与回交的概念进行辨析,帮助学生正确理解和掌握这几种交配方式在遗传实验中的应用,提高解题能力.     

鹅掌楸不同交配组合子代遗传多样性分析

揭示不同交配类型与子代遗传多样性的关系, 对于林木杂交育种及种子园管理具有理论与实践意义。文章选取来自鹅掌楸、北美鹅掌楸及杂交鹅掌楸的16个交配亲本, 共组配14个杂交组合, 分属5种交配类型, 分别为种间杂交、种内交配、多父本混合授粉、回交、以及自交。每个交配组合随机抽取30个子代, 利用SSR分子标记检测各子代群体遗传多样性以及16个交配亲本间的遗传距离。结果表明, 总体上, 鹅掌楸交配子代群体具有较高的遗传多样性。5种交配类型子代群体中, 遗传多样性水平由高至低的趋势为: 多父本混合授粉子代、种间交配子代、杂种F1与亲本的回交子代、种内交配子代, 自交子代。子代遗传多样性与亲本间遗传距离呈显著正相关, 表明亲本间遗传距离大, 则子代遗传多样性高。相同亲本正反交子代群体的遗传多样性差别不明显。     

天仙子的花部特征及延迟自交机制

通过实验观察和野外控制授粉等方法,对天仙子的自交亲和能力和自交传粉机制进行了研究。结果显示:(1)天仙子的花不完全雌性先熟,开花进程中雄蕊伸长是维持其混合交配系统的重要花部特征。(2)野外控制授粉实验证明天仙子的自交亲和性高,具有主动自交能力,主动自交发生的时间集中在晚花期,与花药和柱头接触的时间吻合。(3)在花粉活力和柱头可授期内,花药与柱头的接触能够发生自花授粉,这种依赖花药与柱头接触发生的自花授粉机制属于典型的延迟自交类型。研究表明,天仙子不仅在花结构上首先选择了适于异交的特征,而且还利用雄蕊伸长成功实现自花授粉,通过异交与延迟自交混合的交配系统为该物种提供了灵活的遗传与繁殖保障。     

同域分布的紫堇属三种植物的繁育系统和传粉差异

为研究近缘物种之间繁育系统分化对传粉环境的适应性意义,本文针对湖北地区的3种紫堇属植物（紫堇Corydalis edulis Maxim.、尖距紫堇C.shearer S.Moore.和小花黄堇C.racemosa（Thunb.） Pers.）进行了传粉生态学研究,对比分析了它们在花部特征、分布模式、花期、交配系统、传粉系统等方面的差异。3种紫堇属植物常见伴生现象,花期有一定重叠;花色、距长、花蜜量等方面均有显著差异;尖距紫堇交配系统为自交不亲和、依靠传粉者异花授粉;而紫堇和小花黄堇交配系统为自交亲和,兼有自交和异交的混合交配系统。3个物种均由蜂类传粉,且花部性器官与传粉者的接触部位一致,但访花频率差异较大。在混合群落中,传粉者访花具有较高的忠实性,花部特征差异可能是传粉者选择性访花的原因。对于紫堇属3个物种,花部特征和交配系统的分化有助于其避免传粉过程的相互干扰,交配系统与传粉环境具有一定相关性,混合交配系统可能有利于提高植物对不同生境和气候的适应性。     

掘氏疫霉遗传学研究——Ⅱ.交配型遗传与变异的研究

本研究以掘氏疫霉Phytophthora drechsleri Tucker野生型菌株的单游动孢子无性系为亲本,测定了自交、杂交后代交配型的遗传,经KMnO_4处理引起的交配型变异以及F_1代可自孕单卵孢株有性生殖后代交配型的遗传与变异。聚碳膜间隔配对诱导A_1和A_2菌株自交产生的卵孢子经H_2O_2处理刺激萌发(萌发率12～16％)获得单卵孢株。交配型测定结果表明,A_1和A_2亲本自交S_1代单卵孢株均保持与亲本一致的交配型。用KMnO_4处理上述卵孢子导致A_1和A_2亲本的部分S_1代单卵孢株出现自孕现象,少数A_1亲本自交后代改变为A_2交配型;从A_1交配型亲本的S_1代可自孕菌株产生的卵孢子萌发所建立的单卵孢株中,同时获得A_1和A_2交配型菌株。上述结果不支持Sansome关于疫霉菌A_1、A_2交配型分别由纯合、杂合基因控制的假说,进一步证明了Ko关于交配型抑制因子控制交配型表达的假说的合理性。掘氏疫霉种内菌株直接配对产生的卵孢子用H_O_2刺激萌发获得F_1代单卵孢株。测定结果表明,在F_1代出现A_1、A_2、A_1A_2、A~04种交配型的单卵孢株,其比例因不同亲本组合而有较大差异。 F_1代出现的A_1A_2菌株自孕产生的卵孢子经H_2O_2处理刺激萌发建立自交系,观察到A_1A_2交配型在有性生殖后代发生分离,各交配型比例因亲本不同而异。A_1A_2菌株的自孕能力在单游动孢子无性系后代可稳定遗传,认为F_1代出现的A_1A_2个体来自亲本的杂交。A_1A_2单卵孢株保藏4～6个月后大多仍具自孕能力,少数改变为A_2交配型。     

二型花柱植物滇丁香二态和单态种群间花部形态变异模式（英文）

花部形态特征在植物交配系统的演化与维持过程中起关键作用,交配方式的转变将可能伴随着相应花部形态的调整。为探寻交配系统与花形态变异之间的联系,本研究对二型花柱植物滇丁香(Luculia pinceana)的二态和单态种群的花部形态特征进行比较分析。结果表明花部形态在两种不同花型构造的种群间分化程度显著大于花型构造相同的种群间变异。相对于二态种群而言,长花柱的单态种群中雌雄异位距离缩小,且个体间雌雄生殖器官在空间上的非法重叠程度增高,花部形态的调整能够同时促进自交和同型异交。在异型花柱物种内,异交为主的二型花柱种群向单态种群转变过程中自交比率预期上升,本研究表明花部形态的变异模式与交配系统转变相一致。     

小麦ph1b、ph2a、ph2b突变体与粘果山羊草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究

利用小麦品种“中国春”及其ph1b、ph2a、ph2b基因突变体与粘果山羊草杂交,分析了可交配性方面的差异,观察了F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对,就ph1b、ph2a、ph2b 3个基因的作用进行了比较。首次获得了F_1回交种子和自交种子,调查了自交、回交一代植株染色体数目,分析了ph基因对配子育性的影响以及回交结实与染色体配对的关系。本文还分析了F_1自交结实的可能原因。     

掘氏疫霉遗传学研究II．交配型遗传与变异的研究

本研究以掘氏疫霉P“yl口外埔o,o dr~cksleri丁ucke r野生型菌株的单游动孢子无性系为亲本,测定了自交、杂交后代交配型的遗传,经Kmno·处理引起的交配型变异以及Ft代可自孕单卵孢株有性生殖后代交配型的遗传与变异。聚碳膜间隔配对诱导A,和^,菌株自交产生的卵孢子经H zot处理索0激萌发(萌发率1 z～16％)获得单卵孢株。交配型测定结果表明,^t和A,亲本自交st代单卵孢株均保持与亲本一致的交配型。用KMnO．处理上述卵孢子导致A-和^z亲本的部分s一代单卵孢株出现自孕现象,少数A,亲本自交后代改变为A：交配型;从A。交配型亲本的s-代可自孕菌株产生的卵孢子萌发所建立的单卵孢株中,同时获得扎和^。交配型菌株。上述结果不支持San somc关于疫霉菌AhA,交配型分别由纯合、杂合基因控制的假说,进一步证明了Ko关于交配型抑制因子控制交配型表达的假说的合理性。 掘氏疫霉种内菌株直接配对产生的卵孢子用HtO,刺激萌发获得Ft代单卵孢拣。测定结果表明,在F。代出现A。A,、A,A;、A口4种交配型的单卵孢株,其比例因不同亲本组合而有较大差异oF。代出现的^。A,菌株自孕产生的卵孢子经HtO,处理刺激萌发建立自交系,观察到^。^：交配型在有性生殖后代发生分离,各交配型比例因亲本不同而异o A·At菌株的自孕能力在单游动孢子无性系后代可稳定遗传,认为F-代出现的AJAt个体来自亲本的杂交。AtA-单卵孢株保藏4～6个月后大多仍具自孕能力,少数改变为Az交配型。     

小麦ph 1 b、ph2a,ph2b突变体与粘果山羊草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究

利用小麦品种“中国春”及其phlb, ph2a、ph2b基因突变体与粘果山羊草杂交, 分析了可交配性方 面的差异,观察了F,花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对,就phlb, Ph2a, ph26 3个基因的作用进 行了比较。首次获得了F：回交种子和自交种子,调查了自交、回交一代植株染色体数目,分析了ph基 因对配子育性的影响以及回交结实与染色体配对的关系。本文还分析了F：自交结实的可能原因。     

鸭蛋蛋壳颜色的遗传分析

木文应用交配实验的遗传学方法,分析了蛋用鸭各种交配方式（正、反交,自交,测交）子代壳色的变异状况。试验表明,鸭蛋壳色是受一对等位基因所控制,白色蛋壳对绿色蛋壳而言,白色为隐性,绿色为显性。     

连翘花柱二型的繁育系统特征研究

花柱二型是植物雌雄蕊交互异位的一种花多态现象.该研究以花柱二型植物连翘(Forsythia suspensa)为材料,通过检测其交配系统特征,比较两花型的胚珠产量、花粉质量及活力特性,以探讨花柱二型连翘两花型的功能性别分化及其进化意义.结果表明:连翘自交和型内异交坐果率均极低(<12.12％),主要以型间交配为主.长柱...     

矮慈姑的传粉机制与交配系统

对矮慈姑（ＳａｇｉｔａｒｉａｐｙｇｍａｅａＭｉｑ）的传粉过程与花粉流作了观察,用同工酶遗传标记法对其一个自然居群的异交率作出定量估计。在自然及人工居群中均观察到虫媒传粉,其中有较大比例的近距离传粉。未检出风媒花粉流。自交可育,同时存在雌雄同株和花序内雌雄花异熟等异交机制。异交率估计结果（ｔ＝４９９％）表明其交配系统为异交／自交兼性系统。作者认为,其较大比例的自交应归因于同株之不同克隆分株间交配的频繁发生