杂交在进化中的作用及杂种的识别和分类处理

所谓杂交和杂种,可以有不同的概念。从最广义的角度来理解,凡基因型不同的个体之间的交配都叫杂交。基因杂合状态是自然界正常的现象。互交繁育的生物体,在正常情况下,在许多位点上都是不同等位基因的杂合体,也就是杂种,它们在自交和杂合时都产生有变异和分离的子代。但杂交最常用的含义是指已有生殖隔离的异种个体或甚至异     

物种形成基因及其功能

什么是物种?新物种是如何形成的？这些问题是生命科学研究的重大问题.物种的形成是在生殖隔离的基础上某些新的生物学性状的形成和保留,是生物进化的最基本过程,其实质是基因结构突变的积累与功能的分化. 地理隔离使群体中的基因不能交流,基因突变也会影响个体间交配趣向,从而造成交配隔离或者交配后杂合体的基因组不亲和、杂交不育甚至杂交不活,使不同的群体逐渐分化为新物种. 随着分子生物学与基因组学的飞速发展,进化生物学家已经发现一些与物种形成有关的基因-物种形成基因（speciation genes）,鉴定并了解这些基因的功能,不仅能使我们在分子水平上理解新物种形成的实质和规律、而且对于我们突破种间屏障进行远缘杂交育种也有重要的理论指导意义.本文综述了目前对几个物种形成基因及其功能的研究进展,为该领域的进一步研究提供资料.     

精选典型例题总结基因定位的方法

基因定位是遗传分析和计算要解决的核心问题,是高中生物学教学的重点和难点。精选环环相扣的典型例题,重点引导学生分析总结通过观察杂交子代性状进行个体水平基因定位的5种方法。以典型例题或科学事实为载体,简单介绍分子水平和细胞水平的基因定位方法 。     

微生物及其质粒在环境中的传播

抗菌素抗性基因可作为阐明环境微生物间遗传物质自然传播的一种模型。这些基因因为易于识别,并且在人、畜和农业病害的防治上具有医学意义而引人注目。分子生物学与流行病学数据已揭示,这些基因在自然界中惊人地以多种形式发生交流。微生物间的遗传交换细菌可通过质粒和转座子进行部分DNA交换。质粒本身即使不能在新的寄主中存活,也能将它所编码的一个或多个基因引入该寄主。这些基因可由转座子携带,从进入的质粒跳跃到新寄主的染色体上或者该寄主本身具有的质粒上。这样,该固有质粒或者染色体就获得     

论物种的客观真实性

关于物种的概念和本质的争论由来已久。大多数学者认为种是自然界客观存在的真实单位,是形态上和生殖上间断的群体体系,与种内连续的群体体系——宗,有着本质的区别。少数学者则认为种是主观意识的产物,是为了分类的目的而任意确定的人为的分类阶元,与宗只有程度的不同而无本质的区别;只有个体才是客观真实的单位。以形态标准为主的分类学种概念和以生殖隔离为标准的生物学种概念只能说代表了自然界有机体类群不连续性的两个不尽相符,但部分一致的侧面,而不能说就是客观物种的反映。自然界的生命有机体有两重性。它们既不是一群乱七八糟的乌合之众,也不是秩然不紊的鳞次栉比,而是以群体的组织形式适应于各自分布区内的生态位,在表型和基因型的变异式样上具有一定规律的遗传多样性。物种的客观本质也有两重性。物种作为有机体组合的单位既存在又不存在。说物种客观存在是因为按形态或生殖的不连续性标准划分的“种”在自然界具有一定的普遍性;说物种并非客观存在是因为至今还没有一个能把所有的生命有机体都划分成统一的生物学单位的不连续性标准。     

横向基因传递:生物进化的重要机制——获得性可能遗传

一向以来,人们倾向于认为基因从父母代向子代的纵向传递是表型遗传的唯一方式,后天获得的性状和特性是不能遗传的;而且基因突变是进化的主要途径。但是自然界的许多现象并不能用这些观点解释。近年来,在多种生物中已发现了基因从一个个体向另一个个体传递的现象,即横向的基因传递,并且发现横向基因传递是生物进化的一个重要机制,甚至比基因突变更重要。本文综述了生物体之间的各种横向基因传递现象,并提出了获得性可能在符合孟德尔定律的条件下遗传的假说。     

标记辅助导入中不同前景和背景选择方法的比较

标记辅助导入是分子遗传信息应用于动物育种的一个重要方面,其目的是在标记信息的辅助下将一个品种（供体）中的一个或多个优良基因导入另一个品种（受体）,同时还要尽可能地保持受体群体原有的遗传背景。标记辅助导入的过程包括3个阶段,第一阶段是杂交,即供体与受体杂交产生F1代个体,第二阶段是回交,即F1个体以及后续各个世代的后代个体重复地与受体回交,以使受体的遗传背景得到恢复,第三阶段是横交,即重复回交后得到的个体彼此问交配,以便获得供体基因的纯合个体,使该基因在群体中固定。在回交和横交阶段,都要对参与交配的个体进行选择。在选择中,要分别进行前景选择和背景选择,前景选择是对供体基因的选择,选择携带有供体基因个体参加配种,从而使该基因在回交过程中不会丢失,并在横交过程中能尽快固定,背景选择是对受体遗传背景的选择,选择那些含有受体基因组比例较高的个体参加配种,从而加快恢复受体遗传背景的速度。本研究通过计算机模拟对不同的前景选择方法和不同的背景选择方法进行了比较。前景选择方法包括对受体基因的直接选择（假设该基冈可以直接测定）、利用单个连锁标记的间接选择和利用两侧标记的间接选择3种,背景选择方法包括随机选择、基因组相似性选择、指数选择和标记辅助BLUP（MBLUP）选择4种。研究结果表明,对于前景选择来说,对供体基因的直接选择能保证该基因在回交的各个世代中保持一个稳定的频率（0．25）并在横交阶段迅速固定（2个世代）,用两侧标记的间接选择也能得到类似的结果,但如果仅利用单个连锁标记进行选择,则会导致供体基因的频率在回交阶段中有所下降,并在横交阶段不能被固定。对于背景选择来说,如果最终的目的是要完全恢复受体的遗传背景,基因组相似性选择或标记指数选择是最好的选择方法,它们可使受体的遗传背景在回交3个世代后就恢复到98％以上,而随机选择或MBLUP选择需要至少5个世代的回交才能达到这个水平。但如果最终的目的只是要恢复受体的某些优良性状,则MBLUP选择是值得推荐的方法,它可使影响这些性状的受体基因频率在回交3个世代后就达到99％以上,而且还能在整个基因导入过程中给这些性状带来最大的遗传进展。虽然用标记指数选择也有相似的结果,但与之相比,MBLUP的成本要低得多,更具有实际可行性。     

水稻细胞质雄性不育及育性恢复研究进展

植物细胞质雄性不育(CMS)是广泛存在于自然界中的现象,主要表现为不能产生有功能的花粉从而导致不能正常受精结实的自然现象。CMS的起因源于受植物细胞质基因的影响表现出雄性不育的特征,目前研究表明为线粒体的基因引起的雄性不育。相应地,细胞核中存在某类基因能够编码一种蛋白使其育性得以恢复,这一类基因称为育性恢复基因(Rf genes)。杂交水稻的生产依赖于CMS的发掘和利用,并且这也是农作物增产的一条有效途径。迄今为止,水稻中CMS和育性恢复的相关研究较多,机理阐述相对比较深入,本文主要介绍水稻CMS及育性恢复基因的研究及CMS和育性恢复机理的最新研究进展,希望能为揭示水稻CMS与育性恢复机制以及其他作物的CMS/Rf研究提供参考,为新型杂交水稻的培育提供新思路。     

融合系统pH值对杂交细胞集落形成率的影响

在发现用灭活的仙台病毒为媒介可获得能 传代的杂交体细胞以后,体细胞杂交就成为细 胞生物学、遗传学、发育生物学、肿瘤学和病毒 学等领域一个很有用的研究手段,它被广泛地 应用于体细胞种内或种间遗传物质的转移、基 因定位、基因表达过程中的核质关系、细胞重 组、真核细胞基因的调节以及单克隆抗体等研 究。多年来,对于那些可能影响细胞融合率及 杂交细胞形成的物理、化学和生物因素,例如, 病毒本身的质量^[1]、改变两亲本细胞的比例或 融合前两亲本细胞的混合培养^[3.8]、融合过程的 温度^[4.15]、加人植物凝集素^[1.4]等,均已有过报道。     

植物的受精作用 第四讲 受精的障碍——不亲和性

在被子植物中广泛地表现为同种植物的异花受精,如果遗传背景差异较大(如属间、种间的关系)或差异太小(如同一朵花或同一个体不同花之间的关系)之间的传粉都不能导致受精,即使受精,胚和胚乳不能正常发育。这就是受精作用中存在的杂交不亲和性及自交不亲和性现象。这种受精的障碍是被子植物在长期进化过程中形成的,既有利于维持种的稳定性又能保持其生活力的一种适应性。     

细胞水平的分类学——细胞分类学

各学科互相渗透形成众多的边缘学科,这是当代科学发展的重要特点。细胞学和细胞遗传学同分类学之间的渗透,出现了细胞水平的分类学——细胞分类学。形态-地理学标准是传统分类学的主要方法。本世纪以来,由于实验生物学的蓬勃发展,分类学曾一度遭到冷落。然而,实验对象必须正确鉴定,实验所得信息需要记录和储存在确切的信息库内;自然界又发现不少兄弟种(sibling species)它们在形态上不能或难以区别,但却有被保护的独立的基因库。因此形态-地理学的物种概念被生物学物种概念所替代。与此同时,实验生物学,特别是     

水稻与高粱杂交后代的多样性和特殊表现

育种工作在最早时期,是从大自然界选取优良个体加以繁育推广而开始的,因此偶然性大,进展缓慢。自从采用杂交育种,人类已能有目的地选育所希求的品种,故杂交育种至今仍为育种的主要方法。但是多年来的杂交育种,主要是靠近缘杂交,获得的大都是品种间杂种。品种间杂种虽能结合双亲的优点,改进某些缺点,甚至对某些优点也能提高,但由于分离幅度较窄,选优的机会有局限性,既不能创出新类型,也难获得有较大超出亲     

杂种优势的遗传力理论及其对全球农业的意义

文中一开始就以遗传力概念来推翻杂交育种中的配合力概念。理由是一般配合力随基础群中品种类别和数目的改变而改变,因而特殊配合力也随之而变。因而用不同纯系品种作试验的基础群的结果也不能相比较。因而,配合力不能用来作为参数用以预测下一代的杂种效果。另一方面,对于每一杂交组合有一个分别的遗传力可以在杂交育种中应用,就象在纯系育种中应用一样。由于这同一概念可以同样在二者中加以应用,任何其他概念都是不必要的了。因而配合力概念必须予以摈弃。另一在原文中未加说明的原因是,用配合力概念需要无穷多个品系才能和遗传力的结果相比较,仅此一点就把配合力的作用排斥掉了。文中的主题是杂种优势老大难题可以用笛卡尔的推理方法来解决。从杂种优势的定义出发H：F1-MP,在此,H＝杂种优势,F1为子一代,MP为亲本平均数或中亲。由一个二项分布随机变数及其推广至多项分布推导出杂种优势的公式：VF1=Na^2/2 Md^2/4 VI(F1)加性 显性 F1上位 VMP=Na^2/ V1/2 加性 亲代上位VH=Nd^2/4 VI(F1) V1/2 显性 Fl上位 亲代上位 在此N=控制性状的基因数,a=(Pi-Pj)/2,d=离中亲的偏差,而各方差则如方程底部所列。于是这些项目都可由资料算出,以致问题变得简单到任何大学生都能解决。换言之,当提问正确时,正确的答案便可以求得。谁曾经证明过遗传力的理论不能应用于杂交育种中,例如在两个纯种的杂交子一代中呢?从这一启示出发,我们发现,两纯系杂交的子一代是一个孟德尔群体,其中p,q均为1／2,这样就简化了问题。我们的杂种优势的遗传力理论(HTH)的形成是基于以下两点：1)既然严p q=0.5 0.5=1,那么两个纯系杂交只是纯系育种的一个特例,因而F1的遗传力必定存在。2)分析中,我们只需找出计算这个参数的方法,这很容易。因为它就等于加性效应组分除以VF1,即(1／2)Na^2/VF1,这可以从杂种优势方程导出。20世纪末,我们成功地解决了杂种优势这个难题。同时我们还发现,杂种遗传力,这个新的遗传参数,它的大小随杂交次数的增加而增加,从而将育种与进化联系起来,它把我们带进了一个新的时代——进化工程时代;向我们展现了一个新的天地,即人工选择的作用最终必将超越自然选择,同时将漫长的时间大大缩短。另外,对于农业它可以将众多理想基因集中于杂种,使食物产量不断的增加,这是过去“将基因固定的理论”所不能解决的。这样作人工选择,对于相同的进展,可以将我们的时间、劳力和成本节省约80％。如果应用于各种农作物包括杂交水稻,产量将会有更大规模的提高。实际上,如果我们的科研教育单位能及早的利用它,必将会掀起一场前所未有的新的绿色革命。至于进化工程会把我们领入一个什么样的未来,这个问题就留给科幻小说家们去描绘吧。     

生物概念应用比较法教学的一些尝试

高中《生物》课本中的生物学概念很多,而生物学概念又是生物学科知识结构的基本单位,既是抽象思维的结果,又是思维的基础。在生物教学中如何使学生全面、系统、准确地认识掌握概念,这是教学中的一个难题。然而,采用比较法却能较好地解决这一难题,因为它有助于学生突破难点,明确其本质特征,克服混淆不清的毛病。我在教学中应用比较法的方式有如下几种: 1.把一些概念进行比较,找出共同性和相关性,进行归纳。如学生对染色体、DNA、基因这三个概念的认识较模糊。通过比较,这三     

快速判断遗传规律 提高解题速度

对于两对或两对以上相对性状的杂交遗传,可能遵循基因的自由组合规律或基因的连锁互换规律。快速判断遗传规律,是提高解题速度的关键。笔者在生物教学实践中探索出一种快速判断法则。本法则适于两对相对性状的杂交。一、判断自由组合规律和连锁互换规律当两对相对性状杂交时,若后代出现四种不同的表现型,它们之比不等于9∶3∶3∶1或不等于1∶1∶1∶1时,就需要判断是什么遗传规律,进而确定亲本的基固型。方法一如果杂交后代中双显性个体数≠双隐性个体数(双显∶双隐≠1∶1),则     

结合分子手段和形态分析验证大白杜鹃与马缨杜鹃的自然杂交

中国西南地区是世界杜鹃属(Rhododendron)植物的分布和分化中心,开展杜鹃属自然杂交研究可为分类修订和新品种选育提供依据。本文以贵州百里杜鹃自然保护区(百里保护区)和云南石宝山分布的大白杜鹃(Rhododendron decorum)、马缨杜鹃(R.delavayi)及两种间疑似自然杂交后代和人工杂交后代个体为研究材料,通过形态特征比较、核基因间隔序列ITS以及叶绿体基因片段trnL-trn F、rbcL和trnH-psb A测序特征分析,发现疑似自然杂交后代与人工杂交后代形态特征介于大白杜鹃与马缨杜鹃之间;4个DNA片段序列均能区分大白杜鹃和马缨杜鹃,同一物种的不同居群在叶绿体基因片段rbcL、trnH-psb A序列存在差异位点;所有人工杂交后代个体和1个石宝山疑似杂交个体均以大白杜鹃为母本,所有百里保护区疑似杂交个体和6个石宝山疑似杂交个体以马缨杜鹃为母本。本研究证实了大白杜鹃与马缨杜鹃在百里保护区和云南石宝山存在自然杂交现象,杂交为双向且自然杂交后代绝大多数以马缨杜鹃为母本。     

对高中生物课中群体遗传的应用分析

群体 ,是指一群可以相互交配的生物个体。在一个群体中 ,有许多性状表现 ,但各种性状绝不会在同一个体中同时出现。尤其是相对性状 ,不同表现类型由于在不同个体中出现 ,因而 ,各自具有一定的出现频率。据孟德尔定律 ,控制性状的基因在配子中也有相应的出现频率。因而可以进行有关群体遗传的数量及频率的测定和预算。下面仅就一对相对性状遗传进行分析。例 1　已知兔子的脂肪有白色和淡黄色两种 ,是 1对相对性状 ,属常染色体遗传 ,白色 (B)对淡黄色 (b)为显性。基因型为 BB和 bb的个体杂交 ,预测 F3 及以后的群体中 ,淡黄色脂肪个体占群体…     

羊踯躅和日本杜鹃的传粉生物学与杂交育种初探

杜鹃属植物在自然界的杂交现象是普遍存在的,国内外已经通过杂交育种培育出许多杜鹃花新品种。以羊踯躅和日本杜鹃为试材,进行传粉生物学特性研究和种间杂交及自交试验,为杜鹃花属植物的杂交育种及新品种选育提供基础。     

遗传学教学疑点分析

1　等位基因概念的分析和理解等位基因是指在同源染色体上占据相同座位的基因。如果一个个体同源染色体相同座位上的两个等位基因是相同的 ,那么就这个基因座来讲 ,该个体称为纯合体 ;如果这两个等位基因是不同的 ,就称为杂合体。有人认为 ,1对同源染色体相同座位上的两个基因相同则不能称为等位基因 ,因为两个相同的基因不能控制 1对相对性状 ,只能决定其中的 1种情况 ,如豌豆种子的外形有圆滑和皱缩两种 ,它们是 1对相对性状 ,而基因型 RR只能控制圆滑外形 ,基因型 rr也只能控制皱缩外形。这种对等位基因的认识仅从个体的角度来考虑是片…     

性决定的多样性

性决定是指个体的性通过基因或环境决定的机制。性分化指雌性或雄性生殖器官的发育,它是由个体的基因修饰所决定。在自然界中不存在统一的性决定机制,即性决定具有多样性:有的是由染色体系统决定;有的是由卵子受精与否决定;有的是由基因差别、体内激素,或环境因素决定等。