在實(shí)踐中,測交往往用來鑒定某一顯性個(gè)體的基因型和它形成的配子類型及其比例。在子代個(gè)體數(shù)量足夠多的前提下,若所有子代均為顯性個(gè)體,則F1是純合子,若子代顯性個(gè)體和隱性個(gè)體的數(shù)量接近1:1,則F1是雜合子。其原理是親本中隱性純合子只產(chǎn)生一種僅含隱性基因的配子,子代的性狀種類和數(shù)量關(guān)系實(shí)際上體現(xiàn)了F1(顯性親本)所產(chǎn)生配子的種類和數(shù)量關(guān)系。例如,假設(shè)豌豆的高莖相對于矮莖是顯性,現(xiàn)有一未知基因型的高莖豌豆,如何確定其基因型呢?可以用矮莖與之交配。如果后代全是高莖,則其為純合體;如果后代既有高莖,又有矮莖,且兩者比例接近1:1,則其為雜合體,且其產(chǎn)生數(shù)目相等的兩種配子。
3自交
自交是閉花授粉、自花授粉或同株授粉的植物的主要交配方式,如豌豆,玉米等。雌雄異株但基因型相同的植株之間交配也叫自交,但基因型相同的動(dòng)物個(gè)體之間的交配一般不叫自交,通常稱之為自由交配。
在實(shí)踐中,自交可用于鑒定某種顯性植株的基因型,若該個(gè)體自交,在子代數(shù)量足夠多的情況下,子代出現(xiàn)性狀分離,則該個(gè)體為雜合子,若子代不出現(xiàn)性狀分離,則為純合子。同時(shí)在雜交育種中,連續(xù)自交是獲取能穩(wěn)定遺傳的純種的主要方法。
與測交相比,自交不需人工去雄、套袋、人工授粉等操作,如果被鑒定者是純合子,鑒定結(jié)束后,子代仍然是純合子,而不象測交那樣子代成為了雜合子,因此自交與測交相比更為簡便易行。
但是雜合體通過自交必然導(dǎo)致等位基因的純合而使隱性有害性狀表現(xiàn)出來,因而自交往往會(huì)產(chǎn)生生活力降低、體重減輕、繁殖力低、抵抗力弱和畸形等不良后代。大多數(shù)雌雄同花的植物,往往靠風(fēng)媒、蟲媒等進(jìn)行異花傳粉,或者雌雄蕊成熟期不同,以保證異花傳粉。自交或近親繁殖的后代,雖然會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題,但自花授粉作物由于在長期進(jìn)化過程中已適應(yīng)了自花授粉,所以一般來說不產(chǎn)生明顯的自交衰退現(xiàn)象。
4雜交
雜交是一個(gè)比較寬泛的概念,包括個(gè)體水平,細(xì)胞水平和分子水平的雜交。
4.1生物個(gè)體間的雜交
基因型不同的個(gè)體之間的交配方式叫做雜交。通過雜交把雙親的優(yōu)良性狀綜合到雜種后代中,再經(jīng)選育而成新品種,這是目前培育新品種的重要方法。
通過雜交,雜種子一代會(huì)表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上是提高產(chǎn)量、改進(jìn)品質(zhì)的重要措施之一。兩種遺傳組成不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種子一代,在生活力、繁殖力、抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面,往往具有比雙親優(yōu)越的性狀,這叫雜種優(yōu)勢。例如,驢和馬雜交產(chǎn)生的雜種是騾。騾比它的雙親耐粗飼、耐勞、適應(yīng)性強(qiáng),不易生病等優(yōu)點(diǎn)。再如:雜交水稻在生長勢表現(xiàn)為根強(qiáng)、莖粗、株高等;在抗逆性上表現(xiàn)為抗病、抗旱、抗寒等;在產(chǎn)量和品質(zhì)上表現(xiàn)為穗多、穗大粒多和蛋白質(zhì)含量高等。雜種優(yōu)勢是許多性狀優(yōu)勢的綜合表現(xiàn),而不是某一個(gè)性狀的突出表現(xiàn)。雜種優(yōu)勢程度的大小,大多取決于雙親性狀間的相對差異、程度以及外界環(huán)境條件的影響等
在實(shí)踐中,雜交主要用于判斷性狀的顯隱性關(guān)系。如具有一對相對性狀的純種親本雜交,子代所表現(xiàn)出來的性狀就是顯性性狀,未表現(xiàn)出來的性狀為隱性性狀。
正確選擇親本雜交,可根據(jù)子代的性狀表現(xiàn)和數(shù)量比例判斷該性狀的遺傳特點(diǎn)。
4.2體細(xì)胞雜交(選修3 的內(nèi)容)
植物體細(xì)胞雜交是指用兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞,并且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。植物體細(xì)胞雜交的第一步是去掉細(xì)胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體。去除細(xì)胞壁的常用方法是酶解法,即用纖維素酶和果膠酶等分解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。第二步是將兩個(gè)具有活力的原生質(zhì)體放在一起,通過一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合。常用的誘導(dǎo)方法有兩大類:物理法和化學(xué)法。物理法是利用離心、振動(dòng)、電刺激等促使原生質(zhì)體融合?;瘜W(xué)法是用聚乙二醇(PEG)等試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。第三步是將誘導(dǎo)融合得到的雜種細(xì)胞,以適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行雜種細(xì)胞的分檢和培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行培育,就可以得到雜種植株。植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點(diǎn)是可以克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,大大擴(kuò)大了可用于雜交的親本基因組合的范圍。
4.3分子雜交(基因工程技術(shù))
分子雜交技術(shù)是基因工程中使用頻率很高的一項(xiàng)技術(shù),主要用于檢測和鑒定。常用的技術(shù)有:
Southern雜交──DNA和DNA分子之間的雜交。目的基因是否整合到受體生物的染色體DNA中,這在真核生物中是目的基因可否穩(wěn)定存在和遺傳的關(guān)鍵。如何證明這一點(diǎn),就需要通過Southern雜交技術(shù)?;咀龇ㄊ牵旱谝徊剑瑢⑹荏w生物DNA提取出來,經(jīng)過適當(dāng)?shù)拿盖泻螅ㄟ^瓊脂糖凝膠電泳,將不同大小的片段分開;第二步,將凝膠上的DNA片段轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上;第三步,用標(biāo)記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針與硝酸纖維素膜上的DNA進(jìn)行雜交;第四步,將X光底片壓在硝酸纖維素膜上,在暗處使底片感光;第五步,將X光底片沖洗,如果在底片上出現(xiàn)黑色條帶,則表明受體植物染色體DNA上有目的基因。
Northern雜交──DNA和RNA分子之間的雜交。它是檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA的方法,具體做法與Southern雜交相同,只是第一步從受體植物中提取的是mRNA而不是DNA,雜交帶的顯現(xiàn)也與Southern雜交相同。
核酸分子雜交作為一項(xiàng)基本技術(shù),已應(yīng)用于核酸結(jié)構(gòu)與功能研究的各個(gè)方面。在醫(yī)學(xué)上,目前已用于多種遺傳性疾病的基因診斷,惡性腫瘤的基因分析,傳染病病原體的檢測等領(lǐng)域中,其成果大大促進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)。
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