8.2  染色体遗传学说

 

现代生命科学导论  遗传及其分子基础

         

孟德尔(Gregor Mendol,1822-1884)生于西里西亚小乡村的贫苦农民家庭,因经济困难退学进了布隆修道院。1854年开始用34个豌豆株系进行一系列的豌豆杂交试验。1865年在“布隆自然历史学会”上宣读了他的《植物杂交实验》论文,并于1866年发表于该会的会议录上。然而他的论文并未被人重视甚至被曲解,直到35年后才重见天日。

孟德尔对豌豆的7对独立性状进行了杂交实验(图8-2-1),在实验中他只是看到了亲代和子代的表型和独特的比数。孟德尔假设这些相对性状是有遗传因子控制的,现代遗传学认为孟德尔所说的的“因子”就是位于染色体上的基因。孟德尔所做的豌豆花颜色杂交试验,用基因这一术语可解释为:花的颜色是由一对等位基因(位于同源染色体同一位置上的基因,它们决定着同一性状)控制的(A和a)。红花是由显性(A)控制,白花则由纯合隐性(aa)控制,A对a是完全显性,即杂合基因Aa表现为红花和AA相同。

图8-2-1 孟德尔用于豌豆杂交研究用的七对性状

(一) 孟德尔的分离律(law of segregation)
    孟德尔的分离律可表述为一对等位基因在杂合状态(Aa)下,互不干预,保持其独立性,在形成配子时各自(A或a)分配到不同配子中去。在一般情况下,子一代配子分离比为1:1,子二代基因型分离比为1:2:1,子二代表现型分离比是3:1。

图8-2-2 孟德尔分离律

孟德尔为了验证这一规律,设计了测交实验。以F1(Aa)杂种与亲代纯隐性个体杂交。

(二) 孟德尔第二定律——自由组合定律(law of independent assortment)
    测交证明在杂种F1代非等位基因在配子形成时可以自由组合到不同配子中去。孟德尔设计了双交和三交实验,均证实了所研究的豌豆的7对性状是独立遗传的。

图8-2-3 孟德尔自由组合律

(三) 孟德尔定律的细胞学基础
    1903年,美国哥伦比亚大学的研究生,萨顿(Walter S.Sutton)在研究蚱蜢的精子发生时,发现染色体在减数分裂时的行为与孟德尔遗传因子的分离、组合之间存在平行关系:
1. 在体细胞中,染色体是成对存在的,而孟德尔假设的遗传因子也是成对存在的;
2. 它们都有分离现象,配子中染色体成单倍型,而遗传因子也是单个的;
3. 在两种生殖细胞结合后,染色体或者遗传因子又表现为二倍性;
4. 两对同源染色体和控制两对性状的遗传因子一样,形成配子时都是自由组合和自由分配的。

    根据以上分析,萨顿等人提出了遗传因子是位于染色体上的假说。摩尔根和他的学生通过性连锁实验,完全证实了萨顿等人假设的正确性。

(四)孟德尔学说的重要意义
    1、明确地提出了遗传因子的概念,并且强调控制不同性状的遗传因子的独立性,彼此间并不“融合”或“稀释”,这些提法或概念一改在他以前对生物体性状遗传捉摸不定,难以把握的状态。
    2、遗传因子成对存在,只是在形成单倍体生殖细胞时才分离开来,这些提法为后来人们寻找和确定遗传因子提供了有益的启示。
    3、孟德尔所提出的实验方法:选定相应性状,进行一系列杂交实验,再对后代的性状表现进行分析,这一套实验方法被后来的遗传学家连续使用约半个世纪,被证明是科学有效的研究遗传的方法。运用这套方法,人们在模型实验材料(豌豆,果蝇,粗糙链孢霉等)中确定了成百上千个遗传因子--基因。

   

         

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