《遺傳學(第2版)》遵從遺傳學的發展和固有的內容體系,緊跟遺傳學的最新發展,在第一版的基礎上進行了適當修改和補充,全面、系統地介紹了遺傳學的基本概念、基本原理、基本方法等;內容取材注重經典遺傳學與現代遺傳學的合理結合、遺傳學理論與實際應用的科學結合,較全面反映了遺傳學的教學要求。概念準確,文字精練,圖文并茂,通俗易懂。
全書共分十六章,包括遺傳的細胞學基礎、遺傳物質的分子基礎、孟德爾遺傳、連鎖遺傳和性連鎖、基因突變、染色體結構變異、染色體數日變異、數量性狀的遺傳、近親繁殖和雜種優勢、細菌和病毒的遺傳、細胞質遺傳、基因工程、基因組學、基因表達的調控、遺傳與發育、群體遺傳與進化。
《遺傳學(第2版)》適用于植物生產類、動物生產類、生物科學類、森林資源類、食品科學類等專業本科生的遺傳學教學,亦可供相關專業的研究生、專科生以及科技工作者參考。
遺傳學是研究生物遺傳和變異的一門科學,是生物科學中一門體系十分完整、發展十分迅速的理論科學,對探索生命的本質、推動整個生物科學的發展起著巨大的作用;同時又是一門緊密聯系生產實際的基礎科學,對動物、植物、微生物育種以及遺傳疾病防治等都具有非常重要的指導作用。
《遺傳學》(第一版)自2007年1月出版后,得到廣大師生的充分肯定,認為本教材的內容體系及具體內容科學、合理,深入淺出,便于學生理解和掌握。本教材列入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。但是,在3年的使用過程中,我們感到《遺傳學》(第一版)的一些章節在具體內容上需要做一些調整和修改,應該用遺傳學的最新研究成果不斷充實教材。同時,一些兄弟院校的《遺傳學》教學第一線的老師對本教材也提出了一些中肯的修改意見。為此,2008年11月29-30日在北京召開了《遺傳學》第二版修訂會,編委會對全書逐章進行認真討論,制訂具體的修改意見。
《遺傳學》第二版保持了第一版的內容體系,對第二章遺傳物質的分子基礎、第五章基因突變、第八章數量性狀的遺傳、第十一章細胞質遺傳、第十二章遺傳工程、第十三章基因組學、第十四章基因表達的調控等進行了適當的精練和調整,對其他章節也進行了適當的修改,體現了遺傳學的最新研究成果。同時,《遺傳學》第二版也充分體現了第一版的特點:概念力求準確、明了、高度概括;注重經典遺傳學與現代遺傳學的科學合理的結合,遺傳學理論與實際應用的科學合理的結合;所涉及的遺傳材料一一植物、動物和微生物并重,盡量使用經典和有代表性的遺傳材料和范例;文字精練,圖文并茂,通俗易懂。
本教材共分十六章,其中緒論、第四章連鎖遺傳和性連鎖、第十章細菌和病毒的遺傳由劉慶昌編寫,第一章遺傳的細胞學基礎由陶勇生編寫,第二章遺傳物質的分子基礎由傅體華編寫,第三章孟德爾遺傳、第十一章細胞質遺傳由姚明鏡編寫,第五章基因突變、第六章染色體結構變異由楊先泉編寫,第七章染色體數目變異由陸駒飛編寫,第八章數量性狀的遺傳由季蘭編寫,第九章近親繁殖和雜種優勢、第十四章基因表達的調控由李斯深、于元杰和王洪剛編寫,第十二章基因工程由張獻龍編寫,第十三章基因組學、第十五章遺傳與發育由孫傳清編寫,第十六章群體遺傳與進化由王化琪編寫。全書由劉慶昌統稿和定稿。
在本教材編寫過程中,得到戴景瑞院士的指導和支持,并擔任本書主審;中國農業大學的李雪琴老師為本書的編寫提供了大力支持和熱情幫助;其他兄弟院校的《遺傳學》老師對本教材提出了寶貴的修改意見。在此謹向他們表示誠摯的謝意!
遺傳學所涉及的領域很廣,而且發展十分迅速,限于作者們的教學與科研的局限性,遺漏和不妥之處在所難免,懇請讀者指正,以利再版時修改。
第二版前言
第一版前言
緒論
第一節 遺傳學研究的對象和任務
第二節 遺傳學的發展簡史
第三節 遺傳學的重要作用
第一章 遺傳的細胞學基礎
第一節 細胞的結構和功能
一、原核細胞
二、真核細胞
第二節 染色體
一、染色質與染色體
二、染色體的形態
三、染色體的組成及分子結構
四、染色體的數目
第三節 細胞分裂與細胞周期
一、細胞周期
二、無絲分裂
三、有絲分裂
四、減數分裂
第四節 生物配子形成和受精
一、雌雄配子的形成
二、植物的授粉與受精
三、無融合生殖
第五節 生活周期
一、世代交替
二、低等生物的生活周期
三、高等植物的生活周期
四、高等動物的生活周期
復習題
第二章 遺傳物質的分子基礎
第一節 DNA是主要遺傳物質
一、DNA作為主要遺傳物質的間接證據
二、DNA作為主要遺傳物質的直接證據
三、無DNA生物中,RNA是遺傳物質及其證據
第二節 DNA和RNA的化學結構
一、DNA的化學結構
二、RNA的化學結構
第三節 DNA的復制
一、DNA復制的一般特點
二、原核生物的DNA復制
三、真核生物DNA的復制
四、RNA的復制
第四節 RNA的轉錄與加工
一、RNA分子的種類
二、RNA合成的一般特點
三、原核生物RNA的合成
四、真核生物RNA的轉錄與加工
第五節 遺傳密碼與蛋白質的翻譯
一、遺傳密碼
二、蛋白質的合成
三、中心法則及其發展
復習題
第三章 孟德爾遺傳
第一節 分離規律
一、性狀分離現象
二、分離現象的解釋
三、表現型和基岡型
四、分離規律的驗證
五、分離規律的應用
第二節 獨立分配規律
一、兩對相對性狀的遺傳
二、獨立分配現象的解釋
三、獨立分配規律的驗證
四、多對基因的遺傳
五、X2測驗(Chi平方測驗)
六、獨立分配規律的應用
第三節 孟德爾規律的擴展
一、顯隱性關系的相對性
二、復等位基因
三、致死基因
四、基因互作
五、多因一效和一因多效
復習題
第四章 連鎖遺傳和性連鎖
第一節 連鎖與交換
一、連鎖遺傳及解釋
二、完全連鎖和不完全連鎖
三、交換及其發生機制
第二節 交換值及其測定
一、交換值
二、交換值的測定
第三節 基因定位與連鎖遺傳圖
一、基因定位
二、連鎖遺傳圖
第四節 真菌類的連鎖與交換
一、四分子分析
二、四分子重組作圖
第五節 連鎖遺傳規律的應用
第六節 性別決定號陛連鎖
一、性染色體與性別決定
二、性連鎖
復習題
第五章 基因突變
第一節 基因突變的概念與意義
一、基因突變的概念
二、基因突變的意義
第二節 基因突變的一般特征
一、突變的重演性
二、突變的可逆性
三、突變的多方向性
四、突變的有害性和有利性
五、突變的平行性
第三節 基因突變與性狀表現
一、基因突變的性狀變異類型
二、顯性突變和隱性突變的表現
三、體細胞突變和性細胞突變的表現
四、大突變和微突變
第四節 基因突變的篩選與鑒定
一、微生物基因突變的篩選與鑒定
二、植物基因突變的篩選與鑒定
三、動物基因突變的篩選與鑒定
第五節 基因突變的分子機制
一、基因突變的方式
二、突變的防護機制
三、DNA修復與差錯
第六節 基因突變的誘發
一、物理誘變
二、化學誘變
復習題
第六章 染色體結構變異
第一節 缺失
一、缺失的類型及形成
二、缺失的細胞學鑒定
三、缺失的遺傳效應
第二節 重復:
一、重復的類型及形成
二、重復的細胞學鑒定
三、重復的遺傳效應
第三節 倒位
一、倒位的類型及形成
二、倒位的細胞學鑒定
三、倒位的遺傳效應
第四節 易位
一、易位的類型及形成
二、易位的細胞學鑒定
三、易位的遺傳效應
第五節 染色體結構變異的誘發
一、物理因素誘導
二、化學因素誘導
第六節 染色體結構變異的應用
一、基因定位
二、在育種中的應用
三、利用易位控制害蟲
四、果蠅的CIB測定法
五、利用易位創造玉米核不育系的雙雜合保持系
六、利用易位鑒別家蠶的性別
復習題
第七章 染色體數目變異
第一節 染色體數目變異的類型
一、染色體組的概念和特征
二、整倍體
三、非整倍體
第二節 整倍體
一、同源多倍體
二、異源多倍體
三、多倍體的形成途徑
四、多倍體的應用
五、單倍體
第三節 非整倍體
一、亞倍體
二、超倍體
三、非整倍體的應用
復習題
第八章 數量性狀的遺傳
第一節 數量性狀的特征
一、數量性狀的特征
二、數量性狀的遺傳基礎
三、超親遺傳
第二節 數量性狀遺傳研究的基本統計方法
一、平均數
二、方差和標準差
第三節 數量性狀的遺傳模型和方差分析
一、數量性狀的遺傳模型
二、常用的幾種群體的方差
第四節 遺傳率的估算及其應用
一、遺傳率的概念
二、遺傳率的估算
三、遺傳率的應用
第五節 數量性狀基因座
一、QTL定位的原理和步驟
二、QTL定位的統計方法
三、QTL分析的應用前景
復習題
第九章 近親繁殖和雜種優勢
第一節 近親繁殖及其遺傳效應
一、近交的概念
二、自交的遺傳效應
三、回交的遺傳效應
第二節 純系學說
一、純系學說
二、純系學說的發展
第三節 雜種優勢
一、雜種優勢的表現
二、雜種優勢的遺傳假說
第四節 近親繁殖與雜種優勢在育種上的利用
一、近親繁殖在育種上的利用
二、雜種優勢在育種上的利用
三、雜種優勢的固定
復習題
第十章 細菌和病毒的遺傳
第一節 細菌和病毒的特點
一、細菌的特點及培養技術
二、病毒的特點及種類
三、細菌和病毒在遺傳研究中的優越性
四、細菌和病毒的擬有性過程
第二節 噬菌體的遺傳分析
一、噬菌體的結構
二、噬菌體的基因重組與作圖
三、λ噬菌體的基因重組與作圖
第三節 細菌的遺傳分析
一、轉化
二、接合
三、性導
四、轉導
復習題
第十一章 細胞質遺傳
第一節 細胞質遺傳的概念和特點
一、細胞質遺傳的概念
二、細胞質遺傳的特點
第二節 母性影響
一、母性影響的概念
二、母性影響的遺傳實例
第三節 葉綠體遺傳
一、葉綠體遺傳的表現
二、葉綠體基因組
第四節 線粒體遺傳
一、線粒體遺傳的表現
二、線粒體基因組
第五節 共生體和質粒決定的遺傳
一、共生體的遺傳
二、質粒的遺傳
第六節 植物雄性不育的遺傳
一、雄性不育的概念
二、雄性不育的類別及其遺傳特點
三、雄性不育性的發生機理
四、雄性不育性的利用
復習題
第十二章 基因工程
第一節 基因工程概述
第二節 基因的分離
一、工具酶
二、載體
三、基因分離方法
第三節 外源基因的導人
一、重組DNA技術
二、植物表達載體
三、遺傳轉化的方法
第四節 轉基因生物的檢測與鑒定
一、分子檢測
二、生物學性狀鑒定
第五節 基因工程的應用及安全性評價
一、基因工程的應用
二、轉基因植物的安全性評價
三、轉基因食品的安全性評價
復習題
第十三章 基因組學
第一節 基因組學概述
一、基因組學的概念
二、基因組學的研究內容
三、基因組學的研究現狀及發展趨勢
第二節 基因組圖譜的構建
一、遺傳圖譜構建
二、物理圖譜構建
三、基因組測序策略
四、基因組圖譜的應用
第三節 生物信息學
一、生物信息學的概念
二、基因芯片
三、生物信息學的應用
第四節 蛋白質組學
一、蛋白質組學的概念及研究內容
二、蛋白質的分離
三、蛋白質的鑒定
四、蛋白質間的相互作用
復習題
第十四章 基因表達的調控
第一節 基因的概念與發展
一、經典遺傳學的基因概念
二、現代遺傳學的基因概念
三、順反測驗及基因的精細結構
第二節 原核生物基因表達的調控
一、轉錄水平的調控
二、翻譯水平的調控
第三節 真核生物基因表達的調控
一、染色質水平的調控
二、DNA水平的調控
三、轉錄水平的調控
四、翻譯水平的調控
復習題
第十五章 遺傳與發育
第一節 細胞核與細胞質在個體發育中的作用
一、細胞質在細胞生長和分化中的作用
二、細胞核在細胞生長和分化中的作用
二三、細胞核和細胞質在個體發育中的相互作用
四、環境條件的影響
第二節 基因對個體發育的控制
一、個體發育的階段性
二、基因與發育模式
三、基因與發育過程
四、植物花器官的發育
第三節 細胞的全能性
一、植物細胞全能性
二、動物細胞全能性
復習題
第十六章 群體遺傳與進化
第一節 群體的遺傳平衡
一、孟德爾群體
二、群體的基因頻率和基岡型頻率
三、哈迪一魏伯格定律
第二節 影響群體遺傳平衡的因素
一、基因突變
二、選擇
三、遺傳漂變
四、遷移
第三節 生物進化學說及其發展
一、生物進化學說
二、分子水平的進化
第四節 物種的形成
一、物種的概念
二、物種形成的方式
復習題
主要參考文獻
無融合生殖是雌、雄配子不發生核融合,但又能形成種子的一種特殊生殖方式。植物無融合生殖首先在山麻桿屬(Azchotrnea)中發現,現已在400多種被子植物中發現,在藻類、蕨類植物、苔蘚和裸子植物也有少量的報道。
不同物種無融合生殖后代不符合有性生殖的遺傳規律,但都是母本基因型的完整克隆。所以無融合生殖在植物雜種優勢固定與利用上是最理想的途徑,被譽為“無性革命”。按其種子形成途徑可將其分為單倍配子體無融合生殖(haploid gametophyte apomixis)、二倍配子體無融合生殖(diploid gametophyte apomixis)、不定胚(adventitious embryo)和單性結實(parthenocarpy)等幾種類型。
1.單倍配子體無融合生殖
其又稱為單性生殖,是指發育良好的胚囊中雌雄配子體不經過正常受精而產生單倍體胚(n)的生殖方式。包括孤雌生殖、孤雄生殖和無配子生殖。孤雌生殖(partheno genesis)是卵細胞未受精而發育成胚,但其極核細胞仍需受精才能發育成胚乳的生殖方式。通常雄配子未與雌配子進行核融合就退化和解體,而雌配子單獨發育,成為胚。遠緣雜交時往往會出現此現象。例如,玉米孤雌誘導系能誘導雌配子進入孤雌生殖狀態,產生單倍體種子,再經染色體加倍,可迅速獲得純合二倍體植株,因而大大加速了育種進程。孤雄生殖(male parthenogenesis)是卵核在精子人卵后發生解體,而精子在卵細胞質內發育形成具有父本染色體的胚(n)。