1 浙江大学 遗传学第一章 1 公元前4000年，伊拉克 的古代巴比伦石刻上记 载了马头部性状在５个 世代的遗传。 第一章 绪 论 浙江大学 遗传学第一章 2 第一节 遗传学研究的对象 和任务 浙江大学 遗传学第一章 3 (1).是研究生物遗传和变异的科学： 遗传学与生命起源和生物进化有关。 (2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学： 解决问题：物种 ⇒ 代代相传； 性状 ⇒ 遗传。 (3).是研究和了解基因本质的科学： 遗传物质是什么？ 遗传物质 ⇒ 性状？ 1．遗传学的研究内容： 1．遗传学的研究内容： 浙江大学 遗传学第一章 4 ∴ 遗传学是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学， 同时也是一门密切联系生产实际的基础科学，直接指导 医学研究和植物、动物、微生物育种。 浙江大学 遗传学第一章 5 (1)．遗传(heredity)：亲子间的相似现象。 “种瓜得瓜、种豆得豆” (2)．变异(variation)：个体之间的差异。 “母生九子，九子各别” (3)．遗传和变异是一对矛盾。 (4)．遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的 三大因素： • 遗传 + 变异 + 自然选择 Î 形成物种 • 遗传 + 变异 + 人工选择 Î 动、植物品种 (5)．遗传和变异的表现与环境不可分割。 2．遗传和变异的概念： 2．遗传和变异的概念： 浙江大学 遗传学第一章 6 自然选择 人工选择
1 浙江大学 遗传学第一章 1 公元前4000年，伊拉克 的古代巴比伦石刻上记 载了马头部性状在５个 世代的遗传。 第一章 绪 论 浙江大学 遗传学第一章 2 第一节 遗传学研究的对象 和任务 浙江大学 遗传学第一章 3 (1).是研究生物遗传和变异的科学： 遗传学与生命起源和生物进化有关。 (2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学： 解决问题：物种 ⇒ 代代相传； 性状 ⇒ 遗传。 (3).是研究和了解基因本质的科学： 遗传物质是什么？ 遗传物质 ⇒ 性状？ 1．遗传学的研究内容： 1．遗传学的研究内容： 浙江大学 遗传学第一章 4 ∴ 遗传学是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学， 同时也是一门密切联系生产实际的基础科学，直接指导 医学研究和植物、动物、微生物育种。 浙江大学 遗传学第一章 5 (1)．遗传(heredity)：亲子间的相似现象。 “种瓜得瓜、种豆得豆” (2)．变异(variation)：个体之间的差异。 “母生九子，九子各别” (3)．遗传和变异是一对矛盾。 (4)．遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的 三大因素： • 遗传 + 变异 + 自然选择 Î 形成物种 • 遗传 + 变异 + 人工选择 Î 动、植物品种 (5)．遗传和变异的表现与环境不可分割。 2．遗传和变异的概念： 2．遗传和变异的概念： 浙江大学 遗传学第一章 6 自然选择 人工选择
2 浙江大学 遗传学第一章 7 以微生物(细菌、真菌、病毒)、 植物和动物以及人类为对象，研究其 遗传变异规律。 3．遗传学研究的对象： 3．遗传学研究的对象： 浙江大学 遗传学第一章 8 (1)．阐明：生物遗传和变异现象 Î 表现规律； (2)．探索：遗传和变异原因 Î 物质基础 Î 内在规律； (3)．指导：动植物和微生物育种 Î 提高医学水平。 4．遗传学研究的任务： 4．遗传学研究的任务： 浙江大学 遗传学第一章 9 第二节 遗传学的发展 浙江大学 遗传学第一章 10 一、现代遗传学发展前 浙江大学 遗传学第一章 11 1．遗传学起源于育种实践： 人类 Î 生产实践 Î 遗传和变异 Î 选择 Î 育成优良品种。 浙江大学 遗传学第一章 12 2. 18世纪下半叶和19世纪上半叶期间，拉马克和达尔文对 生物界遗传和变异进行了系统的研究： (1)．拉马克（Lamarck J. B., 1744~1829）： ①．环境条件改变是生物变异的根本原因； ②．用进废退学说和 获得性状遗传学说 如长颈鹿、家鸡翅膀
2 浙江大学 遗传学第一章 7 以微生物(细菌、真菌、病毒)、 植物和动物以及人类为对象，研究其 遗传变异规律。 3．遗传学研究的对象： 3．遗传学研究的对象： 浙江大学 遗传学第一章 8 (1)．阐明：生物遗传和变异现象 Î 表现规律； (2)．探索：遗传和变异原因 Î 物质基础 Î 内在规律； (3)．指导：动植物和微生物育种 Î 提高医学水平。 4．遗传学研究的任务： 4．遗传学研究的任务： 浙江大学 遗传学第一章 9 第二节 遗传学的发展 浙江大学 遗传学第一章 10 一、现代遗传学发展前 浙江大学 遗传学第一章 11 1．遗传学起源于育种实践： 人类 Î 生产实践 Î 遗传和变异 Î 选择 Î 育成优良品种。 浙江大学 遗传学第一章 12 2. 18世纪下半叶和19世纪上半叶期间，拉马克和达尔文对 生物界遗传和变异进行了系统的研究： (1)．拉马克（Lamarck J. B., 1744~1829）： ①．环境条件改变是生物变异的根本原因； ②．用进废退学说和 获得性状遗传学说 如长颈鹿、家鸡翅膀
3 (2). 达尔文（Darwin C.，1809~1882）： 广泛研究遗传变异与生物进化关系。 ①．1859年发表《物种起源》著作，提出了自然选择和 人工选择的进化学说，认为生物是由简单 Î复杂、 低级 Î 高级逐渐进化而来的。 ②．承认获得性状遗传的一些 论点Î提出“泛生论”假说。 “贝克尔“号巡洋舰 达尔文以博物学家的 身份进行了５年的环 球考察工作。 浙江大学 遗传学第一章 14 ①．种质连续论：种质是世代连续不绝的； ②．支持选择理论； ③．否定后天获得性遗传：老鼠22代割尾巴试验。 3．魏斯曼（Weismann A.，1834~1914）： 浙江大学 遗传学第一章 15 二、现代遗传学的发展阶段 浙江大学 遗传学第一章 16 1. 个体遗传学向细胞遗传学 过渡时期（1910之前） 浙江大学 遗传学第一章 17 系统地研究了生物的遗传和变异。 豌豆杂交试验（1856-1864）： 1866年发表《植物杂交试验》,提出 分离规律和独立分配规律； 假定细胞中有 “遗传因子”，认为遗传 是受细胞里的遗传因子所控制的。 ⑴. 孟德尔（Mendel G. J.， 1822~1884） 浙江大学 遗传学第一章 18 ⑵．1900年，三位植物学家： 狄·弗里斯（De Vris H.） 科伦斯（Correns C.） 冯·切尔迈克（VonTschermak E.） 在不同国家用多种植物进行与孟德尔早期研究相似的 杂交试验 Î 获得与孟德尔相似的解释Î 证实孟德尔遗传 规律 Î 确认重大意义。 1900年孟德尔遗传规律的重新发现 Î 标志着遗传学的 建立和开始发展 Î 孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。 1910年起将孟德尔遗传规律 Î 孟德尔定律
3 (2). 达尔文（Darwin C.，1809~1882）： 广泛研究遗传变异与生物进化关系。 ①．1859年发表《物种起源》著作，提出了自然选择和 人工选择的进化学说，认为生物是由简单 Î复杂、 低级 Î 高级逐渐进化而来的。 ②．承认获得性状遗传的一些 论点Î提出“泛生论”假说。 “贝克尔“号巡洋舰 达尔文以博物学家的 身份进行了５年的环 球考察工作。 浙江大学 遗传学第一章 14 ①．种质连续论：种质是世代连续不绝的； ②．支持选择理论； ③．否定后天获得性遗传：老鼠22代割尾巴试验。 3．魏斯曼（Weismann A.，1834~1914）： 浙江大学 遗传学第一章 15 二、现代遗传学的发展阶段 浙江大学 遗传学第一章 16 1. 个体遗传学向细胞遗传学 过渡时期（1910之前） 浙江大学 遗传学第一章 17 系统地研究了生物的遗传和变异。 豌豆杂交试验（1856-1864）： 1866年发表《植物杂交试验》,提出 分离规律和独立分配规律； 假定细胞中有 “遗传因子”，认为遗传 是受细胞里的遗传因子所控制的。 ⑴. 孟德尔（Mendel G. J.， 1822~1884） 浙江大学 遗传学第一章 18 ⑵．1900年，三位植物学家： 狄·弗里斯（De Vris H.） 科伦斯（Correns C.） 冯·切尔迈克（VonTschermak E.） 在不同国家用多种植物进行与孟德尔早期研究相似的 杂交试验 Î 获得与孟德尔相似的解释Î 证实孟德尔遗传 规律 Î 确认重大意义。 1900年孟德尔遗传规律的重新发现 Î 标志着遗传学的 建立和开始发展 Î 孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。 1910年起将孟德尔遗传规律 Î 孟德尔定律
4 浙江大学 遗传学第一章 19 纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。 浙江大学 遗传学第一章 20 (3)．狄·费里斯（de Vries H., 1848~1935）： 提出“突变学说”（1901~1903）： 认为突变是生物进化因素。 苗期白 化突变 浙江大学 遗传学第一章 21 2. 细胞遗传学时期（1910 ~ 1939） 浙江大学 遗传学第一章 22 当时细胞学和胚胎学已有很大发展，对于细胞结构、 有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态 都已比较了解。 细胞学研究和孟德尔遗传规律结合。 研究工作的主要特征是从 个体水平Î 细胞水平 Î 建立 染色体遗传学说。 浙江大学 遗传学第一章 23 (1). 约翰生（Johannsen W., 1859~1927）： ①. 1909年发表“纯系学说”： 明确区别基因型和表现型； ②. 最先提出“基因”一词： 替代遗传因子概念。 大麦纯系 浙江大学 遗传学第一章 24 ⑵. 鲍维里（Boveri T., 1902）和 萨顿（Sutton W., 1903）： 发现遗传因子的行为与染色体行为呈 平行关系 染色体遗传学说的初步论证
4 浙江大学 遗传学第一章 19 纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。 浙江大学 遗传学第一章 20 (3)．狄·费里斯（de Vries H., 1848~1935）： 提出“突变学说”（1901~1903）： 认为突变是生物进化因素。 苗期白 化突变 浙江大学 遗传学第一章 21 2. 细胞遗传学时期（1910 ~ 1939） 浙江大学 遗传学第一章 22 当时细胞学和胚胎学已有很大发展，对于细胞结构、 有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态 都已比较了解。 细胞学研究和孟德尔遗传规律结合。 研究工作的主要特征是从 个体水平Î 细胞水平 Î 建立 染色体遗传学说。 浙江大学 遗传学第一章 23 (1). 约翰生（Johannsen W., 1859~1927）： ①. 1909年发表“纯系学说”： 明确区别基因型和表现型； ②. 最先提出“基因”一词： 替代遗传因子概念。 大麦纯系 浙江大学 遗传学第一章 24 ⑵. 鲍维里（Boveri T., 1902）和 萨顿（Sutton W., 1903）： 发现遗传因子的行为与染色体行为呈 平行关系 染色体遗传学说的初步论证
5 浙江大学 遗传学第一章 25 (3)．贝特生（Bateson W., 1906）： ①. 从香豌豆中发现性状连锁； ②. 创造“genetics”。 浙江大学 遗传学第一章 26 ⑷. 詹森斯（Janssens F. A., 1909）： 观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象， 为解释基因连锁现象提供了基础。 浙江大学 遗传学第一章 27 摩尔根 (5). 摩尔根（Morgan T.H., 1866~1945）： ①. 提出“性状连锁遗传规律”； ②. 提出染色体遗传理论 ⇒ 细胞遗传学； ③. 著“基因论”：认为基因在染色体上直线排列， 创立基因学说。 浙江大学 遗传学第一章 28 基因学说主要内容： ①．种质(基因)是连续的遗传物质； ②．基因是染色体上的遗传单位，有很高稳定性 ¨ 能自我 复制和发生变异； ③．在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢 过程 ¨ 表现相应的遗传特性和特征； ④．生物进化 ¨ 主要是基因及其突变等。 这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史 时期的巨大成就。 浙江大学 遗传学第一章 29 (6)．诱变： ♣ 斯特德勒（Stadler L.T.）： 1927年在玉米用X 射线诱发突变。 证实基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，用 X射线处理也会产生大量突变。 人工产生遗传变异的方法，使遗传学发展到一个新的 阶段。 ♣ 布莱克斯生（Blakeslee A. F.）： 利用秋水仙素诱导多倍体。 ♣ 穆勒（Muller H.T.）： 1927年对果蝇用X 射线诱发突变。 穆勒 浙江大学 遗传学第一章 30 3. 数量遗传学和群体遗传学的诞生 （1930 ~ 1932年）
5 浙江大学 遗传学第一章 25 (3)．贝特生（Bateson W., 1906）： ①. 从香豌豆中发现性状连锁； ②. 创造“genetics”。 浙江大学 遗传学第一章 26 ⑷. 詹森斯（Janssens F. A., 1909）： 观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象， 为解释基因连锁现象提供了基础。 浙江大学 遗传学第一章 27 摩尔根 (5). 摩尔根（Morgan T.H., 1866~1945）： ①. 提出“性状连锁遗传规律”； ②. 提出染色体遗传理论 ⇒ 细胞遗传学； ③. 著“基因论”：认为基因在染色体上直线排列， 创立基因学说。 浙江大学 遗传学第一章 28 基因学说主要内容： ①．种质(基因)是连续的遗传物质； ②．基因是染色体上的遗传单位，有很高稳定性 ¨ 能自我 复制和发生变异； ③．在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢 过程 ¨ 表现相应的遗传特性和特征； ④．生物进化 ¨ 主要是基因及其突变等。 这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史 时期的巨大成就。 浙江大学 遗传学第一章 29 (6)．诱变： ♣ 斯特德勒（Stadler L.T.）： 1927年在玉米用X 射线诱发突变。 证实基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，用 X射线处理也会产生大量突变。 人工产生遗传变异的方法，使遗传学发展到一个新的 阶段。 ♣ 布莱克斯生（Blakeslee A. F.）： 利用秋水仙素诱导多倍体。 ♣ 穆勒（Muller H.T.）： 1927年对果蝇用X 射线诱发突变。 穆勒 浙江大学 遗传学第一章 30 3. 数量遗传学和群体遗传学的诞生 （1930 ~ 1932年）
6 浙江大学 遗传学第一章 31 费希尔（Fisher R. A.）： 1918年，发表了重要文献 “根据孟德尔 遗传假设的亲属间相关的研究” ¨ 成功运用 多基因假设分析资料，首次将数量变异划分 为各个分量，开创了数量性状遗传研究的思想方法。 1925年，首次提出了方差分析（ANOVA）方法, 为数量 遗传学的发展奠定了基础。 浙江大学 遗传学第一章 32 4. 从细胞水平向分子水平过渡时期 （1940 ~ 1952年） 浙江大学 遗传学第一章 33 由于微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使 工作进入微观层次 ¨ 其主要特征是以微生物为研究对象， 采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。 浙江大学 遗传学第一章 34 在红色面包霉的生化遗传研究中， 分析了许多生化突变体： ①. 提出“一个基因一种酶”假说； ②. 发展了微生物遗传学、生化遗传学。 以后研究表明，基因决定着蛋白质（包括酶）合成 ¨ 改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。 (1). 比德尔（Beadle G. W.，1941）： 浙江大学 遗传学第一章 35 ⑵. 卡斯佩森（Caspersson T. O.）： 40年代初用定量细胞化学方法 Î证明DNA 存在于细胞核中。 ⑶. 以后又有人证明： ①. DNA是构成染色体的主要物质； ②. 同种生物不同细胞中DNA的质与量恒定； ③. 在性细胞中DNA的含量为体细胞的一半。 浙江大学 遗传学第一章 36 ⑷. 艾弗里（Avery O. T., 1944）等用纯化因子研究肺炎 双球菌的转化实验，证明了遗传物质是DNA而不是 蛋白质。 ⑸. 赫尔希（Hershey A. D., 1952）等用同位素示踪法在 研究噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了DNA是 遗传物质。 至此，已为遗传物质的 化学本质和基因功能奠定了 初步的理论基础
6 浙江大学 遗传学第一章 31 费希尔（Fisher R. A.）： 1918年，发表了重要文献 “根据孟德尔 遗传假设的亲属间相关的研究” ¨ 成功运用 多基因假设分析资料，首次将数量变异划分 为各个分量，开创了数量性状遗传研究的思想方法。 1925年，首次提出了方差分析（ANOVA）方法, 为数量 遗传学的发展奠定了基础。 浙江大学 遗传学第一章 32 4. 从细胞水平向分子水平过渡时期 （1940 ~ 1952年） 浙江大学 遗传学第一章 33 由于微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使 工作进入微观层次 ¨ 其主要特征是以微生物为研究对象， 采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。 浙江大学 遗传学第一章 34 在红色面包霉的生化遗传研究中， 分析了许多生化突变体： ①. 提出“一个基因一种酶”假说； ②. 发展了微生物遗传学、生化遗传学。 以后研究表明，基因决定着蛋白质（包括酶）合成 ¨ 改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。 (1). 比德尔（Beadle G. W.，1941）： 浙江大学 遗传学第一章 35 ⑵. 卡斯佩森（Caspersson T. O.）： 40年代初用定量细胞化学方法 Î证明DNA 存在于细胞核中。 ⑶. 以后又有人证明： ①. DNA是构成染色体的主要物质； ②. 同种生物不同细胞中DNA的质与量恒定； ③. 在性细胞中DNA的含量为体细胞的一半。 浙江大学 遗传学第一章 36 ⑷. 艾弗里（Avery O. T., 1944）等用纯化因子研究肺炎 双球菌的转化实验，证明了遗传物质是DNA而不是 蛋白质。 ⑸. 赫尔希（Hershey A. D., 1952）等用同位素示踪法在 研究噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了DNA是 遗传物质。 至此，已为遗传物质的 化学本质和基因功能奠定了 初步的理论基础
7 浙江大学 遗传学第一章 37 5. 分子遗传学时期（1953~现在） 浙江大学 遗传学第一章 38 40年代中细胞遗传学、微生物遗传学和生化 遗传学取得了巨大成就，使一些物理学家对研究 生物学问题产生浓厚的兴趣。 在量子力学家薛定谔《生命是什么?》（1944）一书 影响下，一些物理学家和化学家 Î 研究遗传的分子基础 和基因的自我复制这两个当时生物学的中心问题。 在生物研究中带进了物理学理论、概念和方法。 浙江大学 遗传学第一章 39 (1). 沃森（Watson J. D.）和克里克（Crick F. H. C.） 意识到生物学问题可用物理学和化学的概念 进行思考。 根据对DNA化学分析和X－射线晶体学结果 ÎDNA分子结构模式（双螺旋结构，1953）。 意义： ①．为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性 提出合理解释； ②．DNA是贮存和传递遗传信息的物质； ③．基因是DNA分子上的一个片段； ④．分子生物学诞生 Î 将生物学各分支学科及相关 的农学、医学研究推进到分子水平 Î 是遗传学 发展到分子遗传学的重要转折点。 浙江大学 遗传学第一章 40 ⑵．克里克 (Crick F. H. C.， 1961) 等用实验证明他于 1958年提出的关于遗传 三联密码的推测。 ⑶．1957年开始，尼伦伯格（Nirenberg M．W.）等着手 解译遗传密码，经多人努力至1969年全部解译出64种 遗传密码。 60年代先后明确mRNA、tRNA和核糖体功能。 浙江大学 遗传学第一章 41 ⑷．雅各布（Jacob F.）和莫诺（Monod J.）： 1961年提出了大肠杆菌的 操纵子学说，阐明微生物基因 表达的调节问题。 浙江大学 遗传学第一章 42 • 遗传密码的破译解决遗传信息本身的物质基础及含义 的问题。 • 由于上述成就，至60年代末已基本搞清楚蛋白质生物 合成的过程，验证了1958年克里克提出的 “中心法则”。 而这一法则因1970年逆转录酶的发现而作了修正。 • “中心法则”解决遗传信息的 传递途径和流向问题
7 浙江大学 遗传学第一章 37 5. 分子遗传学时期（1953~现在） 浙江大学 遗传学第一章 38 40年代中细胞遗传学、微生物遗传学和生化 遗传学取得了巨大成就，使一些物理学家对研究 生物学问题产生浓厚的兴趣。 在量子力学家薛定谔《生命是什么?》（1944）一书 影响下，一些物理学家和化学家 Î 研究遗传的分子基础 和基因的自我复制这两个当时生物学的中心问题。 在生物研究中带进了物理学理论、概念和方法。 浙江大学 遗传学第一章 39 (1). 沃森（Watson J. D.）和克里克（Crick F. H. C.） 意识到生物学问题可用物理学和化学的概念 进行思考。 根据对DNA化学分析和X－射线晶体学结果 ÎDNA分子结构模式（双螺旋结构，1953）。 意义： ①．为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性 提出合理解释； ②．DNA是贮存和传递遗传信息的物质； ③．基因是DNA分子上的一个片段； ④．分子生物学诞生 Î 将生物学各分支学科及相关 的农学、医学研究推进到分子水平 Î 是遗传学 发展到分子遗传学的重要转折点。 浙江大学 遗传学第一章 40 ⑵．克里克 (Crick F. H. C.， 1961) 等用实验证明他于 1958年提出的关于遗传 三联密码的推测。 ⑶．1957年开始，尼伦伯格（Nirenberg M．W.）等着手 解译遗传密码，经多人努力至1969年全部解译出64种 遗传密码。 60年代先后明确mRNA、tRNA和核糖体功能。 浙江大学 遗传学第一章 41 ⑷．雅各布（Jacob F.）和莫诺（Monod J.）： 1961年提出了大肠杆菌的 操纵子学说，阐明微生物基因 表达的调节问题。 浙江大学 遗传学第一章 42 • 遗传密码的破译解决遗传信息本身的物质基础及含义 的问题。 • 由于上述成就，至60年代末已基本搞清楚蛋白质生物 合成的过程，验证了1958年克里克提出的 “中心法则”。 而这一法则因1970年逆转录酶的发现而作了修正。 • “中心法则”解决遗传信息的 传递途径和流向问题
8 浙江大学 遗传学第一章 43 * 分子遗传学的许多成就是来自对原核生物的研究， 70年代开始在此基础上开展对真核生物的研究。 * 细菌质粒、噬菌体、限制性核酸内切酶、人工分离 和合成基因取得进展，1973年成功实现DNA的体外 重组 Î 人类开始进入按照需要设计并能动改造物种 和创造新物种的新时代。 浙江大学 遗传学第一章 44 在分子遗传学中已成功： ★ 人工分离基因； ★ 人工合成基因； ★ 人工转移基因； ★ 克隆技术应用。 1997 2003 2000 1998 2000 浙江大学 遗传学第一章 45 目前：基因工程 ⇒ 定向改变遗传性状。 • 更自由和有效地改变生物性状； • 打破物种界限，克服远缘杂交困难； • 培育优良动、植物新品种； • 治疗人类的一些遗传性疾病。 转基因 发光鱼 浙江大学 遗传学第一章 46 遗传学发展： • 整体水平 Î 细胞水平 Î 分子水平； • 宏观 Î 微观； • 染色体 Î 基因； • 逐步深入到研究遗传物质结构和功能。 浙江大学 遗传学第一章 47 现代遗传学已发展出30多个分支： 细胞遗传学 数量遗传学 生统遗传学 发育遗传学 进化遗传学 微生物遗传学 辐射遗传学 医学遗传学 分子遗传学 遗传工程 生物信息学 基因组学等 浙江大学 遗传学第一章 48 田中（1967）将遗传学的发展划为8个阶段： • 1900~1909 形态遗传 morphogenetics stage • 1910~1919 细胞遗传 cytogenetics stage • 1920~1929 生理遗传 physiological genetics stage • 1930~1939 诱变遗传 induced mutation stage • 1940~1959 生化遗传 biochemical genetics stage • 1950~1959 群体遗传 population genetics stage • 1960~1969 微生物遗传 microbial genetics stage • 1970~ 分子遗传 molecular genetics stage 与遗传学有关的新学科（90s) ： 分子数量遗传学、生物信息学、基因组学
8 浙江大学 遗传学第一章 43 * 分子遗传学的许多成就是来自对原核生物的研究， 70年代开始在此基础上开展对真核生物的研究。 * 细菌质粒、噬菌体、限制性核酸内切酶、人工分离 和合成基因取得进展，1973年成功实现DNA的体外 重组 Î 人类开始进入按照需要设计并能动改造物种 和创造新物种的新时代。 浙江大学 遗传学第一章 44 在分子遗传学中已成功： ★ 人工分离基因； ★ 人工合成基因； ★ 人工转移基因； ★ 克隆技术应用。 1997 2003 2000 1998 2000 浙江大学 遗传学第一章 45 目前：基因工程 ⇒ 定向改变遗传性状。 • 更自由和有效地改变生物性状； • 打破物种界限，克服远缘杂交困难； • 培育优良动、植物新品种； • 治疗人类的一些遗传性疾病。 转基因 发光鱼 浙江大学 遗传学第一章 46 遗传学发展： • 整体水平 Î 细胞水平 Î 分子水平； • 宏观 Î 微观； • 染色体 Î 基因； • 逐步深入到研究遗传物质结构和功能。 浙江大学 遗传学第一章 47 现代遗传学已发展出30多个分支： 细胞遗传学 数量遗传学 生统遗传学 发育遗传学 进化遗传学 微生物遗传学 辐射遗传学 医学遗传学 分子遗传学 遗传工程 生物信息学 基因组学等 浙江大学 遗传学第一章 48 田中（1967）将遗传学的发展划为8个阶段： • 1900~1909 形态遗传 morphogenetics stage • 1910~1919 细胞遗传 cytogenetics stage • 1920~1929 生理遗传 physiological genetics stage • 1930~1939 诱变遗传 induced mutation stage • 1940~1959 生化遗传 biochemical genetics stage • 1950~1959 群体遗传 population genetics stage • 1960~1969 微生物遗传 microbial genetics stage • 1970~ 分子遗传 molecular genetics stage 与遗传学有关的新学科（90s) ： 分子数量遗传学、生物信息学、基因组学
9 浙江大学 遗传学第一章 49 第三节 遗传学在科学和 生产发展中的作用 浙江大学 遗传学第一章 50 1．科学发展上的作用： • 解释生物进化原因，阐明生物进化的遗传机理； • 遗传学表明高等和低等生物所表现遗传规律相同； • 分子遗传学的发展，进而认识生命本质(DNA、蛋白质)。 浙江大学 遗传学第一章 51 * 对农业科学起直接指导作用 （丰富和更新动植物育种新技术）； * 指导医学研究，提高健康水平。 2．在生产实践上： 浙江大学 遗传学第一章 52 3．遗传学仍在发展： ①.理论上和实践上仍有许多需要解决的问题； ②.广泛利用丰富的生物资源，提高育种效果。 浙江大学 遗传学第一章 53 理论扎实 技术领先 实用性强 学科交叉 4．当代遗传学特点： 浙江大学 遗传学第一章 54 遗传学是一门处于发展巅峰时期的学科。 目前遗传学前沿已从对原核生物的研究转向高等 真核生物，从对性状传递规律研究深入到基因的表达 及其调控的研究
9 浙江大学 遗传学第一章 49 第三节 遗传学在科学和 生产发展中的作用 浙江大学 遗传学第一章 50 1．科学发展上的作用： • 解释生物进化原因，阐明生物进化的遗传机理； • 遗传学表明高等和低等生物所表现遗传规律相同； • 分子遗传学的发展，进而认识生命本质(DNA、蛋白质)。 浙江大学 遗传学第一章 51 * 对农业科学起直接指导作用 （丰富和更新动植物育种新技术）； * 指导医学研究，提高健康水平。 2．在生产实践上： 浙江大学 遗传学第一章 52 3．遗传学仍在发展： ①.理论上和实践上仍有许多需要解决的问题； ②.广泛利用丰富的生物资源，提高育种效果。 浙江大学 遗传学第一章 53 理论扎实 技术领先 实用性强 学科交叉 4．当代遗传学特点： 浙江大学 遗传学第一章 54 遗传学是一门处于发展巅峰时期的学科。 目前遗传学前沿已从对原核生物的研究转向高等 真核生物，从对性状传递规律研究深入到基因的表达 及其调控的研究
10 浙江大学 遗传学第一章 55 ⑴. 1990年美国正式开始实施的《人类基因组作图及测序 计划》。 • 测定和分析人体基因组全部核苷酸排列次序 Î 揭示所 携带的全部遗传信息 Î 阐明遗传信息的表达规律及其 最终生物学效应。 • 对生物学和医学产生革命性 变革，是生物学中的最重大 事件和遗传学领域中一个跨 世纪宏伟计划。 浙江大学 遗传学第一章 56 • 人类基因组“工作框架图”在2000年 6月26日宣布完成绘制（历时10年）， 2003年4月14日美英日法德中等国的 科学家宣布完成人类基因组的测序 工作。 • 我国参与研究的第3号染色体，共计3000万个碱基对，约 占人类基因组全部序列1%（中科院遗传所人类基因组中 心杨焕明教授负责，1999年9月加入这一研究计划）。 浙江大学 遗传学第一章 57 ⑵. 其它动植物基因组计划： ①. 美国、英国国际植物基因研究中心等的研究 对象，已从模式植物拟南芥菜基因图谱入手 （2001年12月14日宣布绘制出拟南芥基因组的完整图谱）Î 逐渐扩大到玉米、小麦等主要农作物； ②. 欧洲八国科学家正在英国爱丁堡动物生理和遗传学研究所 进行中国梅山猪基因图谱的工作； ③. 美国农业部肉类动物研究中心也在 进行牲畜基因图谱工作。 浙江大学 遗传学第一章 58 ⑶. 预计基因组的结构及其功能研究，在相当一段时间内 都会是分子生物学、细胞生物学和分子遗传学共同注意 的问题，并开始形成一门新的遗传学分支――基因组学 （genomics）。 基因组学将取得突破性进展Î并带动生命科学其它 学科的研究取得重大进展。遗传学仍会占据未来生物学 的核心地位。 浙江大学 遗传学第一章 59 ⑷. 遗传学发展得益于生命科学的众多成就，以及物理学、 化学、数学和技术科学的渗透。 多学科与遗传学的相互交叉与渗透将更加密切 Î许多 崭新的科学概念 Î 涌现许多前沿领域。 如随着人类基因组计划的进展，出现一门新的学科 ――生物信息学（Bioinformatics）Î 处理、分析和解释 遗传信息。需有数学、逻辑学、计算机科学和分子遗传学、 生物化学等多学科科学家参加 Î 破译“遗传语言” Î 阐明 其生物学意义。 浙江大学 遗传学第一章 60 ⑸. 遗传学是一门基础学科。 基础研究的属性决定了它没有国界，某些重大科学 问题的解决往往需要多国甚至全球的广泛合作。 当代社会信息化的结果也导致基础研究的国际交流、 合作和竞争的十分活跃。 学术交流也已不仅是科学家之间交流信息的一种方式、 而已成为科研工作重要组成部分和取得突破性进展的重要 途径。 ∴ 广泛的国际合作已成为普遍的趋势
10 浙江大学 遗传学第一章 55 ⑴. 1990年美国正式开始实施的《人类基因组作图及测序 计划》。 • 测定和分析人体基因组全部核苷酸排列次序 Î 揭示所 携带的全部遗传信息 Î 阐明遗传信息的表达规律及其 最终生物学效应。 • 对生物学和医学产生革命性 变革，是生物学中的最重大 事件和遗传学领域中一个跨 世纪宏伟计划。 浙江大学 遗传学第一章 56 • 人类基因组“工作框架图”在2000年 6月26日宣布完成绘制（历时10年）， 2003年4月14日美英日法德中等国的 科学家宣布完成人类基因组的测序 工作。 • 我国参与研究的第3号染色体，共计3000万个碱基对，约 占人类基因组全部序列1%（中科院遗传所人类基因组中 心杨焕明教授负责，1999年9月加入这一研究计划）。 浙江大学 遗传学第一章 57 ⑵. 其它动植物基因组计划： ①. 美国、英国国际植物基因研究中心等的研究 对象，已从模式植物拟南芥菜基因图谱入手 （2001年12月14日宣布绘制出拟南芥基因组的完整图谱）Î 逐渐扩大到玉米、小麦等主要农作物； ②. 欧洲八国科学家正在英国爱丁堡动物生理和遗传学研究所 进行中国梅山猪基因图谱的工作； ③. 美国农业部肉类动物研究中心也在 进行牲畜基因图谱工作。 浙江大学 遗传学第一章 58 ⑶. 预计基因组的结构及其功能研究，在相当一段时间内 都会是分子生物学、细胞生物学和分子遗传学共同注意 的问题，并开始形成一门新的遗传学分支――基因组学 （genomics）。 基因组学将取得突破性进展Î并带动生命科学其它 学科的研究取得重大进展。遗传学仍会占据未来生物学 的核心地位。 浙江大学 遗传学第一章 59 ⑷. 遗传学发展得益于生命科学的众多成就，以及物理学、 化学、数学和技术科学的渗透。 多学科与遗传学的相互交叉与渗透将更加密切 Î许多 崭新的科学概念 Î 涌现许多前沿领域。 如随着人类基因组计划的进展，出现一门新的学科 ――生物信息学（Bioinformatics）Î 处理、分析和解释 遗传信息。需有数学、逻辑学、计算机科学和分子遗传学、 生物化学等多学科科学家参加 Î 破译“遗传语言” Î 阐明 其生物学意义。 浙江大学 遗传学第一章 60 ⑸. 遗传学是一门基础学科。 基础研究的属性决定了它没有国界，某些重大科学 问题的解决往往需要多国甚至全球的广泛合作。 当代社会信息化的结果也导致基础研究的国际交流、 合作和竞争的十分活跃。 学术交流也已不仅是科学家之间交流信息的一种方式、 而已成为科研工作重要组成部分和取得突破性进展的重要 途径。 ∴ 广泛的国际合作已成为普遍的趋势