第一節遺傳變異和物種進化
一、遺傳和變異的基本概念遺傳和變異是一切生命物質的屬性，也是生物界廣泛存在的普遍現象。自然界中無論微生物、植物、動物以及人,都會產生類生類的現象。
俗話說：種瓜得瓜,種豆得豆，廣玉蘭種下去長出的總是廣玉蘭，一串紅種下去長出來的總是一串紅，這種子代與親代的相似表現，就稱作遺傳。在各類觀賞植物中，如梅花、菊花、月季、牡丹、杜鵑、山茶、海棠等等。都有許多不同的種和品種，其特性各不相同。這些特性也都是能夠遺傳的。生物正是因為具有遺傳特性，才保持了物種和品種的相對穩定性，使生物界次序井然，有條不紊。然而，遺傳並不意味著子代與親代完全相象，事實上子代與親代、子代與子代個體之間，總有不同程度的差異，同一母樹上采下的山玉蘭種子，同時播在同一塊地上，有的植株長的快，而有的植株卻長的慢，有的葉寬，有的葉窄。
從紫羅蘭同一些采下的種子，種下去其植株性狀多少都有些差異。就是同一品種的同一植株的樹木或花卉，有時也會出現異樣的枝條或花朵，這種子代與親代、子代與子代間差異的表現，就叫變異。生物的變異是多種多樣的，概括起來可分為遺傳的變異和不遺傳的變異，遺傳的變異是指變異發生後，能夠遺傳給後代。觀賞植物中的許多變種、變型和品種的變異，都屬於這類變異。如檜柏變為龍柏；綠色黃楊變為金心黃楊；梅變為照水梅、龍遊梅；單瓣牡丹變為重瓣牡丹；不香的仙客來變為香的仙客來；黃色菊花變為白色的菊花；一品紅變為一品粉、一品白；一串紅變為一串粉、一串紫；大花的三色堇和雛菊變為小花的三色堇和雛菊等等。這些變異發生後，都能夠在後代重新出現。主要原因是因為這類變異是由於有機體內的遺傳基礎發生了變化後引起的。在園林植物育種中要特別重視這類變異，因為它們是新品種選育和老品種退化的根源。不遺傳的變異是指生物在不同的環境條件下產生的變異。由於這類變異一般不涉及遺傳基礎的更動，所以，隻表現於當代而不遺傳給後代。
例如一個優良的大花型月季新品種，種在瘠薄的土壤裏，其花朵變小，色澤無光，枝葉纖瘦，與品種的原來性狀產生明顯的差異，這類變異通常是不會改變品種遺傳基礎的，所以，不會遺傳給下一代。當月季移植到肥沃的土壤上，加以良好的肥水栽培條件管理，月季必然又會恢複原來的優良性狀。遺傳的變異和不遺傳的變異的劃分隻是相對的。從整個植物的係統發育史上來看，我們就不難發現，人類的祖先由於長期對野生植物進行栽培，以一定的環境條件作長期的定向培育和選擇，植物也會由量變積累轉化為質變，不遺傳的變異也可以逐漸轉變為遺傳的變異。
二、遺傳、變異、選擇與物種進化
生物界廣泛存在著變異的因素和條件，使生物產生各種各樣的變異類型，不斷豐富生物的種類，為生物進化提供日益增多的物質基礎。但是，生物如果隻有變異而沒有遺傳，變異的類型就保存不下來,遺傳在生物進化中的作用，是把變異傳給後代，使變異類型能夠相對穩定，形成新的物種和品種。生物在自然界中的生存，並不是孤立的。它們既與各種自然環境因素發生著密切的聯係，又受到各種自然環境因素的製約。隨著地球的運動和地質變遷，自然界的各種環境因素也不斷地發生變化，諸如地質變更，氣候異常，生物興衰等自然條件的演變，以至使地球上的各種生物變異類型和物種，都要在這些變動著的自然環境因素麵前決定取舍。例如古生代許多高大的木本蕨類植物，目前都授予絕跡，代之興起的另一類植物卻得到生存和發展。如水杉、銀杏、紅杉、馬褂木、北美鵝掌揪,鵝耳等，都是第四紀冰期後幸存下來的植物。這種自然條件對生物的選擇，叫做自然選擇，其實質是生存鬥爭，即適者生存，不適者被淘汰。這是生物進化的重要因素之一。自從地球上人類的生存得到發展以後，更加快了生物進化的曆史進程。人類不但能幹預自然，而且可以通過各種生產科研活動能動地改造自然、利用自然。人們能夠有意識或無意識地對家養動物、栽培植物以及微生物進行選擇和保存，積累對人類有益的變異，使其成為新品種，這樣的選擇過程，就叫做人工選擇。例如，芽變的選擇，實生苗的選擇以及對雜種後代的選擇，都是人工選擇。
總之，生物的變異，遺傳和選擇的相互作用，是生物進化和新品種選育的三大要素。在這裏，變異是進化的物質基礎，遺傳與變異的矛盾運動是生物進化的動力，而選擇則在生物進化的過程中起著定向的主導作用。在物種進化的曆史長河中，變異是絕對的，遺傳隻是相對的，遺傳和變異的對立統一，既保持了物種的相對穩定性，又推動了物種不斷變化和發展。
第二節遺傳的細胞學基礎
細胞是生物體生命活動的基礎，自然界除了病毒一類最簡單的生物體外，無論是低等生物和高等生物，它們的有機體都是由細胞構成的。細胞不僅是生物體的基本結構單位，而且也是生命活動的機能單位和生殖單位。生物體隻有通過細胞的生長和繁殖，即通過細胞一係列的分裂，才能把遺傳物質傳遞給後代，表現出遺傳和變異，保持生命的連續性。因此，學習和研究生物的遺傳和變異，就得了解細胞的結構與功能。
一、細胞的結構與功能
（一）細胞膜：一個單細胞通常是由細胞膜、細胞質和細胞核三部分組成的。植物細胞與動物細胞略有不同，在細胞膜外圍還包裹一層由纖維素和果膠質組成的細胞壁，它是由細胞質分泌出來的非生命物質，對植物細胞及軀體起保護和支架作用（圖1-0.
（二）細胞質：細胞質是存在於細胞膜和細胞核之間的原生質，呈膠體狀態，在細胞質中，包含有液泡和各種細胞器。這是指細胞質內除了核以外的一些具有一定形態結構和功能的物質。其中有內質網、線粒體、質體、核糖體、中心體、高爾基體、溶酶體等。而有些細胞器隻是某類生物所特有的，例如中心體隻是動物，低等植物、一些蕨類及裸子植物中才有，其功能可能與細胞分裂有關質體和液泡隻是綠色植物才有。
現在的科學研究授予經肯定：線粒體、質體中的葉綠體。核糖體和內質網等細胞器，具有重要的遺傳功能。
（三）細胞核：每個細胞中都有一個細胞核，但在細菌、藍藻等低等生物中，核物質不和細胞質分開，看不到明顯的核結構，叫原核生物。而大多數生物細胞中，細胞核有一核膜與細胞質分開，可以看到明顯的核結構，叫做真核生物。真核生物中的細胞核一般呈圓形，由核膜、核液、核仁和染色質四部分組成。實驗證明,細胞核是遺傳物質聚集的主要場所。它對指導細胞發育和控製生物性狀遺傳起著主導作用。
（四）染色質和染色體：細胞分裂之前，核內有一種容易被堿性染料染色的纖細的網狀物質，稱為染色質。當細胞分裂時，呈現出一定數目的染色體。染色體主要由八和蛋白質組成，是核中重要而又穩定的物質。它具有特定的形態結構和自我複製能力，並參於細胞代謝活動，能出現連續而有規律的變化。遺傳學中一直把控製生物性狀的遺傳物質，叫做基因，如花卉的植株姿態、花型、花色、香味、花期。抗性等都是由基因控製的，而基因是按一定的順序在染色體上呈直線排列，因此，染色體是遺傳物質的主要載體。
二、染色體的形態構造
染色體的形態與結構：根據細胞學觀察，一個完整的染色體在外部形態上包括：縊痕和隨體等部分。位於主縊痕部位。由於絲點的位置不同，使染色體分成大致相等或長短不同的兩條臂。其形態有雙臂的V形，單臂的I形及臂不明顯的顆粒形等各種形狀。染色體臂的長度縊痕和變色體的形態與結構體的位置及特征都是相對恒定的；各個物種的染色體都有特定的形態特性：而且同一個物種所包含的染色體組中各染色體的形態特征也不同。染色體的結構有下列幾個部分：染色線：又叫染色絲，是染色體的基本結構，每一條染色體都有兩條染色絲相互盤繞成雙螺旋形。