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1、大家好,1,第四章 孟德尔遗传的拓展,基因型和表型之间并不是一对一的关系基因的作用要受到环境的影响基因型 + 环境 = 表型环境 外环境：个体和细胞外部的信息 内环境：细胞内生理生化条件;基因间相互 作用或基因组遗传背景的影响。,2,藏报春（Primula sincnsis） 在20时花为红色，在30C时花为白色。 喜马拉雅白化兔 25C时在体温较低的部分，的毛都是黑色的， 其余部分全为白色。但在30C以上的环境里长出 的毛全为白色。,3,4,Temperature may alter the activity of enzymes so that they function normally
2、 at one temperature but are nonfunctional at another. An example is fur color in Himalayan rabbits.a.These white rabbits develop darker fur on the cooler parts of their bodies (ears, nose and paws).Since all body cells have the same genotype, this fur pattern might result from environmental influenc
3、es. This was tested by raising Himalayan rabbits under different temperature conditions:Rabbits reared above 30C were entirely white.ii. Rabbits raised at 25C had the typical Himalayan phenotype.iii. Rabbits raised at 25C with part of the body experimentally cooled to below 25C, had a dark spot on t
4、he experimentally cooled part.,5,外部环境 红色花 淡黄色 光充足低温： 红色花 光不足温暖： 淡黄色 光充足温暖： 粉红色 金鱼草有红色花和淡黄色花 两种不同的品系,6,第一节 环境的影响和基因的表型效应,各种性状特点也必须在一定的环境条件之下才能实现；环境条件不同也可使性状发生差异，正象基因型不同可造成性状差异。反应规范(reaction norm)（描述基因、环境和表型三者的关系）遗传型对环境反应的幅度。某一基因型在各种环境条件下所能显示出来的全部表型。基因型决定着个体对这种或那种环境条件的反应。,7,环境的影响和基因的表型效应,环境条件的作用与基因的作用
5、有着重要区别： 外部环境条件都可以在一定范围内任意变动，但个体的基因型却在其亲代配子受精时就决定。 基因型是发育的内因，而环境条件是发育的外因，表型是发育的结果，是基因型与环境相互作用的结果。 基因型(内因) + 环境(外因) = 表型(结果),8,(一)外显率(penetrance) 某种基因型的个体在特定的环境中形成预期表型的比例，一般用百分率表示。,9,(二)表现度(expressivity): 杂合体在不同的遗传背景和环境因素的影响下，个体间的基因表达的变化程度。,10,表现度（expressivity） 外显率（penetrance）,11,（三）表型模拟(phenocopy)：环境
6、因素所诱导的表型类似于基因突变所产生的表型的现象,短肢畸形 孕妇在妊娠期服用一种“反应停”的安眠镇静药，使胎儿发育致畸，幼年期的表型类似Holt-Oram综合征的表型。该病是一组骨骼、肌肉及心血管畸形综合征，又名心肢综合征。临床表现为眼距增宽，拇指发育不全或缺如，有时呈三指节畸形，严重者桡骨、尺骨或肱骨缺如或发育不全。属于常染色体显性遗传。 影响形态发生过程的致畸剂或其他因子可使胚胎畸形，模拟某突变基因所致的突变型表型。,12,侏儒 先天性软骨发育不全 生长激素分泌不足 日本血吸虫病 营养不良等,13,第二节 显隐性关系的相对性,最基本的基因间的相互作用是同一基因座上等位基因间的相互作用。等位
7、基因间的相互作用主要表现为显、隐性和并显性关系。,14,一、完全显性（complete dominance） F1表现与亲本之一相同，而非双亲的中间型或者同时表现双亲的性状， F2呈现3:1的分离比。 二、不完全显性（incomplete dominance） 又称半显性 （semidominance） F1表现为双亲性状的中间型， F2呈现1:2:1的分离比。,15,P 红花白花 黑羽白羽 黑缟蚕白蚕 F1 粉红 灰羽 灰缟蚕 F2 红花 粉红 白花 黑羽 灰羽 白羽 黑蚕 灰缟 白蚕 1 ： 2： 1 1 ： 2 ： 1 1 ：2 ：1 柴茉莉花色 鸡的羽色 家蚕的体色 (a) (b) (
8、c) P 棕色白色 透明鱼 非透明鱼 F1 淡棕 半透明 F2 棕色 淡棕 白色 透明鱼 半透明 非透明 1 ： 2 ： 1 1 ： 2 ： 1 马的皮毛 金鱼身体的透明度 (d) (e) 不完全显性的遗传方式,16,三、并显性（ codominance ） F1同时表现双亲性状特征。MN血型遗传 M N ( LMLM ) ( LNLN ) ( LMLN ) MN MN M MN N 1 : 2 : 1,17,一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象叫做并显性遗传。,18,(四)镶嵌显性(mosaic dominance) F1在身体不同的部位同时表现双亲性状特征。,19,四、显隐性可
9、随所依据的标准而改变,20,21,五、环境条件对显隐性的影响,外部环境 红色花 淡黄色 光充足低温： 红色花 光不足温暖： 淡黄色 光充足温暖： 粉红色 金鱼草有红色花和 淡黄色花两种不同的品系,22,第三节 致死基因(lethal genes),指那些使生物体不能存活的等位基因。 致死作用可以发生在个体发育的各个时期。 出生后较晚才导致死亡的致死基因 ，称为亚致死或 半致死基因。 在1904年，法国遗传学家LCuenot在小鼠中发现黄色皮毛的品种不能真实遗传： 黄鼠黑鼠黄鼠2378，黑鼠2398 黄鼠黄鼠黄鼠2396，黑鼠1235,23,黄色 野鼠色 黄色 黄色 野鼠色 黄色 野鼠色 黄色
10、1/2 1/2 1/3 2/3 黄鼠AYa黄鼠AYa (1AYAY)：2AYa：1aa 死亡 黄鼠 黑鼠,24,致死基因的作用可以发生在不同的发育阶段 配子致死(gametic letha1)在配子期致死。 合子致死(zygotic lethal)在胚胎期或成体阶段致死。隐性致死基因（recessive lethal） 隐(或显)性基因在杂合时不影响个体的生活力，但在纯合状态有致死效应的基因叫隐性致死基因。,25,第四节 复等位基因(multiple alleles),复等位基因 在染色体同一座位上存在的两个以上的、决定同一单位性状的基因称为为复等位基因。 复等位现象 一个基因存在很多等位形式
11、的现象。,26,1.人类的ABO血型的遗传,人的ABO血型由IA, IB ,i 这3个复等位基因决定着红细胞表面抗原的特异性，但任何一个人不会同时具有这3个等位基因，而是只有其中任意两个而表现出一种特定的血型。ABO血型系统的4种表型及其可能的基因型如下： 血型表型 基因型 O ii A IAIA or IAi B IBIB or IBi AB IAIB,27,人类ABO系统血型表 血型表型 基因型 抗原 抗体 基因和产物 (在细胞膜上) (在血清中) A IAIA,Iai A （抗B） IA(9q34) N-乙酰 半乳糖转移酶 B IBIB,Ibi B （抗A) IB(9q34) 半乳糖转移
12、酶 AB IAIB AB - 二者兼有 O ii -（抗A抗B） i(9q34) 无相应产物,28,29,30,2.孟买 血型与H抗原,O B A O O AB 孟买型血型的谱系,31,O B A “O” H H hh O AB Hh Hh 孟买型血型的谱系,32,孟买 血型与H抗原,33,ABO血型的遗传基础,IA基因对H抗原修饰，产生A抗原，表现为A型；IB基因对H抗原修饰，产生B抗原，表现为B型；IAIB基因对H抗原修饰，产生AB抗原，表现为AB型;i基因不能对H抗原进行修饰， ii基因型表现为O型。H抗原的产生受另一对等位基因H/h的控制。,34,免疫遗传学研究得知，红细胞膜上的血型抗
13、原结构是一种糖蛋白分子镶嵌于双层脂质膜中。主干是由少数几种氨基酸组成的多肽，寡糖侧链通过羟基与主干联结。血型抗原的特异性不是取决于氨基酸多肽而是取决于寡糖侧链糖分子的组成。抗原糖链末端若由Gal(D半乳糖)和Gnac(N乙酰氨基葡糖胺)以1-3位联结则组成血型物质的I型前体物质(precursor)，以1-4位联结则为型前体。Fuc(L岩藻糖)与前体物的Gal以1-2位联结构成H物质，这便是O型血的抗原。A型抗原是在H物质基础上，GalNac(N乙酰基半乳糖胺)与Gal以1-3位联结而成。B型抗原则是以Gal取代了GalNac与H物质的Gal1-3位联结。,35,O型血父母生出B型血宝宝成谜
14、确系亲生骨肉,2007年10月，来自广西上林县的一对壮族夫妇在南宁市第三人民医院生下一男性宝宝。欣喜之余他们发现，宝宝的血型报告是B型，而夫妻两人的血型都是O型。广西一对壮族夫妇的血型均为O型，而他们新生宝宝的血型报告却显示B型，与血型遗传规律不符。 血型检验表明，除了宝宝父亲血型呈“O型”外，宝宝的祖父母与两个姑姑都是B型血。 中国免疫血液和遗传学专家吴国光教授带领南宁输血医学研究所科研人员，经过血型基因序列分析研究发现，宝宝父亲的O型血型只是一个假相，实际上是一类奇异的B型血。他有来自父母亲的B型血缘，但这个B型血不能现身出来，在常规检查中找不到它，因为帮助它生成的两个H基因是一种失去功能
15、的特异的H基因。 研究者分析发现，宝宝的祖父母都是B型血型，又各自带有一个这类特异H血型基因，宝宝父亲凑巧“捡到”父母双方的H特异基因，在两个无法生成B型的特异H基因的共同作用下，宝宝父亲呈现O型血的假相。这样，他与真正O型血的妻子生下B型血宝宝。而宝宝和他的祖父母由于各自只有一个特异H基因，所以不影响他们的B型血的出现。,36,四、Rh血型与母子间不相容,ABO和Rh血型是与人类输血关系最为密切的两个血型系统 Rh血型Rh是恒河猴（Rhesus Macacus）外文名称的头两个字母。兰德斯坦纳等科学家在1940年做动物实验时，发现恒河猴和多数人体内的红细胞上存在Rh血型的抗原物质，故而命名的
16、。 Rh血型系统的抗原与分型 Rh血型系统是红细胞血型中最复杂的一个系统。已发现40多种Rh抗原(也称Rh因子)，与临床关系密切的是D、C、E、c、e 5种。,37,从理论上推断，有3对等位基因，即C/c、D/d及E/e，控制着D、 C、 E、c、e 5种抗原，不存在d抗原。 有无D抗原决定红细胞属于Rh阳性还是阴性 Rh抗原是由两个紧密连锁的基因RHD和RHCE控制的， RHD决定D抗原， RHCE决定了CE、Ce、cE、ce四种复合抗原。单条染色体上的基因组合有8种： CDE、CDe、 CdE、Cde、 cDE、 cdE、 cDe、 cde 这8种等位基因组合在人群中并不是均等分布，汉族9
17、7.36%是Cde/ cDE，即Rh阳性血型。（白人Rh阴性约为15%）,38,Rh血型的特点及其临床意义与ABO系统不同，人的血清中不存在抗Rh的天然抗体，只有当Rh阴性者在接受Rh阳性的血液后，才会通过体液性免疫产生抗Rh的免疫性抗体，输血后24个月血清中抗Rh抗体的水平达高峰。 Rh阴性女性与Rh阳性男性结婚，并且他们的第一个孩子是Rh阳性，如果再怀第二胎，可能导致胎儿死亡或出现新生儿溶血症。 这就是母婴间Rh血型不相容现象(incompatiblity),39,五、自交不亲和,烟草自交不育，已知至少有15个自交不亲和相关基因，它们是S1S2S3S15，组成一个复等基因系。 S1S2 S
18、1S3 S1S2 S2S3 S1S2 ，S2S3 ，S1S3 S1S2 ，S2S3 ，S1S3 柱头的基因型决定接受花粉的基因型,40,第五节 非等位基因间的相互作用,两对基因是自由组合的，这并不意味着它们在作用上是没有关系的。在这些自由组合的基因中，有些基因影响着同一器官的形状和色泽，从而在它们之间出现了各种形式的相互作用。 基因互作(gene interaction): 几对基因相互作用影响一个单位性状发育的遗传现象。 多数情况下，遗传分析可以检测出主要基因间复杂的相互作用。 非等位基因相互作用的典型结果是孟德尔比率被修饰。,41,香豌豆(Lathyrusodoratus)杂交试验,P 红
19、花品种白花品种A 红花品种白花品种B 红花 红花 P 白花品种A 白花品种B F1 红花 F2 红花 白花 9 7,42,一 、互补作用(complementary effect),当两对基因中都有显性基因存在时个体表现为一种性状，当两对基因中只有一对基因显性或两对基因均为纯合隐性时，个体表现为另一种性状，这种基因互作类型称为互补作用，孟德尔比率被饰为 9：7。互补基因(complementary gene)发生互补作用的基因。,43,1、香豌豆花色遗传,P 红花品种白花品种A 红花品种白花品种B 红花 红花 P 白花品种A 白花品种B F1 红花 F2 红花 白花 9 7,44,P 白花品种
20、A 白花品种B CCrr ccRR F1 红花 CcRr F2 红花 白花 白花 白花 9C_R_ 3C_rr 3ccR_ 1ccrr,45,人类，某些聋人之间婚配生下的小孩全部为先天耳聋，有些聋人夫妇的所有子女都听力正常。 根据家系分析，人听力由2对等位基因控制，其中只要有一对基因为隐性纯合aaBB或AAbb，个体就表现耳聋。如果上述两种基因型的聋人结婚，子代就会全部正常，因为显性基因A和B相互补充，使耳聋的缺陷完全得到克服。,46,2、鸡冠形状的遗传,在家鸡中有4种能够稳定遗传的冠形；如采航鸡的单片冠，温多德鸡的玫瑰冠；布拉马鸡中的豆冠等。遗传分析证明: 玫瑰冠与单冠是一对基因决定的，玫瑰
21、冠为显性，单冠为隐性。 豆冠与单冠的关系又是由另一对不同的基因决定的，单冠仍为隐性。,47,48,P 玫瑰冠 豌豆冠 F1 胡桃冠 F2 胡桃冠 玫瑰冠 豌豆冠 单冠 9 3 3 1 P 玫瑰冠(RRpp) 豌豆冠(rrPP) F1 胡桃冠 (RrPp) F2 胡桃冠(R_P_) 玫瑰冠 (R_pp) 豌豆冠(rrP_) 单冠(rrpp) 9 3 3 1,49,三、 积加作用,积加作用是指两种显性基因同时存在时产生一种性状，单独存在时，分别表现相似的性状。 例如，南瓜有不同的果形，圆球形对扁盘形为隐性，长圆形对圆球形为隐性。如果用两种不同基因型的圆球形品种杂交，F1产生扁盘形， F2出现三种果
22、形：9/16扁盘形，6/16圆球形，1/16长圆形。,50,从以上分析可知，两对基因都是隐性时，形成长圆形，只有显性基因A或B存在时，形成圆球形，A和B同时存在时，则形成扁盘形。,51,四、 重叠作用,重叠作用是指两对基因互作时，对表现型产生相同的影响，F2产生151的比例。这类表现相同作用的基因，称为重叠基因。 例：将荠菜三角形蒴果与卵圆形蒴果植株杂交，F1全是三角形蒴果。 F2分离为 15/16三角形蒴果1/16卵圆形蒴果。（图）,52,由于每一对显性基因都具有使蒴果表现为三角形的相同作用。如果只有隐性基因，即表现为卵型蒴果，所以F2出现151的比例。,53,五、 抑制作用(inhibit
23、ing effect),抑制作用 是指一对基因本身不表现性状,但当其处于显性纯合或杂合状态时，却能够使另一对显性基因不能起作用。抑制基因(inhibiting gene) 表现有抑制作用的基因。一对基因本身不表现性状，但当其处于显性纯合或杂合状态时，却能够使另一对显性基因不能起作用，这种基因称为抑制基因。 抑制作用使孟德尔比率被修饰为13:3,54,（一）、家蚕茧色的遗传,家蚕有结黄茧的，有结白茧的，这也是品种特征之一。 P 黄茧（中国） 白茧（欧洲） F1 白茧 F2 白茧 黄茧 13 3 P 黄茧（iiYY） 白茧（IIyy） F1 白茧（IiYy） F2 白茧（I_Y_） 白茧 （I_y
24、y） 黄茧（iiYy） 白茧 （iiyy） 9 3 3 1,55,（二）、水稻叶色的遗传,水稻(Oryza sativa)中，Pr基因为显性紫色基因，pr为隐性绿色基因，当绿叶(IIPrPr)水稻与绿叶(iiprpr)水稻杂交，F1表现为绿叶，F2中出现绿叶和紫叶两种类型，比例为13：3。 P 绿叶 绿叶 F1 绿叶 F2 绿叶 紫叶 13 3 P 绿叶(IIPrPr) 绿叶 (iiprpr) F1 绿叶 (IiPrpr) F2 绿叶(I_Pr_) 绿叶(I_prpr) 绿叶 (iiprpr) 紫叶(iiPr_) 9 3 1 3,56,（三）鸡羽毛颜色的遗传,白羽毛莱杭鸡（）和温德鸡（）杂交。
25、F1代全为白羽毛，F2群体出现13/16白羽毛和3/16有色羽毛。（图）,57,基因C控制有色羽毛，I基因为抑制基因，当I存在时，C不能起作用；I_C_基因型是白羽毛。I_cc和iicc也都是白羽毛，只有I基因不存在时C基因才决定有色羽毛。F2代白羽毛与有色羽毛的比例为13:3。,58,五、上位作用（epistatic effect）,一对基因影响了另一对非等位显性基因的效应，这种非等位基因间的相互作用方式称为上位性（epitasis）。两对基因同时控制一个单位性状发育，其中一对基因对另一对基因的表现具有遮盖作用，这种基因互作类型称为上位作用。,59,上位性与显性相似，因为这两者都是一个基因掩
26、盖了另一 基因的表达。区别: 显性 是一对等位基因中一个基因掩盖另一个基因的作用 上位效应 是非等位基因间的掩盖作用 掩盖者称为上位基因(epistatic gene)，也称为异位显性。 被掩盖的称为下位基因(hypostatic gene) 显性上位起遮盖作用的是显性基因，称为显性上位作用.隐性上位起遮盖作用的是隐性基因，称为隐性上位作用。,60,1、隐性上位(recessive epistasis),表现特点：当上位基因处于隐性纯合状态时，下位基因的作用不能表现出来，而当上位基因处于显性纯合或杂合状态时，下位基因的作用才能表现出来。 隐性上位作用使孟德尔比率被修饰为9：3：4,61,家兔毛
27、色遗传,P 灰色 白色 F1 灰色 F2 灰色 黑色 白色 9 3 4 P 灰色(CCGG) 白色(ccgg) F1 灰色(CcGg) F2 灰色(C_G_) 黑色(C_gg) 白色(ccG_)白色(ccgg) 9 3 3 1,62,用真实遗传的黑色家鼠和白化家鼠杂交，F1全是黑色家鼠。F2代群体出现9/16黑色：3/16淡黄色：4/16白化。,63,老鼠皮毛颜色遗传,P 棕色 白色 F1 黑色 F2 黑色 棕色 白色 9 3 4 P 棕色(CCbb) 白色(ccBB) F1 黑色(CcBb) F2 黑色(C_B_) 棕色(C_bb) 白色(ccB_) 白色(ccbb) 9 3 3 1 控制老
28、鼠皮毛颜色的基因中，c基因属于隐性上位基因，B为黑色皮毛基因，b为棕色皮毛基因。,64,2、显性上位,表现特征：当上位基因处于显性纯合或杂合状态时，下位基因的作用都不能表现出来，只有当上位基因处于隐性纯合状态时，下位基因的作用才能表现出来。 显性上位作用使孟德尔比率被修饰为12:3:1,65,燕麦颖色遗传,P 黑颖 黄颖 F1 黑颖 F2 黑颖 黄颖 白颖 12 3 1P 黑颖(BByy) 黄颖(bbYY) F1 黑颖(BbYy) F2 黑颖(B_Y_) 黑颖(B_yy) 黄颖(bbY_) 白颖(bbyy) 9 3 3 1,66,西葫芦瓜皮颜色遗传用白皮和绿皮杂交，F1产生白皮西葫芦，F2代
29、白皮:黄皮:绿皮=12:3:1,67,西葫芦瓜皮颜色遗传,68,四、 多因一效和一因多效,一因多效：亦称基因的多效性，一个基因可影响若干性状。 例如 人类成骨不全显性遗传病，一个座位上的基因发生改变，使患者可以同时有多发性骨折、蓝色巩膜和耳聋等3种不同的病症。当然由于表现度的差异，也可能只有其中一种或两种临床表现。,69,一因多效,有一种翻毛鸡，羽毛是反卷的，翻毛鸡与正常鸡交配，F1代是轻度翻毛，子二代是1/4翻毛，2/4轻度翻毛，1/4正常，由此可以初步看出，翻毛鸡与正常鸡是由一对基因的差别造成的，且翻毛对非翻毛是不完全显性；另外，F1与正常的非翻毛鸡回交，子代得1/2轻度翻毛，1/2正常，
30、这更支持一对基因的解释。但翻毛鸡与正常鸡在许多性状上存在差别，如下表所示。,70,这些性状的起因都是因为这一对基因的差异鸡毛的翻与不翻，从而影响到鸡的体温、代谢、心跳等。,71,这样由于一对基因的差异而引起许多性状的变化，在生物界是非常普遍的。例如，果蝇的残翅基因不仅使翅膀大大缩小，而且也使平衡棍的第三节大为缩小，使某些刚毛竖起和生殖器官的某些部分改变形状，甚至影响到它的寿命和幼虫的生活力等等。产生一因多效的原因是因为生物体发育中的各种生理生化过程都是相互联系、相互制约的，基因控制通过生理生化过程而影响性状。,72,多因一效,性状的多基因决定：一个性状发育受许多不同基因影响的现象称作多因一效。
31、因为生物体发育中各种生理生化过程都是相互联系、相互制约的。基因通过生理生化过程而影响性状，所以基因的作用也必然是相互联系和相互制约的。由此可见，一个基因必然影响若干性状，只不过程度不同罢了；而一个性状发育也必然受到许多不同基因影响。,73,生物体内基因作用的表达是一个非常复杂的生化反应过程，除了上述简单的基因间相互作用外，实际上许多性状是由超过两对基因的相互作用产生的。 如在玉米中： A1和a1决定花青素的有无 A2和a2决定花有素的有元 C和c决定糊粉层颜色的有无 R和r决定糊粉层颜色的有无 当A1_A2_C_R_四个显性基因都存在时，胚乳是红色的；这时当另一显性基因Pr存在时，胚乳紫色。所
32、以可以说胚乳的紫色和红色是由Pr和pr这对等位基因决定的。 但这有个条件，即在A1，A2，C，R四个显性基因存在的条件下，Pr_才显示出紫色，prpr红色，否则即使Pr存在，它不会显示紫色，也不会显示红色，而是无色的。,74,在鸡中，鸡腿有毛（F）显性于无毛（f），白色羽毛（I）显性于黑色（i）： 现有一腿上有毛、白色、玫瑰冠的鸡与另一无毛、白色、胡桃冠鸡杂交，产生2只有毛、白色、玫瑰冠鸡，4只光滑、白色、胡桃冠的鸡，3只有毛、黑色、豆状冠的鸡，1只光滑、黑色、单冠鸡，则亲本基因型是什么。,75,两个绿色种子的植物品系，定为X，Y。各自与一纯合的黄色种子的植物杂交，在每个杂交组合中，F1都是黄
33、色，再自花授粉产生F2代，每个组合的F2代分离如下： X：产生的F2代 27黄：37绿 Y：产生的F2代，27黄：21绿 请写出每一交配中二个绿色亲本和黄色植株的基因型。,76,分析 F1的表型说明，决定黄色的等位基因对决定绿色的等位基因呈显性。 F2的结果符合有若干对自由组合的基因的假设，当这些基因中有任何一对是纯合隐性时，产生绿色表型。 黄色和绿色的频率计算如下：,77,在鸡中，鸡腿有毛（F）显性于无毛（f），白色羽毛（I）显性于黑色（i）： 现有一腿上有毛、白色、玫瑰冠的鸡与另一无毛、白色、胡桃冠鸡杂交，产生2只有毛、白色、玫瑰冠鸡，4只光滑、白色、胡桃冠的鸡，3只有毛、黑色、豆状冠的鸡，1只光滑、黑色、单冠鸡，则亲本基因型是什么。,78,
