性状基因与环境.ppt

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1、第四节基因的作用与环境因素的相互作用,一、基因的作用与环境的关系 二、孟德尔定律的扩展,实现孟德尔分离比的条件,1、F1形成两种配子的数目相等，且生活力相同；2、F1两种配子的结合机会相等；3、各种基因型个体的存活力相等；4、显隐性是完全的。,一、基因的作用与环境的关系,5、直感现象和遗传印记现象,1、基因与环境在表型决定中的作用,2、性状的多基因决定,3、基因的多效性,4、基因表现的差异,一、基因与环境在表型决定中的作用,表型的范围：形态、生理、生化 表型 基因型 环境,举例：玉米白化苗的形成,遗传因素：叶绿素形成基因A和a，A对a显性 环境因素：阳光 光照条件：AA或Aa 绿色幼苗 aa

2、白化幼苗 黑暗条件：AA或Aa 白化幼苗 aa 白化幼苗,反应规范（reaction norm）：基因型在决定个体表型的可能性或许可范围。,环境的改变可能会影响到表型的改变，如果环境改变所引起的表型改变与由某基因引起的表型变化相似，就叫做表型模写（Phenocopy）。模写的表型性状是不能遗传的。,表型模写举例 用高温处理残翅果蝇的幼虫，幼虫羽化成成虫后，翅膀接近于野生型，但其基因型仍然为突变型，遗传方式不变。,表型模写(phenocopy),2、性状的多基因决定（多基因效应）,A B C a b c d.x,3、基因的多效性,基因多效现象（pleiotropism）：单一基因具有多方面效应的

3、现象,P 翻毛鸡 正常鸡 F1 轻度翻毛 F2 1翻毛 2 轻度翻毛 1正常,翻毛鸡的遗传（单基因遗传）,翻毛鸡与正常鸡差别：体温低（散热多），心跳快，心脏大，出现形变，脾脏大，食量大，消化、消化腺、排泄器官都发生变化，生殖力下降。,4、基因表达的差异 表现度与外显率,表现度（expressivity）：有些基因的表达是一致的，有些基因的表型效应在不同个体间存在差别，这种个体间基因表达的变化程度称为表现度。导致这种差别的原因可能是环境的变动，或其他基因的影响，或尚不知晓的原因。如人的软骨不全是由一显性基因决定的，但是这种基因的杂合体有可能同时得多发性骨折、蓝色巩膜和耳聋等症状，或得其中的部分症

4、状。,图 一个成骨不全患者的家系图,外显率（penetrance）：某一基因型个体显示预期表型的比例。如在黑腹果蝇中，隐性的间断翅脉基因i的外显率只有90，即90的ii基因型个体有间断翅脉，而10的个体是野生型，但它们的遗传组成仍然都是ii。,外显率是指一个基因效应的表达或不表达，而不管表达的程度如何；而表现度则适用于描述基因表达的程度，其不同等级往往形成一个从极端的表现过渡到“无外显”的连续系列。,二、孟德尔定律的扩展,1、等位基因间的相互作用2、非等位基因间的相互作用,1、基因互作(interaction of genes)：基因在决定生物性状表现时，所表现出来的相互作用。,一、基因互作及

5、其类型,2、基因互作的层次,基因内互作(intragenic interaction)：等位基因间互作。一对等位基因在决定一个性状时表现出来的相互关系：完全显性、不完全显性、共显性等。基因间互作(intergenic interaction)：非等位基因间互作。多对非等位基因在共同决定一个单位性状时所表现出来的相互关系。,1、等位基因间的相互作用,（1）完全显性,（2）不完全显性 紫茉莉花花色的遗传,P 红色花 白色花 F1 粉红色 F2 1 红色 2 粉红色 1 白色,不完全显性：金鱼草的花,（3）镶嵌显性,（4）并显性,并显性：等位基因的两个成员在杂合体中都表现出来的现象称为并显性。,如血

6、型的遗传 血型：红血细胞上的不同抗原，称为不同的血型。血型系统：如MN血型系统、ABO血型系统、Rh血型系统等。,MN血型系统：,红细胞上有抗原：M抗原和N抗原 单基因决定，基因为 LM和 LN。,ABO血型系统,血型类型：A、B、AB、O。分子基础：抗原A和抗原B。控制血型的基因：IA、IB、IO，其中：IA、IB为并显性，相对于IO为显性，,复等位基因：具有两个以上等位基因形式的基因称为复等位基因，复等位基因的作用相互类似，它们影响同一器官的形状和性质。即同一基因的多种不同形式。,ABO血型的遗传,问题1：丈夫的血型为AB型，妻子的血型为O型，问其子女可能为O型吗？,孟买型（bombay

7、phenotype),1952 年在孟买发现的，无B、A、H、抗原,ABO血型的遗传与生化,The ABO gene is located on chromosome 9(9q34.1),Gal：D-半乳糖Fuc：L-岩藻糖Nacgal：N-乙酰基半乳糖苷,IA A抗原少量H抗原 H IB 前体 H抗原 B抗原少量H抗原 i H抗原 抗原形成的途径和相关的基因,hh,人群中一般为HH基因型,孟买型,O B H h H h A“O”H H h h O AB H h H h 孟买型血型的谱系,IB i,（5）致死基因,老鼠皮毛颜色：黄色黑色，单基因决定。杂交实验结果：杂交1：黑鼠黑鼠 黑鼠 杂交2

8、：黄鼠黄鼠 2 黄鼠：1黑鼠（每窝胎数较野生型少1/4）杂交3：黄鼠黑鼠 1 黄鼠：1黑鼠,分析：1、黑鼠可真实遗传，黄鼠不能真实遗传 2、杂交3为测交比，说明黄鼠为杂合体原因：黄色基因对黑色基因为显性，黄色基因同时为隐性致死基因。,致死 基因：刺鼠皮毛颜色,设：黄色基因为Ay，黑色基因为a,F1 1 AyAy 2 Aya 1 aa 死亡 黄鼠 黑鼠,P 黄鼠 黄鼠 Aya Aya,2、非等位基因的相互作用,基因互作：比率 9：3：3：1，但产生新性状 例如鸡冠的遗传：,玫瑰冠,豌豆冠,两对基因决定,RRpp玫瑰冠,rrPP豌豆冠,RrPp胡桃冠,9R_P_ 3R_pp 3rrP_ 1rrpp

9、,单冠,胡桃冠,玫瑰冠,豌豆冠,P与R互作,（1）互补作用,1）举例 香豌豆花色的遗传：白花、红花,P 白花A 红花 F1 红花 F2 红花 白花 3 1,白花B 红花 红花 红花 白花 3 1,白花A与白花B都为隐性单基因遗传,2）杂交与分析,有分离现象，说明白花A与白花B为不同品种，它们的基因型不同。新的分离比。不能用单基因解释。,P 白花A 红花 F1 红花 F2 红花 白花 3 1,白花B 红花 红花 红花 白花 3 1,白花A与白花B为不同基因差异引起,2）分析,CC r r,cc RR,设红花：CC RR,P 白花A 白花B CCr r ccRR F1 红花 CcRr F2 9 C

10、R 3 Cr r 3 ccR 1 ccr r,9 红花 7 白花,3）生理机制,花色的分子基础：花色素。花红素的形成为一系列生化过程。其中任何一个步骤出现异常，就会影响花红素的正常形成。,C基因与R基因有互补作用，只有两者同时存在时才能形成花红素。,互补基因：如果不同对的两个基因在功能上具有互补作用，其相互作用时会出现新的性状，这两个具有互补作用的基因称为互补基因。,（2）上位效应,上位效应：某对等位基因的表现会受到另一对非等位基因的影响，并随着后者的不同而不同，这种现象称为上位效应。,上位类型：隐性上位、显性上位,（2.1）隐性上位,由隐性基因抑制另一对非等位基因的表型效应的现象。,P 灰色

11、 白色 F1 灰色 F2 灰色 黑色 白色 9 3 4,1）举例,家兔毛色的遗传,家兔毛色的遗传 灰色 白色 灰色 9 灰色 3 黑色 4 白色,12 有色 4无色,颜色的有无：有色-白色 有色：白色3：1 单基因遗传,有色类型中：灰色 黑色 灰色：黑色3：1。单基因遗传,家兔毛色的遗传 灰色 白色 灰色 9 灰色 3 黑色 4 白色,有色 4无色,颜色（色素）的有无：设色素基因为C，无色基因为c，则：有色个体基因型为C_（CC、cc）白色个体基因型为cc。,有色类型中：灰色基因为G，黑色基因为g，则：灰色个体基因型为G（GG、Gg）黑色个体基因型为gg。,C cc,G gg,2）遗传学分析：

12、,可见决定兔子毛色的基因有两对：C和c，G和g。,P 灰色 白色 CCGG cc gg F1 灰色 Cc Gg F2 9 灰色 3 黑色 4 白色 C-G-C-gg ccG-ccgg,3）生理机制,非等位基因的作用：C和c黑色素的形成 G和g黑色素在毛中的分布。,解释：黑色素分布首先要有色素的存在，cc个体不能产生黑色素，故不存在色素分布问题，G和g基因也就不可能发生作用，即Cc对Gg是上位。,ABO孟买型血型的遗传也属于这种情况,O型 B型“O”型 A型 O型 AB型,IH Ih IO IO IH Ih IO IB Ih Ih IO IB IH IH IA IO Ih Ih IO IO IH

13、 Ih IA IB,（2.2）显性上位,由显性基因抑制另一对非等位基因的表型效应的现象。,黑颖 黄颖黑颖 12 黑颖 3 黄颖 1 白颖,1）举例（燕麦颖片颜色的遗传）,燕麦颖片颜色的遗传 黑颖 黄颖 黑颖 12 黑颖 3 黄颖 1 白颖,以黑色为标准 黑色非黑色 黑色：非黑色3：1 单基因遗传,在非黑色类型中 黄色白色 黄色：白色3：1 单基因遗传,12黑色 4 非黑色,2）遗传学分析,燕麦颖片颜色的遗传 黑颖 黄颖 黑颖 12 黑颖 3 黄颖 1 白颖,黑色与非黑色 设：黑色基因为B，非黑色基因为b。则：黑色个体基因型为 B 非黑色个体基因型为 bb,在非黑色类型中 设：黄色基因为Y，白色

14、基因为y，则：黄色个体基因型为 Y 白色个体基因型为 yy,12黑色 4 非黑色,2）遗传学分析,B bb,Y yy,黑颖 黄颖 Bbyy bbYY 黑颖 BbYy 12 黑颖 3 黄颖 1 白颖 9 BY bb Y bb yy 3 Byy,3）生理机制,B和b黑色素的形成；Y和y黄色素的形成。,只要有B基因存在，不管有无Y或y，就表现为黑色。因为在有黑色素存在的情况下，黄色是显示不出的。在此例中，黑色基因掩盖了Y y基因的作用，表现为上位作用。,深色复盖浅色,B 白色色素 黑色 黑色 白色色素 黄色 Y 燕麦颖片颜色的遗传机制,+,（3）抑制作用（suppression effect）,抑制

15、作用是指在两对独立基因中，其中一对显性基因本身并不控制性状的表现，但对另一对基因的表现有抑制作用，称为抑制基因。例如：家蚕的茧色 报春花花色,P 黄花 白花 F1 白花 F2 白花 黄花 13 3 报春花属花色的遗传,P 黄花 白花 KK dd kk DD F1 白花 Kk Dd F2 白花 黄花 白花 白花 K_D_ K_dd kkD_ kkdd 9：3：3：1(白花：黄花=13:3)报春花属花色的遗传,D 抑制 K 白色色素 黄色锦葵色素 抑制效应的生化机制,D或 kk 时代谢过程受阻,积加作用(additive effect),1.积加作用的含义：当两种显性基因同时存在时产生一种性状；单独存在时，表现另一种相似的性状；而两对基因均为隐性纯合时表现第三种性状。2.例：南瓜(Cucurbita pepo)果形遗传。,南瓜(Cucurbita pepo)果形遗传,南瓜果形受A/a、B/b两对基因共同控制：P 圆球形(AAbb)圆球形(aaBB)F1 扁盘形(AaBb)F2 9 扁盘形(A_B_):6圆球形(3A_bb+3aaB_):1 长圆形(aabb),思考题：家蚕有结黄蚕和白蚕的。把结黄蚕的家蚕与结白蚕的家蚕杂交，子一代全是结白蚕的，让子一代白蚕相互杂交，得到子二代，在子二代中结白蚕的与结黄蚕的比例为13:3，试对这一实验结果进行遗传学分析？,