第四章 基因的作用及其与

基因的作用及其与环境的关系第四章一、教学目的1、深刻理解环境影响和基因的表型效应2、深刻理解致死基因，复等位基因3、了解非等位基因间的相互作用二、教学重点1、表现度、外显率、显隐性关系的相对性2、复等位基因三、教学难点1、表现度和外显率2、互补基因，修饰基因、上位基因孟德尔两大遗传定律，讲的都是生物的一个基因决定生物的一种性状，但是基因和表现之间远远不是一对一的关系。也就是说，某一基因的存在，不一定总有某一表型的出现。在自然界不仅环境条件可以改变基因的表型效应，而且基因与基因间的相互关系也影响着表现效应。基因型是生物性状发育的内因,而环境条件是生物性状发育的外因,表现型则是基因型与环境条件相互作用的结果.第一节环境的影响和基因的表型效应一、多因一效1、多因一效：指多个基因控制一种性状的表现。2、例子:：①在玉米中，叶绿素的形成至少与50多因一效现象广泛存在于动物、植物和人类(人的身高、肤色等)。二、一因多效1、一因多效：指一个基因能够影响多个性状的表现。2、例子：①控制豌豆红花的基因C，C还能影响到叶腋的红色斑点，种皮的颜色等。多个非等位的显性基因有关，其中任何一个显性基因发生变化，都会阻碍叶绿素的形成。②在果蝇中，正常翅膀的形成，至少与43个非等位基因有关。②翻毛鸡的翻毛基因(F)，可以使鸡毛上翻，还可使鸡体温降低，心脏、脾脏扩大，代谢作用增强，食量加大，生殖力降低等。三、基因表达的变异——表现度和外显率1、表现度①、概念：某一基因在不同的生物个体中所表现的程度(基因表现)。②、A例：人的成骨不全是一种显性遗传病，也就说这种病是由显性基因控制，杂合体患者可以同时有多发性骨折、蓝色巩膜和耳聋等症状；但也可只有其中一种或两种表现。所以这个基因的表现度很不一致。B例：C例：2、外显率①、外显率：某一基因在群体中得以表现的百分率。②、例子A：某个显性基因的效应总是表达出来，外显率是100%，如豌豆红花、籽粒饱满、黄色的基因等。B：黑腹果蝇中，隐性间断翅脉基因i的外显率不全，只有90%，也就是说在100个ii基因型的个体中，只有90个表现间断翅脉，其余10个不表现间断翅脉（野生型）。四、显隐性关系的相对性前面讲的豌豆7对相对性状的遗传，显性杂合体与显性纯合体在性状的表现上完全相同，称为完全显性。但在以后的实验中，发现有些显性现象是不完全的或者显隐性关系可随所依据的标准而改变。1、不完全显性①不完全显性：F1代表现出双亲性状的中间类型。②例子：A、紫茉莉花色遗传B、×2、镶嵌显性①镶嵌显性：等位基因的作用，在杂合体的某一部位上都得到了表现。②例子：瓢虫鞘翅色斑的遗传3、并显性（共显性或等显性或无显性）①并显性：等位基因所控制的性状，同时在F1的个体上显现出来。②例子：A、人类镰刀型贫血病P红细胞碟形(SS)x红细胞镰刀形(ss)F1(Ss)红细胞碟形和镰刀形B、人的MN血型的遗传也是一个典型的共显性例子4、显隐性可随所依据的标准而更改所谓显隐性，是看所依据标准而定的。标准不同，显隐性关系就改变了。如豌豆籽粒：A、从外形看：饱满对皱缩是完全显性；B、从淀粉形状和数目看：却是不完全显性。5、环境对显隐性的影响显隐性关系可以受生物内外环境的影响，如年龄、性别、健康和营养。例如：在奶牛中，毛红褐色与红色是一对相对性状，杂种牛的毛色与性别有关，雄牛是红褐色，雌牛是红色。这个例子说明，基因的表达与内环境有关。五、表型描写1、表型描写：环境改变所引起的表型改变，有时与某基因引起的表型变化很相似。2、例子：果蝇常见的类型，即野生型的长翅，突变型是残翅，长翅对残翅是显性。残翅果蝇在幼虫期用高温处理，个体成熟后翅膀会接近野生型，但这个果蝇的基因型并没有发生改变。这个例子说明，用高温处理残翅个体，可使突变型个体的翅膀描写野生型的翅膀。第二节致死基因致死基因：能使生物个体致死的基因。一、隐性致死基因1907年，遗传学家发现在小鼠中，除灰色外，还有黑色和黄色的两个品种，黑鼠能真实遗传，而黄鼠不能真实遗传，其杂交实验的结果如下：A．黑鼠×黑鼠→黑鼠B．黄鼠×黑鼠→黄鼠2387，黑鼠2398C．黄鼠×黄鼠→黄鼠2396，黑鼠1235从上面各组合交配看来，黑鼠为纯合体、黄鼠是杂合体；黄色对黑色，黄色为显性性状，黑色为隐性性状：黄鼠与黄鼠交配，子代的分离比应该是3:1，为什么是2:1呢？遗传学家研究发现：黄鼠与黄鼠杂交，每窝小鼠数总比其它鼠杂交每窝小鼠数，大约少1/4左右。检查原因是有一部分受精卵发育到胚胎期时就死亡了。那就是说，黄鼠基因AV影响两个性状：毛皮颜色和小鼠的生存能力。AV在体色上有显性效应，对黑色基因A是显性，所以杂合体AVA的表型是黄鼠。但黄色基因AV在致死作用方面有隐性效应，因为纯合体(AVAV)时，引起了胚胎死亡。二、显性致死基因1、显性致死基因：基因在杂合状态下就有致死效应。2、例子：人的神经胶症基因，就是显性致死基因。在人体只要有一个神经胶症基因的存在，即可引起皮肤畸形生长，多发性肿瘤，严重智力缺陷等。最后导致未成年个体的死亡。第三节复等位现象在生物界，大多数基因只存在2种等位形式，但也有一些基因存在很多等位形式。如瓢虫的鞘翅色斑基因就存在3种等位形式：SE.SAu.S；再如决定人的ABO血型基因也存在3种等位形式：IA、IB、i。也就是说，复等位基因在生物界是存在的。复等位基因:一个基因座位包括两个以上的等位基因，称为“复等位基因”。对于一个二倍体个体来讲，它只能含有复等位基因中的两个成员，要么两个成员相同，要么两个成员不同。一、人类的ABO血型1、特点：人类的ABO血型系统由IA、IB、I这3个基因决定，它们为复等位基因。IA、IB对I都为显性、IA、IB为并显性，它们能组成6种基因型，4种表现型，红细胞表面有抗原、血清中有抗体。如下表：表现型基因型红细胞表面抗原血清中A型IAIA、IAiA抗B抗体ßB型IBIB、IBiB抗A抗体aAB型IAIBA、B无O型II无抗B抗体ß抗A抗体a2、输血：①、同种血型可相互输血。②、O型血是万能输血者，③、AB型血是万能受血者。3、血型遗传二、Rh血型与母子间不相容人类Rh血型也是一种独立的血型系统。1、特点：中国人大多数是Rh阳性(RR、Rr),极少数是Rh阴性(rr)。2、Rh溶血机理Rh阴性个体在一般情况下，不含对抗Rh阳性的抗体，但有两种情况可以产生对抗Rh阳性抗体。一是Rh阴性的人反复接受Rh阳性血液，可能产生抗体，以后再输Rh阳性血液时，就会发生溶血；二是Rh阴性母亲抗原阴性：没抗原表面有阳性：红血型RhRhhchRhRR怀了Rh阳性的胎儿，在以后分娩时，阳性胎儿的红细胞进入母体血液循环，母体有可能产生对抗Rh阳性细胞的抗体。在怀第二胎为Rh阳性时，母体的抗体进入胎儿血循环，就可导致胎儿红细胞破坏，引起胎儿死亡。三、家畜母子间血型不相容在马、驴和猪中，由于母畜与胎畜间的血型不相容，偶而也出现新生畜溶血症。母马和公驴杂交，新生骡溶血的发病率可高达30%以上，而母马的抗体不是通过胎盘流向胎儿，而是直接进入初奶，造成幼畜溶血死亡。四、自交不亲和多数高等植物是♀♂同株，很多低等动物是♀♂同体，它们能同时产生两性配子。有些能进行自花授粉或同体授精产生下一代，但也有一些是自交不育的。如海鞘和烟草等。就烟草来讲，已知至少有15个自交不亲和基因，它们是S1、S2、S3……S15构成了一组复等位基因系列，相互之间没有显隐性关系。自交不亲和的机理是：花柱能阻止与子房中卵子相同基因型花粉粒的萌发，从而阻止了授精。如：P♀S1S2×♂S1S2♀S1S2×♂S1S3注：S基因在花柱中发生作用的时间较迟，在蕾期（花未开时）自交是可以成功的，所以自交系可用蕾期自花授粉来维持。第四节非等位基因间的相互作用前面讲的两对基因的自由组合，并不意味着它们在作用上没有任何关系。在自由组合的基因中，有些基因共同影响着生物的同一性状，这就是基因相互作用的问题。一、互补基因：1、互补基因：不同对的两个基因相互作用，出现了新性状，这两个基因叫互补基因。2、例子：①鸡冠遗传：P玫瑰冠×豌豆冠RRpp↓rrPPF1胡桃冠RrPp↓（自交）F2胡桃冠玫瑰冠豌豆冠单冠9R－P－：3R－pp：3wwP－：1rrpp在这个例子中，P与R互补，形成了胡桃冠；p与r互补，形成了单冠。所以，P与R，p与r为互补基因。R:决定玫瑰冠P:决定豌豆冠R与P有互补作用r与p有互补作用二、修饰基因1、修饰基因：有些基因可影响其他基因的表型效应，这些基因称为修饰基因。2、例子（抑制基因）它基因表型效应。抑制基因：完全抑制其因表型效应。限制基因：减弱其它基因表型效应。强化基因：强化其它基修饰基因P（欧洲）白茧蚕×黄茧蚕（中国）IIyy↓iiYYF1白茧IiYy↓（自交）F2白茧白茧黄茧白茧9I-Y-3I-yy3iiY-1iiyy白：黄＝13:3上例可以看出，抑制基因I的存在，可以抑制黄茧基因Y的作用，那么I称为抑制基因或修饰基因。Y决定黄色，yy决定白色I抑制Y的作用三、上位效应1、概念：某对等位基因的表现，受到另一对非等位基因的影响，随着后者的不同而不同，这种现象称上位效应。2、隐性上位：在两对互作的基因中，如果其中一对隐性基因能对另一对基因起上位作用，就称之为隐性上位作用。显性上位效应隐性上位效应上位效应例子：家兔毛色的遗传P灰色×白色CCGG↓ccggF1灰色CcGg↓（自交）F2灰色黑色白色白色９Ｃ-G-3C-gg3ccG-ccgg灰色：黑色：白色＝9:3:4①、有色（灰、黑）与无色（白色）是一对相对性状，由C与c控制。②、灰色与黑色是一对相对性状，由G与g控制。在这个例子中，我们可以明显看出cc这对基因有隐性上位作用。3、显性上位：两个显性基因同时存在时，一个显性基因的作用遮盖了另一个显性基因的作用，从而表现前一个显性基因控制的性状。例子：燕麦外颖颜色的遗传例子：燕麦外颖颜色的遗传P黑颖×黄颖BByy↓bbYYF1黑颖BbYy↓F2黑颖黑颖黄颖白颖９B-Y-3B-yy3bbY-1bbyy黑颖:黄颖:白颖＝12:3:1这个例子可以明显看出，B这个显性基因有显性上位作用。Y决定黄颖yy决定白颖B控制黑颖，并有显性上位作用