性状基因与环境

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

2、苗 aa 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

3、面效应的现象,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

4、中的部分症状,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

5、因互作及其类型,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,如血型

6、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 ph

7、enotype,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

8、黑鼠 杂交2： 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

9、_pp 3rrP_ 1rrpp,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

10、红花 CcRr F2 9 CR 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

11、应的现象,P 灰色 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

12、gg,C cc,G gg,2）遗传学分析,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 I

13、H IA IO Ih Ih IO IO IH 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

14、 bb,在非黑色类型中 设：黄色基因为Y，白色基因为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（s

15、uppression effect,抑制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