遗传学第十二章遗传与发育课件

第十二章遗传与发育一、遗传与发育（一）槪念

发育是基因按照特定的时间与空间进行程序化表达的过程。研究基因对发育的调控作用的学科就是发育遗传学（developmentalgenetics）。特化决定（二）早期胚胎发育P3761、配子发育与受精

精卵形成、受精信号2、卵裂与囊胚形成除哺乳动物以外，多数动物合子基因组暂时不表达，即转录处于抑制状态。卵裂所需的物质主要来源于受精前储存在卵细胞质中的母源性分子，包括mRNA和蛋白质等，及其受精后的翻译产物。这些母源性物质能够支持受精卵发育到囊胚期（Blastocyst)。3、胚轴建立与图式形成

背腹轴(D-V)、前后轴(A-P)、左右轴。研究发育模式生物二、果蝇早期胚胎发育的遗传控制(一）概论◆果蝇的生活周期从受精卵开始经过5个不同阶段的成体前（pre-adult）发育,包括胚胎、三个幼虫期和蛹期,最终形成成虫。果蝇受精后3小时的胚胎发育

受精约30min后,受精卵中来自亲本配子的核融合，形成合子核。

合子核约每10min分裂一次，产生多核细胞，生成合胞体胚盘（syncytialblastoderm）

约10次分裂后（1h30min），产生约512个核，这些核往卵的外层迁移。

受精后约2.5h，卵的表面进行4次额外的核分裂，在后极（posteriorpole）组成的极细胞（polecell）成为种系细胞（germcells）的前体。

约3h后，核包裹在膜中，在胚胎表面形成单层细胞——细胞胚盘（cellularblastoderm）,约6000个体细胞。

约第12次分裂周期，细胞开始迁移，胚盘进入原肠胚生成（gastralation）期，并分化出外胚层（ectoderm）、中胚层（mesoderm）和内胚层（endoderm）。早期胚胎发育各时段的切片,荧光处为核DNA◆果蝇幼虫的成虫盘和成体结构对照1、母体效应基因（maternal-effectgenes)

母性效应基因编码转录因子、受体和调节翻译的蛋白，在卵子发生（oogenesis）中转录，产物由滋养层细胞合成并输送入卵母细胞中，由细胞骨架瞄定在细胞质的不同区域，沿前-后轴呈梯度（gradient）分布。

母性效应基因产物的梯度起始胚胎发育,突变研究指出，调节果蝇发育的母性效应基因约40个。如：bicoid,nanos.◆A-P轴前端由bicoidmRNA及其表达产物的梯度决定◆A-P轴的后端由nanos基因的作用决定2、分节基因

分节基因决定体节的形成。主要包括:裂隙基因（gapgene），成对规则基因（pair-rulegene）,体节极性基因(segmentpolarity).裂隙基因（gapgene）的表达结果

成对规则基因（pair-rulegene）的表达使胚胎中段前后轴形成7个区带。体节极性基因(segmentpolarity)的表达使胚胎中段前后轴进一步形成14个区带。

胚胎体节的划分确定后，同源异形基因负责确定每个体节的特征结构。若发生突变，会使一个体节上长出另一个体节的特征结构，如Pb基因的突变使触须变成腿和UbX突变成四翅果蝇。

同源异形基因的结构特点：具有同源异形框。有多个启动子和转录起始点。有多个内含子。同源异形基因之间的相互排斥。

哺乳类中的同源异形基因复合体称为Hox基因簇，与果蝇中的同源异形基因有同源性。成体有两种性别：雌雄同体（hermaphrodities）为12，XX，产生卵子和精子；雄体为11，XO

雌雄同体的C.elegans有959个体细胞.C．elegans基因组全序列已测定，由9.7×104kb组成,2n=12。单倍体基因组含有约15000个基因。C.elegans的胚胎发育中,最早的胚胎分裂是不对称的,第一次有丝分裂产生大的AB和小的P1子细胞,28细胞期开始原肠形成

P1-P4为接受了种系颗粒（germlinegranules）的性细胞系的前体细胞。

早期卵裂期间，不对称分裂产生一个“分化的”子细胞,称为奠基者细胞（foundercells），以AB.MS.E.C和D表示,和一个干细胞（P1-P4细胞系）

进一步的细胞分裂最终产生雌雄同体的959个体细胞。（二）细胞谱系示意图（lineagediagram）表明每个体细胞的生活史

雌雄同体的C.elegans的完整的细胞谱系（三）卵孔（vulva）形成的遗传分析1、C.elegans的生殖系统2、卵孔的发育方式：细胞通过信号分子来改变其它细胞基因组基因的表达活性，来影响靶细胞的发育命运，最终产生细胞结构和功能的分化。卵孔的决定大致分为三个阶段：（1）锚定细胞的决定由二龄幼虫期Z1.ppp和Z4.aaa两个细胞相互作用，其中Z1.ppp分化为生殖腺锚定细胞

(AC)。此过程中，Lin-12基因起着决定作用。（2）AC与6个Pn.p细胞相互作用确定初级卵孔细胞和次级卵孔细胞的形成。

在锚定细胞（anchorcell,AC）中,lin-3被激活,分泌一种与脊椎动物的表皮生长因子相似的Lin-3蛋白,作为信号分子；前体细胞则表达由let-23基因编码的细胞表面受体Let-23蛋白。Lin-3与Let-23连接，扳动前体细胞p5p,p6p和p7p形成初级卵孔细胞或次级卵孔细胞。

其中P6.p与AC最近，接受的信号最强，P6.p中的vul基因被激活，最终分化为初级卵孔细胞。P5.p和P7.p接受信号相对较少，而分化发育为次级卵孔细胞。（3）真皮细胞的形成

P3.p,P4.p,P8.p与AC距离远，没有接受到信号分子，细胞中muv基因表达，导致发育为环绕卵孔的真皮细胞.