第七章 生物发育的分子遗传学.ppt

1、第七章生物发育的分子遗传学：1。分化与发育的分子遗传学理论；2.果蝇胚胎发育的分子遗传学；3.高等植物花发育的分子遗传学；发展：有机体从生命到成熟的变化是生物有机体自我构建和自我组织的过程。对于多细胞生物来说，发育是一系列从单细胞受精卵到成体的有序发育和变化。分化：在个体发育过程中，细胞的后代在形态、结构和功能上是不同的，这就是细胞分化。分化与发育的本质：基因选择性表达的结果，即基因表达调控的结果。1.分化与发育的分子遗传学理论，影响发育的因素1。遗传是生物发育和分化的基础，发育是一个有序的变化过程，遗传信息按照特定的发育时间表达，并与内外环境相互作用。2.细胞质可以直接引导和控制细胞的分化方

2、向(伞状嫁接实验)。细胞质包含保留在母核中的遗传信息，母核在细胞发育和分化的启动中起重要作用。3.细胞核的遗传信息在发育中仍然占主导地位。4.生物个体的发展与个体生活的环境条件密切相关。环境中的许多生物和非生物因素可以调节相关基因的表达并影响个体发育。1.德赖斯克-摩根分化理论细胞质的不均匀分裂导致细胞质遗传信息激活不同细胞中相应的基因。从而激活和表达不同细胞的不同基因。(基因从抑制到激活)；2.在Caplan-Ordahl分化理论的发展过程中，一些基因逐渐被抑制，使得不同的细胞出现不同的决策状态。3。基因组程序化活动模型(李振纲-吴秋英)在细胞分裂中，染色体的活性影响着其上的基因组的活性，而

3、基因组的活性又受激素等因素的影响。二是果蝇胚胎发育的分子遗传学，个体小，生命周期快，容易繁殖；果蝇巨大的多线染色体适合遗传分析和基因定位；基因和发育领域的模型生物。果蝇的卵、胚胎、幼虫和成虫都有明确的前-后轴(A-P轴)和背-腹轴(D-V轴)。幼虫从前到后分为三个解剖区域，分别称为头前节、头节、3个胸节、8个腹节和1个尾节。1.果蝇的解剖结构、gap基因、成对控制基因和体节极性基因产物可以调节同源结构域基因的表达，并最终决定每个体节的命运。母体基因、血红蛋白梯度基因、gap基因、成对控制基因、体细胞极性基因、同源基因和母体基因的表达改变驼背梯度基因的表达，构建A-P轴和D-V轴，并重新激活ga

4、p基因2。果蝇形态发生相关基因的表达序列，母体基因：受精卵细胞质中的基因产物。视乳头轴由三种母体基因控制：头部：生物类，胸部和腹部：纳米，尾部：躯干；dv轴决定的相关基因：SPATZL、TOLL、DORSAL、DPP、gap基因：受母体基因(如bcd和nos基因)调控，在胚胎的某个区域表达，是第一批转录在合子核Gap基因、配对规则基因和体节极性基因中的基因，这些基因的表达是胚胎分割的最早标志之一，它们沿前后轴形成斑马纹分布，将胚胎分成预定的体节。成对控制基因：可分为初级成对常规基因和次级成对常规基因。Gap基因表达产物激活间隔片段原基中一级成对规则基因的表达，一级成对规则基因调节二级成对规则基

5、因的表达，从而将gap基因的广泛表达范围分为7个垂直于前后轴的区域。此后，其他与体节形成相关的基因开始表达。偶跳过(eve)、fushi tarazu(ftz)、Gaint(gt)、krppel(Kr)和Knirps(kni)的表达使胚胎沿AP轴区域化，并构建体细胞分化的轮廓。体细胞极化基因：由成对的控制基因控制，它能在每个体节中保持一些重复结构，如节间边界，并将成对的规则基因表达区分成14个转录带。雕刻的、无翼的等。在合子胚中，母体效应基因、间隙基因、成对规则基因和其他基因产物相互作用，决定体细胞转化后体细胞的命运。基因产物包括扩散分子、受体、转录因子和其他类型。它是决定类体节和体节边界的关

6、键基因，并受成对控制基因的调控。en的表达模式，高浓度的eve或ftz激活en基因，不表达eve和ftz的区域表达wn，En和Wn之间的相互作用维持两者的表达，从而巩固体节的边界，建立副体节的边界。同源域(homologous domain)基因，它们具有相似的基因序列并且彼此同源，但是可以控制或调节不同性状的发育。功能：由成对的正常基因和间隙基因及其相互作用控制，在胚胎体节的划分确定后，负责确定每个体节的特征结构。大多数同源异态基因分布在果蝇3号染色体的两段中。天线脚复合体(天线-C)段(5)和双胸复合体(Bx-C)段(3)。同构基因：控制个体发育模式、组织和器官形成的一类基因。同构：器官的

7、形态与正常相同，但生长位置完全不同。超双胸基因：缺失可以将第三胸段的平衡杆变成一对翅膀，导致果蝇长成两对翅膀。铅(鼻足)基因：突变失活可将果蝇嘴唇的触角转化为腿；Antp(触角足)基因：显性突变可使头上的触角变成腿，而隐性突变使胸段的腿变成触角；植物花发育的分子遗传学是一个从营养生长到生殖生长的过程。适当的营养(c/n)；合适的光周期；适当的时间(通过童年)；适当的温度(春化)；必要的刺激等。1.花形成的生理学，boss等，2004，plant cell，koorneef等，1998，2，花发育的分子调控，cor surfer and coupler，2006，Jeb，ft，TSF和soc1在花发育中的作用，以及开花刺激信号的传递。CC:管胞SE:筛管IM:花序分生组织FM:花分生组织，花结构发育的ABC/ABCE模型，花器官决定基因可根据它们影响的器官分为三类。甲类基因的突变影响萼片和花瓣。B类基因的突变影响花瓣和雄蕊。丙类基因的突变影响雄蕊和心皮。所有这三种类型的基因都是同源基因，可以转录成蛋白质。这些基因编