孟德尔遗传.2.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四节 基因的作用与环境因素的相互关系,一、,基因型和表现型基因表达的变异,二、,等位基因间的相互作用,三、,非等位基因间的相互作用,一、,遗传和环境,基因,是指生物体遗传组成的总和,是性状得以表现的内在物质基础.,表型,是指生物表现出来的所有性状的总和,是基因型和内外环境条件相互作用的表现.,环境,(内外环境):外界条件和内部条件,即基因之间相互作用.,表现型=基因型+环境,例1,水毛茛,（,Ranunculus,aguatilis,）,藏报春,（,Primula,sincnsis,）,在,20,时花为红色，在,30C,时花为白色。,喜马拉雅白化兔,25C,同一环境条件下，基因型不同可产生不同的表型；,同一基因型个体在不同条件下也可发育成不同的表型。,例,2.,太阳红玉米,太阳红玉米基因与环境相互作用的关系,条件：太阳,条件：无太阳,表型：红色,表型：绿色,结论：红色显性，绿色隐性,结论：绿色显性，红色隐性,说明环境的变化可引起表型的变化，甚至可使基因的,显隐性关系也发生变化,。,表型模写（,Phenocopies,),外显率（,Penetrance,）,表现度（,Expressivity）,相 关 概 念,1,表现度,（,expressivity）,指某一特定的基因型在不同个体间的表现程度。,人类成骨不全(,osteogenesis,inperfecta,),人类的短食指,人类成骨不全患者的家系图,短指畸形（,Brachydactyly,）,人类的白斑病,某一基因型个体显示的预期表型在该基因型群体中所占的百分数。,由于修饰基因的存在，或者外界因素的影响，使有关基因的预期性状没有表达出来。,黑腹果蝇隐性间断翅脉基因,玉米形成叶绿素的基因型,2,外显率,（,penetrancc,）,隔代遗传,人类颅面骨发育不全,3,表型模写,（,Phenocopy,）,环境改变所引起的表型改变,有时与由另一种基因引起的表型变化很相似。,环境变化的影响产生的表型,，并不会传至下一代,。,侏儒,先天性软骨发育不全,生长激素分泌不足,日本血吸虫病,营养不良等,4,表现度、外显率、表型模写的关系,都是指同一种基因型受环境条件的影响的表现，都在一定程度上反映了基因型、环境对表型的影响；,人类多指（趾）遗传,玉米形成叶绿素的基因型,黑暗条件下,AA,和,Aa,型植株的表型与,aa,型植株相同,多指畸形（,Polydactyly,）,5,性状的多基因决定（多因一效）,玉米,胚乳颜色的遗传,。,基因,A,基因,C,基因,R,基因,P,酶 酶 酶 酶,前体,花青素原 花青素 花红素 紫色素,紫色胚乳植株的基因型必须是：,A_C_R_ Pr_,，红色胚乳的植株的基因型必须是：,A_C_R_prpr,。,因此说,等位基因,Pr,和,pr,决定紫色和红色只是一种简单化了的说法,。,我们说某对基因决定某一性状，是在其他基因都相同的情况下才成立的，其实,个性状受到若干个基因的控制，是一个非常复杂的过程，即,多因一效,。,6,基因的多效性（一因多效）,一个基因可以影响到若干性状，这就叫一因多效或叫基因的多效性(,pleiotropism,)。,前面讲的人类成骨不全显性遗传病,翻毛鸡,二、,等位基因间的相互作用,完全显性(,complete,dominace,),共显性(,codominance,),镶嵌显性(,Mosaic,dominace,),致死基因（,lethal genes）,复等位基因(,Multiple Alleles),不完全显性(,incomplete,dominace,),F1,表现双亲性状之一,而不是双亲的中间类型,或同时表现双亲的性状,.,1、完全显性,：,2、不完全显性,（,incomplete dominance）,紫茉莉的花色遗传,杂合体的表型介于显性纯合体与隐性纯合体之间,人的天然卷发遗传,P,红花,白花 黑羽,白羽 黑缟蚕,白蚕,F,1,粉红 灰羽 灰缟蚕,F,2,红花 粉红 白花 黑羽 灰羽 白羽 黑蚕 灰缟 白蚕,1,：,2,：,1 1,：,2,：,1 1,：,2,：,1,柴茉莉花色 鸡的羽色 家蚕的体色,(a)(b)(c),P,棕色,白色 透明鱼,非透明鱼,F,1,淡棕 半透明,F,2,棕色 淡棕 白色 透明鱼 半透明 非透明,1,：,2,：,1 1,：,2,：,1,马的皮毛 金鱼身体的透明度,(d)(e),图 不完全显性的遗传方式,双亲的性状在后代的同一个体不同部位分别表示出显性,3、镶嵌显性（,mosaic dominance,）,例：异色瓢虫的遗传,黑缘型（,SAuSAu,）,均色型（,SESE）,SAuSE,（,前缘后缘均黑）,例如：,异色瓢虫,鞘翅,的遗传,S,Au,S,Au,S,E,S,E,（黑缘型）（均色型）,S,Au,S,E,（新类型）,S,Au,S,Au,S,Au,S,E,S,E,S,E,1,：,2,：,1,4、并显性（,codominace,）,、,共显性,人的,AB,血型遗传,I,A,，I,B,基因能同时产生两种酶，而形成两种不同的抗原，所以表现,AB,血型。,MN,血型,LN，LM,基因是决定抗原的基因,5、,超显性,杂种优势,显隐性关系的相对性,(1)显隐性可随所依据的标准而改变.,(2)环境的影响.,显隐性关系的相对性,(1)显隐性可,随所依据的标准而改变.,例1：豌豆豆粒,例2：人类镰形细胞贫血症,豌豆种子外形,眼观 圆粒种子 皱缩粒种子,显微镜 淀粉粒持水力 淀粉粒持水力弱，,观察 强,发育完善,发育不完善表现,结构饱满 皱缩,眼观,F,1,（,圆粒）,显微镜 淀粉粒发育为中间型，外形是近圆粒,人类镰形细胞贫血症,从临床角度看：,Hbs,对,HbA,为隐性；,从镰形细胞的有无来看,Hbs,为显性；,从分子水平上看，,Hb,A,和,Hb,S,呈共显性。,显隐性关系的相对性,显隐性关系的相对性,(2)环境的影响.,A,性别：杂合体绵羊角的遗传,B,年龄：石竹中,白色花 暗红色花 ,F1,最初是纯白的，以后慢慢变为暗红色。,C,阳光，温度：,曼陀罗 紫茎绿茎,F1,高温,紫色完全显性;低温,光照较弱,淡紫色,表现不完全显性；,D,营养,:,人半乳糖症,5、致死基因,黄色皮毛的小鼠品种不能真实遗传,小鼠(,Mus,musculus,),杂交实验结果如下：,黄鼠,黑鼠,黄 2378：黑 2398,黄鼠,黄鼠,黄 2396：黑,l 235,发现：在黄鼠黄鼠的子代中，每窝小鼠比,黄鼠黑鼠少,1/4,左右。,推测：黄鼠,A,Y,a,黄鼠,A,Y,a,1A,Y,A,Y,：2A,Y,a ：1aa,死亡 黄鼠 黑鼠,曼岛猫（,Manx cat,）,隐性致死基因：,致死基因在杂和状态下不影响个体的生活力，但在纯和状态下却表现致死效应。,白化苗基因,镰刀形细胞贫血症,显性致死基因：,在杂和状态表现致死效应的基因。,亨廷顿氏病,6、复等位现象,复等位基因（,multiple alleles,）：,在群体中,同源染色体的相同位点上,可以存在两个以上的等位基因,遗传学上把这种等位基因称为复等位基因。,复等位现象（,multiple,allelism,）：,一个基因存在很多等位形式。,说明,：,（1）瓢虫的鞘翅色斑,瓢虫鞘翅色斑基因至少19个。,（2）ABO,血型.,（3）孟买型与,H,抗原.,O,B,H h H h,A,“,O”,H H,hh,O,AB,Hh,Hh,抗原形成的途径和相关的基因,A,抗原（,H-,I,A,-,）,A,型,前体,H,抗原,B,抗原（,H-,I,B,-,）,B,型,hh,H,抗原（,H-,ii,）,O,型,前体未变,无,ABH,抗原 孟买型,(,hh,-),O,型,H,基因,I,A,I,B,ii,（4）,Rh,血型与母子间不相容.,Rh,血型,:,根据个体红细胞表面的一种特殊的,粘多糖,（,Rh,抗原,）的有无分阳性（,Rh,+,）、阴性（,Rh,-,）。,RR、Rr,Rh,+,rr,Rh,-,血型不相容,输血；,新生儿溶血；,家畜的母子间血型不相容,母体产生的抗体,胎儿产生的抗原,Rh,阴性母亲怀有,Rh,阳性胎儿时,发生新生儿溶血的机制,一定数量等位基因构成基因型的数目,等位基因 基因型种类 纯合子种类杂合子种类,1 1 1 0,2 3 2 1,3 6 3 3,4 10 4 6,5 15 5 10,n,n(n+1)/2,n n(n-1)/2,(5)自交不亲和,烟草自交不育,烟草自交不育,孢子体不育,三、,非等位基因间的相互作用,基因互作,互补效应,积加作用,重叠作用,显性上位作用,隐性上位作用,抑制作用,1.基因互作,不同对的基因相互作用，出现了新的性状，这就叫基因互作。,F2,产生,9,3,31,的比例,鸡冠的形状,F2,产生,9,3,31,的比例,2,互补效应(,complement effect),互补作用是指两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合状态时，共同决定一种性状的发育；当只有一对基因是显性，或两对基因都是隐性时，则表现为另一种性状。,F2,产生,97,的比例,发生互补作用的基因称为互补基因。,香豌豆花色,香豌豆花色,假定品种,A,有隐性基因,pp,，,品种,B,有隐性基因,cc,，,所以品种,A,的基因型应该是,CCpp,，,品种,B,的基因型应该是,ccPP,。,P,紫花,白花,CCPP,ccpp,F,1,紫,CcPp,互交,F,2,紫花 白花,C_P_,(,C_pp,ccP,_,ccpp,),9 :7,图,香碗豆,花色的互补效应,C P,无色 无色的 紫色素,色素元 中间产物,图 互补效应的生化机制,3,积加作用,（,additive effect,）,积加作用是指两种显性基因同时存在时产生一种性状，单独存在时，分别表现相似的性状。,F2,产生,96,：,1,的比例,南瓜有不同的果形，,两对基因都是隐性时，形成,长圆形,；,只有显性基因,A,或,B,存在时，形成,圆球形,；,A,和,B,同时存在时，则形成,扁盘形,。,扁形,长形,AABB,aabb,扁形,AaBb,互交,扁形 球型 长形,9,A_B_ 3A_bb 3aaB_ 1,aabb,9 :6 :1,4,重叠作用,（,duplicate effect,）,重叠作用是指不同对基因互作时，对表现型产生相同的影响，,F2,产生,151,的比例。,这类表现相同作用的基因，称为重叠基因。,荠菜三角形蒴果与卵圆形蒴果植株杂交，,F1,全是三角形蒴果。,F2,分离为,15/16,三角形蒴果,1/16,卵形蒴果。（图）,F1,全是三角形蒴果。,F2,分离为,15/16三角形蒴果,1/16卵形蒴果。,P,三角形,筒形,AABB,aabb,F,1,三角形,AaBb,F,2,三角形 三角形 三角形 筒形,(,A_B_,A_bb,aaB,_,),aabb,15 :1,5,显性上位作用,（,epistatic,dominance,）,上位作用,是指：两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用，而且其中一对基因对另一对基因的表现有,遮盖作用,，这种情况称为,上位性,，后者被前者所遮盖，称为,下位性.,起遮盖作用的基因如果是显性基因，称为,显性上位基因,。,F2,产生,12:3:1,的比例,西葫芦的皮色,用白皮和绿皮杂交，,F1,产生白皮西葫芦，,F2,代 白皮,:,黄皮,:,绿皮=12,:3:1,P,白色,绿色,白色,黄色,WWYY,wwyy,WWyy,wwYY,F,1,白色,WwYy,互交,F,2,白色 白色 黄色 绿色,(,W_P_,W_yy,),wwY,_,wwyy,12 :3 :1,图,西葫芦皮色,的显性上位效应,6,隐性上位作用,隐性上位作用,是指：在两对互作的基因中，其中一对隐性基因对另一对基因起上位性作用。,F2,产生,9:3:4,的比例,例：用真实遗传的黑色家鼠和白化家鼠杂交，,F1,全是黑色家鼠。,F2,代群体出现,9/16黑色：3/16淡黄色：4/16白化。,P,黑色,白化,BBCC,bbcc,F,1,黑色,BbCc,F,2,黑色 棕色 白化 白化,B_C_,B_cc,(,bbC,_,bbcc,),9 :3 :4,图,小鼠,毛色的隐性上位效应,B C,无色 棕色的,色素元 中间产物 黑色素,图 隐性上位效应的生化机制,7,抑制作用,（,inhibiting effect,）,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。,F2,比例为,13:3,例如：白羽毛莱杭鸡（,）和温德鸡（,）杂交。,F1,代全为白羽毛，,F2,群体出现13/16白羽毛和3/16有色羽毛。,基因,C,控制有色羽毛,，,I,基因为抑制基因，当,I,存在时，,C,不能起作用；,I_C_,、,I_cc,和,iicc,都是白羽毛，只有,I,基因不存在时,C,基因才决定有色羽毛,（,iiC,_,）,。,基因作用方式,9,A_B_,3,A_bb,3,aaB,_,1,aabb,表型比例,1,基因互作,2,互补效应,3,积加作用,4,重叠作用,5,显性上位,6,隐性上位,7,抑制作用,9:3:3:1,9:7,9:6:1,15:1,12:3:1,9:3:4,13:3,9,3,3,1,9,9,15,12,12,9,1,7,6,1,1,3,1,3,4,3,总结：非等位基因间相互作用的方式,在基因互作中，,当两对非等位基因决定同一性状时，由于基因间的各种相互作用，使孟德尔比例发生了,修饰,，,表现型的比例有所改变，,而基因型的比例仍然和独立分配是一致的，这种颗粒式遗传,(,Particulate inheritance,),就是孟德尔遗传定律的精髓，也是现代遗传学发展的指导思想。,这是孟德尔遗传比例的深化和发展。,基因互作的两种情况：,1),基因内互作：指同一位点上等位基因的相互作用，为显性或不完全显性和隐性。,2),基因间互作：指不同位点非等位基因相互作用共同控制一个性状，如上位性和下位性或抑制等。,虎皮鹦鹉,一,.,绿色,白色 兰色,黄色,AABB,aabb,A,A,bb,aaBB,绿色,AaBb,互交,绿色 兰色 黄色 白色,A_B_,A_bb,aaB,_,aabb,9 :3 :3 :1,G,无色素元 兰色,绿色,无色素元 黄色,Y,生化机制,P,黄花,白花,KKdd,kkDD,F,1,白花,KkDd,F,2,白花 黄花 白花 白花,K_D_,K_dd,kkD,_,kkdd,9,：,3,：,3,：,1,(,白花：黄花,=,13:3,),图,报春花,属花色的遗传,D,抑制,K,白色色素 黄色锦葵色素,图,抑制效应的生化机制,