第三節(jié) 基因互作與環(huán)境課件

第三節(jié)基因互作與環(huán)境

基因的相互作用及其與環(huán)境的關(guān)系第三節(jié)基因互作與環(huán)境一、等位基因間的相互作用1、不完全顯性指雜合體的表型介于兩純合親本之間的現(xiàn)象雜種F1表現(xiàn)：為兩個親本的中間類型或不同于兩個親本的新類型；F2則表現(xiàn)：父本類型、中間類型(新類型)和母本三種類型，呈1:2:1的比例。表現(xiàn)型和基因型的種類和比例相對應(yīng)，從表現(xiàn)型可推斷其基因型。第三節(jié)基因互作與環(huán)境例1紫茉莉的花色遺傳用紫茉莉紅花親本與白花親本雜交：雜種F1表現(xiàn)為雙親的中間類型，開粉紅色花；F2出現(xiàn)紅花、粉紅花和白花三種類型，呈1:2:1的比例。如果用R表示紅花基因，r表示白花基因，則紅花親本的基因型為RR，白花親本的基因型為rr，上述雜交過程可表示如圖。第三節(jié)基因互作與環(huán)境紫茉莉的花色遺傳第三節(jié)基因互作與環(huán)境例2安德魯西雞羽毛顏色遺傳黑羽雞(BB)與白羽雞(bb)雜交:雜種F1(Bb)表現(xiàn)為藍羽，F(xiàn)1自群交配得到的F2有三種類型，黑羽(BB)、藍羽(Bb)和白羽(bb)分別占1/4、2/4、1/4?？梢哉J(rèn)為等位基因B和b相互作用產(chǎn)生了新的表現(xiàn)型類型，見下圖。第三節(jié)基因互作與環(huán)境BB黑色

Xbb

白色

Bb

蘭色1/4BB黑色

1/2Bb蘭色

bb白色第三節(jié)基因互作與環(huán)境2、共顯性/并顯性(codominance)指兩純合親本的表型同時在子一代中表現(xiàn)出來的現(xiàn)象。兩個純合親本雜交：F1代同時出現(xiàn)兩個親本性狀；其F2代也表現(xiàn)為三種表現(xiàn)型，其比例為1:2:1。表現(xiàn)型和基因型的種類和比例也是對應(yīng)的。例：人鐮刀形貧血病遺傳正常人紅細胞呈碟形，鐮(刀)形貧血癥患者的紅細胞呈鐮刀形；鐮形貧血癥患者和正常人結(jié)婚所生的子女(F1)紅細胞既有碟形，又有鐮刀形。所以從紅細胞的形狀來看，其遺傳是屬于共顯性。第三節(jié)基因互作與環(huán)境人類紅細胞形狀的遺傳第三節(jié)基因互作與環(huán)境不完全顯性：金魚草的花第三節(jié)基因互作與環(huán)境基因型表型LMLNxLMLNLMLMMLMLNMN1/4LMLMLNLNN1/2LMLN

1/4LNLN

并顯性：MN血型第三節(jié)基因互作與環(huán)境3、鑲嵌顯性(mosaicdominance)雙親的性狀在后代同一個體不同部位表現(xiàn)出來，形成鑲嵌圖式。例：異色瓢蟲色斑遺傳。與共顯性并沒有實質(zhì)差異。例：大豆種皮顏色遺傳.大豆有黃色種皮(俗稱黃豆)和黑色種皮(俗稱黑豆).若用黃豆與黑豆雜交：F1的種皮顏色為黑黃鑲嵌(俗稱花臉豆)；F2表現(xiàn)型為1/4黃色種皮、2/4黑黃鑲嵌、1/4黑色種皮。

第三節(jié)基因互作與環(huán)境4、致死基因(LethalGenes)指可導(dǎo)致個體死亡的等位基因

隱性致死純合下致死

顯性致死雜合下即可致死全致死致死率90%以上亞致死致死率50%~90%

半致死致死率10%~50%

弱致死致死率10%以下第三節(jié)基因互作與環(huán)境致死基因：刺鼠皮毛顏色第三節(jié)基因互作與環(huán)境二、非等位基因間的相互作用1、互補基因：兩對（或若干對）獨立遺傳基因分別處于顯性純合或雜合狀態(tài)時，共同決定一種性狀表現(xiàn)（如產(chǎn)氰）；當(dāng)只有一對基因是顯性純合，或兩基因都是隱性純合時，則表現(xiàn)另一種性狀（不產(chǎn)氰）。發(fā)生互補作用的基因稱為互補基因（complementarygene)。特征比率9：7第三節(jié)基因互作與環(huán)境白花三葉草

hhDDXHHdd

(不含氰）(不含氰）

HhDd（含氰）

9D_H_3D_hh3ddH_1ddhh

9（含氰）

7（不含氰）第三節(jié)基因互作與環(huán)境白花三葉草產(chǎn)氰生化途徑產(chǎn)氰糖苷酶氰酸酶前體含氰糖苷氰基因D基因H第三節(jié)基因互作與環(huán)境聾啞

aaBBXAAbb(聾啞)(聾啞)

AaBb（正常）

9A_B_3A_bb3aaB_1aabb9正常7聾啞第三節(jié)基因互作與環(huán)境2、基因互作：

細胞內(nèi)各基因在決定生物性狀表現(xiàn)時，所表現(xiàn)出來的相互作用基因互作的層次：基因內(nèi)互作(intragenicinteraction)：等位基因間互作。一對等位基因在決定一個性狀時表現(xiàn)出來的相互關(guān)系：完全顯性、不完全顯性、共顯性等?；蜷g互作(intergenicinteraction)：非等位基因間互作。在多因一效情況下，決定一個單位性狀的多對非等位基因間表現(xiàn)出來的相互關(guān)系。第三節(jié)基因互作與環(huán)境比率9：3：3：1，但產(chǎn)生新性狀例如雞冠的遺傳，子一代表現(xiàn)為：單冠X單冠全部單冠胡桃冠X胡桃冠全部胡桃冠玫瑰冠X豌豆冠全部胡桃冠第三節(jié)基因互作與環(huán)境XRRpp玫瑰冠rrPP豌豆冠RrPp胡桃冠9R_P_3R_pp3rrP_1rrpp第三節(jié)基因互作與環(huán)境3、抑制基因：在兩對獨立基因中，一對基因本身不能控制性狀表現(xiàn)，但其顯性基因?qū)α硪粚虻谋憩F(xiàn)卻具有抑制作用。對其它基因表現(xiàn)起抑制作用的基因稱為抑制基因(inhibitinggene,suppressor)。特征比率：13：3例如：家蠶的繭色雞羽毛的顏色第三節(jié)基因互作與環(huán)境基因I存在時，抑制了基因C基因I不存在時，基因C獨立表現(xiàn)第三節(jié)基因互作與環(huán)境4、上位效應(yīng)：

指一對等位基因影響另一對非等位基因的表型效應(yīng)的現(xiàn)象。（1）.顯性上位性作用的含義：兩對獨立遺傳基因共同對一對性狀發(fā)生作用，而且其中一對基因?qū)α硪粚虻谋憩F(xiàn)有遮蓋作用。上位性(epistasis)與下位性(hypostasis)如果起遮蓋作用的基因是顯性基因，稱為上位顯性基因；其作用稱為顯性上位性作用。例：狗毛色遺傳第三節(jié)基因互作與環(huán)境狗毛色遺傳P褐色狗(bbii)×白色狗(BBII)↓F1

白色狗(BbIi)↓

F212白(9B_I_+3bbI_):3黑(B_ii):1褐(bbii)其中：I對B/b基因有顯性上位性作用。第三節(jié)基因互作與環(huán)境（2）隱性上位性作用(recessiveepistasis)

隱性上位性作用的含義：在兩對互作基因中，其中一對的隱性基因?qū)α硪粚蚱鹕衔恍宰饔谩ｋ[性上位性基因。例：玉米(Zeamays)胚乳蛋白質(zhì)層顏色遺傳第三節(jié)基因互作與環(huán)境玉米胚乳蛋白質(zhì)層顏色遺傳有色(C)/白色(c)；紫色(Pr)/紅色(pr)。P紅色(CCprpr)×白色(ccPrPr)↓F1

紫色(C_Pr_)↓

F29紫色(C_Pr_):3紅色(C_prpr):4白色(3ccPr_+1ccprpr)其中c對Pr/pr基因有隱性上位性作用。第三節(jié)基因互作與環(huán)境W掩蓋了Y或y的效應(yīng).第三節(jié)基因互作與環(huán)境5、疊加效應(yīng)（重疊效應(yīng)）：指兩對或兩對以上的顯性基因?qū)Ρ硇湍墚a(chǎn)生相同的作用，只要有其中任何一個顯性基因存在，這個性狀就能表現(xiàn)出來。特征比率15：1例如：薺菜的蒴果的形狀第三節(jié)基因互作與環(huán)境第三節(jié)基因互作與環(huán)境三、多因一效與一因多效

1、一因多效(pleiotropism)

：指的是基因的多效性，即一個基因可以引起多個表型效應(yīng)。

一個基因影響、控制多個性狀發(fā)育的現(xiàn)象。生化基礎(chǔ)：一個基因改變直接影響以該基因為主的生化過程，同時也影響與之有聯(lián)系的其它生化過程，從而影響其它性狀表現(xiàn)。如：豌豆花色基因C/c實際上是與植株色素形成相關(guān)的一系列生長反應(yīng)相關(guān)，同時還控制種皮顏色(C-灰色種皮，c-淡色種皮)、葉腋色斑(C-有黑斑，c-無黑斑)。第三節(jié)基因互作與環(huán)境2、多因一效(multigeniceffect)

多因一效：

由多對基因控制、影響同一性狀表現(xiàn)的現(xiàn)象稱為多因一效(multigeniceffect)。生化基礎(chǔ)：一個性狀形成是由許多基因所控制的許多生化過程連續(xù)作用的結(jié)果。如：玉米正常葉綠素的形成與50多對不同的基因有關(guān)，分別控制葉綠素不同成份形成或不同發(fā)育階段的生化反應(yīng)。第三節(jié)基因互作與環(huán)境四、基因與環(huán)境基本概念：任何一個性狀都是基因與環(huán)境相互作用的結(jié)果（一）性狀表現(xiàn)與環(huán)境本世紀(jì)初有一種傾向，認(rèn)為那些明顯符合孟德爾式遺傳的性狀才是遺傳的，而那些受環(huán)境影響的性狀是由環(huán)境所決定，與遺傳無關(guān)。事實上，生物的絕大多數(shù)性狀是遺傳與環(huán)境共同作用的結(jié)果。影響性狀表現(xiàn)的環(huán)境分外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境(生理環(huán)境)兩方面。不同性狀受環(huán)境影響的程度不同：一些性狀通常不受環(huán)境條件影響而發(fā)生表現(xiàn)類型明顯改變，如CC個體開紅花，cc個體開白花。還有一些性狀的表現(xiàn)會受環(huán)境條件影響而表現(xiàn)不同。第三節(jié)基因互作與環(huán)境1.生理環(huán)境(內(nèi)環(huán)境)對性狀表現(xiàn)的影響同一種基因型，處于不同的遺傳背景(其它各對基因的組成)和生理環(huán)境下，可能會表現(xiàn)出不同的性狀，等位基因間的顯隱性關(guān)系也可能發(fā)生改變。例如，綿羊有角/無角性狀的遺傳。HH基因型的個體無論母羊還是公羊都有角，hh基因型的個體則無論是母羊還是公羊都無角。雜合體(Hh)的公羊表現(xiàn)為有角，Hh的母羊則表現(xiàn)為無角。雜合體(Hh)處于公羊的生理環(huán)境下，H表現(xiàn)為顯性，表現(xiàn)出有角；而處于母羊的生理環(huán)境下，H表現(xiàn)為隱性，h表現(xiàn)為顯性。第三節(jié)基因互作與環(huán)境2.外界環(huán)境條件對性狀表現(xiàn)的影響相同基因型個體處于不同外界環(huán)境中，可能產(chǎn)生不同的性狀表現(xiàn)。因此，顯性作用的相對性，還表現(xiàn)在外界條件的不同可能改變顯隱性關(guān)系。例：金魚草(Antirhinummajus)紅花品種與象牙色花品種雜交，其F1：如果培育在低溫、強光用的條件下，花為紅色；如果在高溫、遮光的條件下，花為象牙色。又如：鐮刀形貧血病雜合體通常情況不表現(xiàn)嚴(yán)重病癥，在缺氧條件下會表現(xiàn)為貧血；兔子皮下脂肪顏色等。

第三節(jié)基因互作與環(huán)境（二）基因型與表型間關(guān)系1、表型模擬（phenocopy）：指由環(huán)境因子引起的表型改變與由基因引起的表型改變相似的現(xiàn)象。2、外顯率（penetrance):一定基因型的個體在特定環(huán)境中產(chǎn)生預(yù)期表型的比率。

3、表現(xiàn)度（expressivity):指一定的基因型在不同的遺傳背