基因互作及其与环境的关系培训讲学.ppt
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1、基因互作及其与环境的关系主要内容第一节 环境的影响和基因的表型效应第二节 等位基因间的相互作用第三节 非等位基因间的相互作用类型第四节 多因一效与一因多效(育种学讲授)第五节 复等位基因第六节 不良基因性状和基因的关系“一对一一对一”的关系的关系基因型改变,表现型随着改变;环境改变,表现基因型改变,表现型随着改变;环境改变,表现型也随之改变。型也随之改变。表型(表型(P P)=内因内因+外因外因=基因(基因(G G)+环境环境 (E E)这里含义指表型的产生是一个复杂的过程,这里含义指表型的产生是一个复杂的过程,它的产生既受环境(内环境和外环境)的影响,它的产生既受环境(内环境和外环境)的影响
2、,也受基因(等位基因和非等位基因)的影响。也受基因(等位基因和非等位基因)的影响。第一节 环境的影响和基因的表型效应(一)外环境与表型(一)外环境与表型 反应规范反应规范:遗传学上把某一基因型的个体,在各:遗传学上把某一基因型的个体,在各种不同的环境条件下所显示的表型变化范围成为种不同的环境条件下所显示的表型变化范围成为反应规范。反应规范。例如:玉米控制叶绿体形成的基因是一对等位基例如:玉米控制叶绿体形成的基因是一对等位基因,因,A A对对a a是显性。是显性。AAAA、AaAa的个体在光下可以形成的个体在光下可以形成叶绿体,叶绿体,aaaa个体光下不能形成叶绿体。个体光下不能形成叶绿体。AA
3、AA在暗处在暗处也不能形成叶绿体。也不能形成叶绿体。说明基因型不是决定某一性状的必然实现,而是说明基因型不是决定某一性状的必然实现,而是决定发育性状的可能性,即决定着个体的反应规决定发育性状的可能性,即决定着个体的反应规范,范,AAAA和和aaaa个体的反应规范不同。个体的反应规范不同。基因型和表现型之基因型和表现型之间的关系远远不是间的关系远远不是“一对一一对一”的关系。的关系。第一节 环境的影响和基因的表型效应环境和基因的相互关系环境和基因的相互关系第一节 环境的影响和基因的表型效应(二)内环境与表型(二)内环境与表型修饰基因修饰基因:能改变另一基因的表型效应的基因。:能改变另一基因的表型
4、效应的基因。它通过改变细胞的内环境来改变表型。它通过改变细胞的内环境来改变表型。例如:香豌豆植株的红花基因例如:香豌豆植株的红花基因A A,AAAA的个体红花的的个体红花的颜色不同,有红色,偏蓝的红颜色。发现有另外颜色不同,有红色,偏蓝的红颜色。发现有另外一对基因一对基因 D/dD/d基因与此有关,基因与此有关,DDDD和和DdDd基因型的植基因型的植株花色红色,而株花色红色,而dddd的花色偏蓝。原因的花色偏蓝。原因dddd植株细胞植株细胞液液pHpH高(高(0.60.6),偏碱性,花青素在酸性环境显红),偏碱性,花青素在酸性环境显红色,碱性条件下偏蓝色。色,碱性条件下偏蓝色。D/dD/d基
5、因即修饰基因。基因即修饰基因。第一节 环境的影响和基因的表型效应(三)基因表达的变异(三)基因表达的变异 (1 1)表现度)表现度:是指杂合体在不同的遗传背景和环境因素:是指杂合体在不同的遗传背景和环境因素影响下,个体间的基因表达的变化程度。影响下,个体间的基因表达的变化程度。例如多指是由显性基因控制的,带有一个有害基因的人都例如多指是由显性基因控制的,带有一个有害基因的人都会出现多指,但多出的这一手指有的很长,有的很短,甚会出现多指,但多出的这一手指有的很长,有的很短,甚至有的仅有一个小小突起,表明都有一定的表型效应,但至有的仅有一个小小突起,表明都有一定的表型效应,但变异程度不同。又如克汀
6、病患者,同样患病,但症状有轻变异程度不同。又如克汀病患者,同样患病,但症状有轻有重,重者生活无法自理,轻者可以从事简单劳动,可以有重,重者生活无法自理,轻者可以从事简单劳动,可以做做1010以内的加减法。这就是表现度的不同。以内的加减法。这就是表现度的不同。(2 2)外显率)外显率:指在特定环境中,某一基因型:指在特定环境中,某一基因型(常指杂合子常指杂合子)个体显示出预期表型的频率个体显示出预期表型的频率(以百分比表示以百分比表示)。也就是说。也就是说同样的基因型在一定的环境中有的个体表达了,而有的个同样的基因型在一定的环境中有的个体表达了,而有的个体可能没有表达,这样外显率就小于体可能没有
7、表达,这样外显率就小于100100。例如:颅面骨发育不全症,是显性遗传病,应该代与代例如:颅面骨发育不全症,是显性遗传病,应该代与代之间连续,但偶尔会出现代与代之间不连续现象,就是由之间连续,但偶尔会出现代与代之间不连续现象,就是由于显性基因外显不全。于显性基因外显不全。第一节 环境的影响和基因的表型效应(四)(四)拟表型拟表型已知某种表型特征是基因突变的结果,而这种已知某种表型特征是基因突变的结果,而这种表型特征也可由遗传因素之外的其他因素所致。表型特征也可由遗传因素之外的其他因素所致。环境因素所诱导的表现型类似于基因突变所产环境因素所诱导的表现型类似于基因突变所产生的表现型,这种现象称为拟
8、表型生的表现型,这种现象称为拟表型(phenocopy)或表型模拟。或表型模拟。人的手掌骨异常人的手掌骨异常黑腹果蝇高温处理黑腹果蝇高温处理第二节 等位基因间的相互作用(显隐性关系的相对性)(一)完全显性(一)完全显性具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,F1F1只表现只表现出一个亲本的性状,即完全显性。出一个亲本的性状,即完全显性。(二)不完全显性(半显性)(二)不完全显性(半显性)具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,F1F1表现双表现双亲性状的中间型,称之为不完全显性。例如:紫茉莉的花亲性状的中间
9、型,称之为不完全显性。例如:紫茉莉的花色遗传。色遗传。红花亲本(红花亲本(RRRR)和白花亲本()和白花亲本(rrrr)杂交,)杂交,F1F1(RrRr)为粉红)为粉红色。人的天然卷发也是由一对不完全显性基因决定的,其色。人的天然卷发也是由一对不完全显性基因决定的,其中卷发基因中卷发基因W W对直发基因对直发基因w w是不完全显性。纯合体是不完全显性。纯合体WWWW的头发的头发十分卷曲,杂合体十分卷曲,杂合体WwWw的头发中等程度卷曲,的头发中等程度卷曲,wwww则为直发。则为直发。有耳垂有耳垂AAAA、AaAa,无耳垂,无耳垂aaaa。眼睑单。眼睑单aaaa,双,双AAAA、AaAa(日本(
10、日本4545岁岁80%80%延迟显性)延迟显性)第二节 等位基因间的相互作用(3 3)镶嵌显性(嵌镶显性)镶嵌显性(嵌镶显性)具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后,F1F1个体上双亲个体上双亲性状在不同部位镶嵌存在的现象。异色瓢虫鞘翅色斑的遗传。性状在不同部位镶嵌存在的现象。异色瓢虫鞘翅色斑的遗传。(4 4)共显性(并显性)共显性(并显性)双亲的性状同时在双亲的性状同时在F1F1个体上表现出来的现象。个体上表现出来的现象。ABAB血型;血型;MNMN血型血型的遗传。的遗传。MNMN血型人体内无天然抗体,输血是不用考虑血型人体内无天然抗体,输血是不用
11、考虑MNMN血型是血型是否一致。否一致。镶嵌显性与共显性的区别:是在显性表现的范围上存在差异,镶嵌显性与共显性的区别:是在显性表现的范围上存在差异,共显性的遗传表现是全身性的,而镶嵌显性的遗传表现是局部共显性的遗传表现是全身性的,而镶嵌显性的遗传表现是局部性的。性的。人的血型系统19011901年生物学家兰德斯特勒发现了第一个血型系统,即年生物学家兰德斯特勒发现了第一个血型系统,即ABOABO血型系统血型系统。他将人类的。他将人类的血型分为血型分为A A型、型、B B型和型和O O型三种。两年后,他的学生又发现了型三种。两年后,他的学生又发现了ABAB型,因而形成了沿用型,因而形成了沿用至今的
12、完整的至今的完整的ABOABO血型系统。血型系统。随着医学、生物学的发展,新的血型系统不断被发随着医学、生物学的发展,新的血型系统不断被发现,至今为止,仅根据红细胞抗原的差异而确定的血型系统现,至今为止,仅根据红细胞抗原的差异而确定的血型系统(简称红细胞型简称红细胞型),被,被世界公认的已达世界公认的已达1515个之多,如个之多,如ABOABO、MNMN、RhRh血型系统等等。其中每一个血型系统又血型系统等等。其中每一个血型系统又可以分出若干个亚型。可以分出若干个亚型。MNMN血型系统血型系统:MNMN血型系统是由兰德斯特勒和列维利两人在血型系统是由兰德斯特勒和列维利两人在19271927年发
13、现的,它根据年发现的,它根据红细胞上所含红细胞上所含M M、N N抗原的不同,将人体血液分为抗原的不同,将人体血液分为M M型、型、N N型和型和MNMN型三种。红细胞中型三种。红细胞中含有含有M M抗原的为抗原的为M M型,含有型,含有N N抗原的为抗原的为N N型,型,MNMN两种抗原都有的为两种抗原都有的为MNMN型。型。MNMN血型系统血型系统是独立于是独立于ABOABO血型系统之外的又一个红细胞型系统。血型系统之外的又一个红细胞型系统。M M、N N抗原在抗原在ABOABO系统四种血型系统四种血型的血液中都可以见到,因而的血液中都可以见到,因而A A、B B、O O和和ABAB四型中
14、的每一型又可以划分为四型中的每一型又可以划分为M M、N N和和MNMN三三型,形成型,形成1212种血型。种血型。MNMN血型系统也是法医实践中运用得比较广泛的一个系统血型系统也是法医实践中运用得比较广泛的一个系统.在在ABOABO血型系统中,有一种血型系统中,有一种RHRH血型血型。19401940年科学家发现人红细胞上的年科学家发现人红细胞上的Rhesus(Rh)Rhesus(Rh)系系统的抗原。他们把恒河猴的红细胞注射给兔子,发现被免疫的兔子血清内含有一统的抗原。他们把恒河猴的红细胞注射给兔子,发现被免疫的兔子血清内含有一种抗体,能凝集种抗体,能凝集85%85%欧洲血统人的红细胞。这些
15、被凝集的红细胞叫做欧洲血统人的红细胞。这些被凝集的红细胞叫做“恒河猴阳性恒河猴阳性”。Rh,Rh,是英文恒河猴是英文恒河猴(Rhesus monkeys)(Rhesus monkeys)头两个子母。在临床上,凡带有头两个子母。在临床上,凡带有D D抗原者抗原者称为称为RhRh阳性,不带阳性,不带D D抗原者称为抗原者称为RhRh阴性。阴性。RhRh血型与血型与ABOABO血型无关,但与种族有关。白种人血型无关,但与种族有关。白种人RhRh阳性者占阳性者占8585,我国汉族占,我国汉族占9999以上,各少数民族互有差异。以上,各少数民族互有差异。RhRh血型无天然抗体,其抗体多由输血(血型无天然
16、抗体,其抗体多由输血(RhRh阴性者阴性者被输人被输人RhRh阳性血液)或妊娠(阳性血液)或妊娠(RhRh阴性母亲孕育着阴性母亲孕育着RhRh阳性胎儿)免疫生成,具有重阳性胎儿)免疫生成,具有重要临床意义。一旦形成抗体,如再输入要临床意义。一旦形成抗体,如再输入RhRh阳性血液,可发生严重输血反应。再孕阳性血液,可发生严重输血反应。再孕育育RhRh阳性胎儿可发生新生儿溶血症。阳性胎儿可发生新生儿溶血症。第二节 等位基因间的相互作用(5 5)条件显性)条件显性由于环境条件的改变,显性从一种性状变为另由于环境条件的改变,显性从一种性状变为另一种性状的现象。一种性状的现象。(6 6)显隐性关系随判定
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