基因的作用及其与环境的关系
第4章-基因的作用及其与环境的关系..上课讲义
体（vgvg）交配，并在常温下培育子代时，
子代个体的翅膀都是残翅的，所以在这个例
子中，用高温处理残翅个体，可使突变型个
体模写野生型的表型。
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1、表型模写(phenocopy)
❖ 但是，这些果蝇的后代仍然是野生型的长翅。 实验说明，某些环境因素(如温度)影响生物体 幼体特定发育阶段的某些生化反应速率，这 些环境因素的变化使幼体发生了相似于突变 体表型的变化，但其基因型是不变的。
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1、表型模写(phenocopy)
❖ 表型模写存在于各种生物中。如将孵化后4— 7天的黑腹果蝇的野生型(红眼、长翅、灰体、 直刚毛)的幼虫经35—37℃处理6—24小时(正 常培养温度为25℃)，获得了一些翅形、眼形 与某些突变型(如残翅vgvg)表型一样的果蝇。
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第一节 环境的影响和基因的表型效应
❖ 我们所看到的表型实际上是基因型与环境相 互作用的结果。这样我们就有了一个重要的 结论：对于一个好的品种，要获得理想的结 果，还必须有合适的生活条件，那我们也就 知道了为什么在南方好的品种，在北方就可 能是一个差的品种了，因为那里的环境条件 不适合这个品种基因型的表现。
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第一节 环境的影响和基因的表型效应
❖ 例2. 有一种太阳红玉米，植物体见光部分表现为 红色，不见光部分表现不出红色而呈绿色(表)。
条 件 ： 太 阳 表 型 ： 红 色 结 论 ： 红 色 显 性 ， 绿 色 隐 性
条 件 ： 无 太 阳 表 型 ： 绿 色 结 论 ： 绿 色 显 性 ， 红 色 隐 性
第四章基因的作用及其与环境的关系
第四章基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内能够传递遗传信息的一个个单位，它决定了个体的遗传特征和发展。
而环境则是生物体所处的外部条件，包括生物的生活条件、周围的生物和非生物因素等。
基因与环境之间的关系对于生物的发展和适应性具有重要意义。
本章将介绍基因的作用及其与环境的关系。
一、基因的作用基因是生物体内可遗传的遗传物质基因组的一个个构成单位，它决定了个体的遗传特征和发展。
基因可以通过不同的方式发挥作用，主要有以下几个方面：1.遗传物质的存储：基因是生物遗传物质的存储单位，它包含了生物体内所有的遗传信息。
基因通过DNA分子的序列来存储和传递遗传信息，包括生物体的形态结构、生理功能和生物化学过程等各个方面。
2.遗传信息的转录和翻译：基因通过转录和翻译过程，将遗传信息转化为蛋白质。
在转录过程中，RNA聚合酶将基因DNA的一部分复制为RNA分子，这个RNA分子被称为信使RNA(mRNA)。
在翻译过程中，mRNA通过核糖体与tRNA和氨基酸结合，形成蛋白质。
3.调控基因表达：基因还可以通过调控基因表达来发挥作用。
在细胞内，基因的表达受到多个调控元件的影响，包括启动子、转录因子和染色质结构等。
这些调控元件可以在不同的细胞类型和环境条件下改变基因的表达水平，从而调节生物的发育和适应性。
基因与环境之间存在着密切的相互作用和相互影响关系。
基因可以决定个体对环境因子的反应能力和适应性，而环境则可以调节基因的表达和功能。
1.基因与环境的相互作用：基因和环境因素之间存在着相互作用关系。
个体的遗传背景可以影响其对环境因子的反应能力和适应性。
例如，一些基因可能会增加人对环境中有害物质的敏感性，从而增加患其中一种疾病的风险。
相反，环境因素也可以影响基因的表达和功能。
环境因素，如营养和毒物暴露等，可以改变基因的表达水平，从而影响个体的生理和行为特征。
2.表观遗传学：表观遗传是指通过环境因子诱导的基因表达和功能变化，而不改变DNA序列的遗传变化。
第四章 基因的作用及其与环境的关系
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图 显隐性关系相对性图解
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4、随所依据标准的不同显隐性关系 发生改变
❖ 鉴别相对性状表现完全显性或不完全显性， 也取决于观察的分析水平。
❖ 例如：豌豆种子外形的遗传
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❖ 举例：豌豆种子外形的遗传
❖ 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，
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1、不完全显性(incomplete dominance)
❖ F1表现双亲性状的中间型，称之为不完全显 性。
❖ 例如：紫茉莉的花色遗传。红花亲本（RR） 和白花亲本（rr）杂交，F1（Rr）为粉红色 （图）。
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图 紫茉莉 花色的遗
传
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4、随所依据标准的不同显隐性关系 发生改变
❖ 在遗传上通常由一对隐性基因HbSHbS控制， 杂合体的人(HbAHbS)在表型上是完全正常的， 没有任何病症，但是将杂合体人的血液放在 显微镜下检验，不使其接触氧气，也有一部 分红细胞变成镰刀形，基因型和表型的关系 见表。
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3、超显性＊
❖ 杂合体Aa的性状表现超过纯合显性AA的现象即为 超显性。例如，果蝇杂合体白眼w+／w的荧光素的 量超过白眼纯合体w／w和野生型纯合体w+／w+所 产生的量。这就是所谓的杂种优势。
❖ 下面我们用图解的方式说明各种显隐性的相对关系。
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图 显隐性关系相对性图解
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第三章作业答案
第三章基因的作用及其与环境的关系一、名词解释1、基因型效应：通常情况下，一定的基因型会导致一定表型的产生，这就是基因型效应。
2、反应规范：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称为反应规范。
3、修饰基因：能改变另一基因的表型效应的基因。
它通过改变细胞的内环境来改变表型。
4、表现度：是指杂合体在不同的遗传背景和环境因素影响下，个体间基因表达的变化程度。
5、外显率：指在特定环境中，某一基因型(常指杂合子)个体显示出预期表型的频率(以百分比表示)。
6、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，F1表现双亲性状的中间类型，称之为不完全显性。
7、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，F1个体上双亲性状在不同部位镶嵌存在的现象。
8、共显性（并显性）：双亲的性状同时在F1个体上表现出来的现象。
9、表型模写：因环境条件的改变所引起的表型改变，类似于某基因型引起的表型变化的现象。
10、显性致死：只有一个致死基因就引起致死效应的。
在杂合状态下即可致死。
11、隐性致死：等位基因的两个成员一样时，才起致死作用。
12、复等位基因：同源染色体的相同座位上存在三个或三个以上的等位基因,这样的一组基因成为复等位基因。
13、顺式AB型：I A和I B位于同一条染色体上，另一条同源染色体上没有任何等位基因，血型是AB型，基因型I AB i。
14、基因互作：非等位基因之间相互作用而影响性状表现的现象。
15、互补作用：独立遗传的两对基因，分别处纯合显性或杂合显性状态时，共同决定一种新性状的发育。
当只有一对基因是显性（纯合或杂合），或两对基因都是隐性时，则表现为另一种性状，这种作用称为互补作用。
F2性状的分离比是9:7。
16、积加作用：两种显性基因同时存在时产生一种性状，单独存在时则能产生第二种相似的性状，当两对都是隐性基因时则表现出第三种性状。
F2产生9:6:1的比例。
基因的作用及其与环境的关系
GENETICS ZHJNC GENETICS ZHJNC
4.1 环境的影响和基因表型效应
ZH4J.1N.1C遗G传E和NE环T境ICS ZHJNC GENETICS GE➢N环E境T条IC件S对多Z基H因JN控C制的G性E状N的E影T响IC是S十分Z明H显JNC ZHJN的因控，C如制G人的E的，N身营E高养T、状IC胖况S瘦、、生Z肤活H色环J、境N智、C商受G等教E是育N受的E多情T基况ICS GEN对E这T些IC性S状都Z有H直JN接C影响G。ENETICS ZHJNC
ZHJNC GENETICS ZHJNC GENETICS 红色花 × 淡黄色
GENETICS ZHJNC GENET红I色C为S显性ZHJNC
光充足低温： 红色花
ZHJN光C不足G温E暖N：ETI淡C黄S色
ZHJNC淡黄G色E为N显E性TICS
光充足温暖： 粉红色
不完全显性
GENETICS ZHJNC GENETICS ZHJNC
ZHJNC GENETICS ZHJNC GENETICS
GE血N型E基T因I型CS抗细原胞Z(上红H) 抗J清N体中C(血)
血清
血细胞
GENETICS ZHJNC
ZHAJBNCIAIBGEANBETIC—S
不能使任一血型 可被O,A,B型的
Z的H红细JN胞凝C集 GE血N清E凝T集ICS
GENETICS ZHJNC GENETICS ZHJNC
4.1.2 反应规范(Norm of Reaction)
ZHJ反N应C规范G：E指N某E一T特I定C基S因型Z个H体J在N不C同环G境E中N所E显T示I的CS
GEN表E型T变I化C范S围。Z如H果JN蝇在C不同G的E温N度E下T复I眼C发S育大Z小H不J同N。C 表现度(expressivity)：指在一定的环境中，某一突变个体
动物遗传育种学 基因互作及其与环境的关系
喜马拉雅兔
2、性状的多基因决定 多因一效（multigenic effect）
玉米胚乳
A1、a1和A2、 a2都决定花青素的有无； C和c决定糊粉层颜色的有无； R和r决定糊粉层和植株颜色的有无； A1、A2 、C、R都存在时，胚乳是红色的； 如果再有Pr存在时，则胚乳呈紫色； Pr和pr决定胚乳的颜色，紫色或红色。
ii基因
H 抗原
一个孟买个体的家系
I
O型
B型
II A型
III O型
“O”型
AB型
先证者带有IB基因， 但其表达受到hh基因型 的抑制。（系近亲结婚
所生）
Rh血型与新生儿溶血
Rh血型是与 ABO 血型和 MN 血型独立的另一血型系统；最早
在恒河猴（Rhesus macacus）中发现可与人红细胞交叉反应的抗
1、互补基因（complementary gene）:
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。
白花三叶草
hhDD X HHdd (不含氰） (不含氰）
HhDd （含氰）
9D_H_ 3D_hh 3ddH_ 1ddhh
两对或两对以上的显性基因对表型能 产生相同的作用，只要其中任何一个显性 基因存在，性状就能表现出来。
特征比率15：1
荠菜的蒴果形状
小结
本章要点
1. 基本概念
基因多效性 表现度 外显率 表型模写 不完全显 性 共显性 复等位基因 致死基因 上位效应
2. 非等位基因间的相互作用的种类和 特点
4、复等位基因 Multiple alleles
在群体中占据某同源染色体同一座位的两个以上的， 决定同一性状的基因
第四章 基因的作用及其与环境的关系
人类中有一种隐性遗传病，叫做短肢畸形 (Phocomelia)，患者的臂和腿部分缺失。妇女在妊娠早期特 别是在第3—5周时，服用一种称为反应停(thalidomide)的 安眠药，这药在这个关键时刻延缓了胎儿四肢的发育，导致 了短肢畸形。 研究拟表型的意义有下列两点： (1) 什么时候进行处理，可以引起表型改变, 由此可以推 测基因在什么时候发 生作用。 (2) 用一些什么物理条件或化学药刘处理，可以引起哪 一些表型，类似哪一类突变型。由此可以推测基因 是怎样在起作用的。
一个颅面骨发育不全症的 家系(任在镐、刘祖洞等) 因为这病是由显性基因决定的 所以，所以II-2个体—定带有这个 显性基因，这样他才能起到承前 传后的作用。但他的表型是正常 的，所以出现了越代遗传现象。 III-1, III-4等个体是否一定带有这 个致病基因却不能肯定。
四、等位基因间的相互作用 同一基因座上等位基因间的关系 。这 种相互作用可通过分析杂合体（ 如：Cc ） 的表型来确定。 完全显性 孟德尔研究过的豌豆的7对性状中， 杂合体(Rr)与显性纯合体(RR)在性状的表 型上几乎完全不能区别，即两个不同的遗 传因子同时存在时，其中只有一个的表型 效应得以完全表现，这是一种最简单的等 位基因之间的相互作用即完全显性。
基因型决定着个体的反应规 范，而不是单一的表型. 即：一种基 因型 对应 一种反应规范，而不是 一种表型
环境
包括 外部环境 和 内部环境
对于某一基因而言，其他基因 就是他的环境（内部环境） 香豌豆中，有一隐性基因d影响花冠的颜色。
这是因为 dd 植株的细胞液pH比DD或Dd植株平均升 高0.6，使细胞液趋向碱性，而花青的反应一般在酸性带红 色，在碱性带蓝色。所以D／d这样的基因就可称之为修饰 基因(modifier gene), 因为它能改变另一基因的表型。
基因的作用及其与环境的关系
基因的作用及其与环境的关系基因是生物体内的遗传物质，它们携带着生物体遗传信息的基本单位。
基因可以决定生物体的形态特征、生理功能、行为特性等。
但是，基因并不是唯一决定生物体的因素，环境也起着重要的作用。
下面将详细探讨基因的作用以及基因与环境之间的关系。
首先，基因在生物体的发育和生命过程中起着关键作用。
基因编码着特定蛋白质的合成信息，而蛋白质则是生命体的主要组成部分，对于维持生物体正常运行起着重要作用。
基因的活性可以受到其他基因的影响，这种互相作用被称为基因表达网络。
通过基因表达网络的调控，不同组合的基因可以在不同发育阶段和环境条件下表达，从而决定生物体的生理过程、形态特征和行为习性等。
然而，基因并不是单方面决定一个生物体的因素。
环境对于基因的表达和功能调控起着重要作用。
环境可以影响基因的读取和启动，通过改变基因表达来影响生物体的形态和功能。
例如，环境因素如营养、光照、温度、化学物质等可以对基因表达和修饰过程中的甲基化和甲基化等修饰作用产生重要影响。
这些修饰可以改变染色体结构，影响基因对RNA聚合酶的可达性和结合，从而影响基因的表达。
环境还可以通过调节基因表达网络中不同基因之间的相互作用和调控来影响生物体的发育和功能。
基因和环境之间的相互作用形成了基因-环境相互作用。
这种相互作用意味着基因在不同的环境条件下可能发挥不同的作用。
一方面，环境条件可以改变基因表达，从而改变了基因的功能。
比如，一些基因在饥饿状态下会被激活，而在饱食状态下则会抑制。
另一方面，基因也可以对环境产生反应，并调节生物体对环境的适应能力。
例如，一些基因可以影响生物体对环境中毒性化学物质的敏感性。
此外，基因-环境相互作用还解释了为什么同样的基因组构成的个体在不同环境下表现出不同的特征。
环境的变化可以导致基因表达的调整，使个体具有更适应其中一种环境的性状。
这种适应性的选择是进化的基础，它可以使物种在环境变化中生存下来。
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第四章 基因的作用及其与环境的关系
1、从基因与性状之间的关系，怎样正确理解遗传学上内因与外因的关系？
解：生物体的基因型是发育的内因，而环境条件是发育的外因。
表形即性状是发育的结果，是基因型与环境相互作用的结果。
2、在血型遗传中，现把双亲的基因型写出来，问他们子女的基因型应该如何？
（1） i I i I B A ⨯; （2） i I I I B B A ⨯; （3） i I i I B B ⨯
解： ABO 血型为孟德尔式遗传的复等位基因系列，
以上述各种婚配方式之子女的血型是：
（1）
↓
1AB 型： 1A 型： 1B 型： 1O 型
（2）
↓
1AB 型： 1A 型： 2B 型
（3）
↓
3B 型： 1O 型
3、如果父亲的血型是B 型，母亲是O 型，有一个孩子是O 型，问第二个孩子是O 型的机会是多少？是B 型的机会是多少？是A 型或AB 型的机会是多少？
解：根据题意，父亲的基因型应为i I B
，母亲的基因型为ii ，其子女的基因型为：
↓ 1B 型： 1O 型
第二个孩子是O 型的机会是05，是B 型的机会也是0.5，是A 型或AB 型的机会是0。
4、分析图4－15的家系，请根据分析结果注明家系中各成员的有关基因型。
解：
5、当母亲的表型是ORh -MN ，子女的表型是ORh +MN 时，问在下列组合中，哪一个或哪几个组合不可能是子女的父亲的表型，可以被排除？
ABRh +M ， ARh +MN ， BRh -MN ， ORh -N 。
解：ABO 、MN 和Rh 为平行的血型系统，皆遵循孟德尔遗传法则；ABO 血型是复等位基因系列，MN 血型是并显性，Rh 血型显性完全。
可见，血型为ABRh+M，BRh-MN和ORh-N者不可能是ORh+MN血型孩子的父亲，应予排除。
6、某个女人和某个男人结婚，生了四个孩子，有下列的基因型：
iiRRL M L N，I A iRrL N L N，iiRRL N L N，I B irrL M L M，他们父母亲的基因型是什么？
解：他们父母亲的基因型是：
I A iRrL M L N，I B iRrL M L N
7.兔子有一种病，叫做Pelger异常（白血细胞核异常）。
有这种病的兔子，并没有什么严重的症伏，就是某些白细胞的核不分叶。
如果把患有典型Pelger异常的兔子与纯质正常的兔子杂交，下代有217只显示Pelger异常，237只是正常的。
你看Pelger异常的遗传基础怎样？
解：从271：237数据分析，近似1：1。
作χ2检验：
当df = 1时，查表：0.10＜p＜0.50。
根据0.05的概率水准，认为差异不显著。
可见，符合理论的1：1。
现在，某类型与纯质合子杂交得1：1的子代分离比，断定该未知类型为一对基因差异的杂合子。
8、当有Pelger异常的兔子相互交配时，得到的下一代中，223只正常，439只显示Pelger异常，39只极度病变。
极度病变的个体除了有不正常的白细胞外，还显示骨骼系统畸形，几乎生后不久就全部死亡。
这些极度病变的个体的基因型应该怎样？为什么只有39只，你怎样解释？
解：根据上题分析，pelger异常为杂合子。
这里，正常：异常＝223：439 ≅ 1：2。
依此，极度病变类型(39)应属于病变纯合子：
Pp ⨯Pp
↓
223 正常439
异常
39
极度病变
又，因39只极度病变类型生后不久死亡，可以推断，病变基因为隐性致死基因，但有显性效应。
如果这样，不仅39只的生后死亡不必费解，而且，病变纯合子比数这样低也是可以理解的。
原因是部分死于胚胎发育过程中。
9、在小鼠中，有一复等位基因系列，其中三个基因列在下面：A Y = 黄色，纯质致死；A = 鼠色，野生型；a = 非鼠色（黑色）。
这一复等位基因系列位于常染色体上，列在前面的基因对列在后面的基因是显性。
A Y A Y个体在胚胎期死亡。
现在有下列5个杂交组合，问它们子代的表型如何？
a、A Y a（黄）×A Y a（黄）
b、A Y a（黄）×A Y A（黄）
c、A Y a（黄）×aa（黑）
d、A Y a（黄）×AA（鼠色）
e、A Y a（黄）×Aa（鼠色）
10、假定进行很多A Y a×Aa的杂交，平均每窝生8只小鼠。
问在同样条件下，进行很多A Y a×A Y a杂交，你预期每窝平均生几只小鼠？
11、一只黄色雄鼠（A Y_）跟几只非鼠色雌鼠（aa）杂交，你能不能在子代中同时得到鼠色和非鼠色小鼠？为什么？
解：不能。
因为黄色雄鼠只能提A或a中的一种配子，两者不能兼具。
12、鸡冠的种类很多，我们在图4-13中介绍过4种。
假定你最初用的是纯种豌豆冠和纯种玫瑰冠，问从什
么样的交配中可以获得单冠？
因此，
13、Nilsson－Ehle用两种燕麦杂交，一种是白颖，一种是黑颖，两者杂交，F1是黑颖。
F2（F1×F1）共得560株，其中黑颖418，灰颖106，白颖36。
（1）说明颖壳颜色的遗传方式。
（2）写出F2中白颖和灰颖植株的基因型。
（3）进行χ2测验。
实得结果符合你的理论假定吗？
解：（1）从题目给定的数据来看，F2分离为3种类型，其比例为：
黑颖：灰颖：白颖＝418：106：36 ≅ 12：3：1。
即9：3：3：1的变形。
可见，颜色是两对基因控制的，在表型关系上，呈显性上位。
（2）假定B
(3) 根据上述假定进行χ检验：
当df ＝2时，查表：0.95＜p＜0.99。
认为差异不显著，即符合理论比率。
因此，上述假定是正确的。
14、在家蚕中，一个结白茧的个体与另一结白茧的个体杂交，子代中结白茧的个体与结黄茧的个体的比率是3：1，问两个亲体的基因型怎样？
解：在家蚕中，黄茧与白茧由一对等位基因控制，Y—黄色，y—白色，Y对y显性。
但是，有一与其不等位的抑制基因I，当I存在时，基因型Y_表现白茧。
根据题目所示，白：黄＝3：1，表明在子代中，呈3：1分离。
于是推论，就I—i而言，二亲本皆为杂合子Ii；就Y—y而言，则皆表现黄色的遗传基础只是3／4被抑制。
所以，双亲的基因型(交配类型)应该是：
IiYY ⨯ IiYY
IiYY ⨯ IiYy
IiYY ⨯ Iiyy
IiYy ⨯ iiyy
15、在小鼠中，我们已知道黄鼠基因A Y对正常的野生型基因A是显性，另外还有一短尾基因T，对正常野生型基因t也是显性。
这两对基因在纯合态时都是胚胎期致死，它们相互之间是独立地分配的。