首页 > 分享 > 实验动物遗传学原理

实验动物遗传学原理

萌宠菠菠乐园
2024-09-21 18:45

1. 孟德尔遗传定律及其扩展

孟德尔 (Mendel,1865) 用豌豆的花色 ( 白花与紫花 ) 、种子的形状 ( 饱满圆形与皱缩 ) 等七对相对性状为指标 , 进行杂交实验 , 得出了孟德尔遗传定律。实验动物的遗传规律仍然遵循这一定律 , 现以小鼠为例加以说明。

(1) 一对相对性状和分离定律 : 将每代只生产有色品系的小鼠与白化 (albino, 白色皮毛红眼珠 ) 小鼠交配 , 产生的杂交一代 (first filial generation,F1) 小鼠均为有色。 F1 所显示的有色 ' 性状称为显性性状 (dominance),Fl 所缺的白化体性状则称为隐性性状 (recessive) 。这就是孟德尔显隐性定律 (low of dominance) 。

其次,F1 相互交配产生的杂交二代 (F2) 中有色性状与自化性状各占一定比例 (321), 这称之为分离定律 (low of segregation) 。此种现象可用支配皮毛有元色素的基因位点 (Allele) 来解释。如将支配有色的基因写成 C, 而决定白化体的基因写成 c, 则显隐性定律与分离定律

的关系如图 34 。此外 , 图 3-1 的基因型中配对的基因相同者 (C/C 或 c/c) 称做纯合子 (homo- zygote), 不同者 (C/c) 称为杂合子 (heterozygote) 。图中的 P 表示亲代 (parent generation) 。

(2) 两对以上的相对性状和自由组合定律 : 如上所述 , 一对呈显、隐性关系的基因控制的性状按分离定律遗传。而两对或更多对性状又是怎样遗传的呢 ? 两对相对性状 , 例如有色、有毛小鼠与白化、无毛小鼠交配时 ( 图 3-2),F1 均为有色、有毛的小鼠。 F1 相互交配所有得的 F2, 则是有色有毛、有色无毛、白化有毛与自化无毛的小鼠各占一定比例 (9232321) 。此时如果

只看有色与臼化 , 或有毛与元毛 , 都是按 3:1 分离的。亦即有色与白化性状对有毛、无毛性状并无影响 , 而有毛、无毛性状对有色与白化性状也没有影响。这些等位基因互相独立 , 各起自己的遗传作用 , 称为自由组合定律。有完全显隐关系的等位基因 , 当存在互相独立遗传的 n 对等位基因时 , 其交配所生 F2 的理论分离比为 (3+1)n 的展开式。

(3) 不完全显性与共显性 : 等位基因之间的显隐性关系不明显 , 杂合体 (Aa) 的表型介于纯合显性与纯合隐性的表型之间 , 而不是与纯合显性者相同。这种性状的遗传方式称为不完全显性 (incomplete dominance) 、半显性 (semidominance) 、非显性 (nondominance) 。小鼠的 W 基因 ( 显性白斑 ,dominant spotting) 即相当于此。杂合体 (W/+) 皮毛上出现臼斑 , 纯合体 (W/W) 皮毛是白色。

不同的表型具有双亲双方性状时叫做共显性 (codominance) 。需要强调的是 , 遗传检测中电泳图上看到异构蛋白或同功酶的性状与某些免疫学性状在遗传上很少有显隐性关系 , 一般多为共显性的特征。

(4) 伴性遗传 : 性染色体上的基因 , 其遗传式与常染色体的有所不同。贫毛基因 (sperse-

fuhSpf) 即是一例 , 纯合的贫毛雌鼠与正常雄鼠交配时 , 其 F1 雌鼠正常而雄鼠贫毛。这是因为贫毛基因位于 X 染色体 ,Fl 雌鼠从双亲各得一条 X 染色体 , 所以遗传的基因为 +/Spf, 其表型正常。然而雄鼠的染色体组合是 XY, 即雄鼠只继承亲代的 1 个 X 染色体 , 而且 Y 染色体上没有 X 染色体上的 Spf 基因 , 故基因型为 Spf/Y( 半合子 ,hemizygous), 表型则为贫毛。这种现象称为伴性遗传 (sex linked inheritance) 。 2. 哈代 -温伯格定律

在生物的进化历史中 , 单个生物个体的存在与否是无意义的 , 生物只有以群体的方式生

存 , 这个物种才能存在与发展。所谓群体实际上是指生物的一个种、一个亚种、一个变种、一个品系或其他类群的所有成员之和。我们知道 , 个体之间的遗传差异来源于等位基因的不同 , 群体由一群可以相互交配繁殖的个体构成 , 群体之间的遗传差异则取决于其基因频率的不同。

英国数学家 Hardy 和德国医生 Weir1berg 于 1908 年发表了有关基因与基因频率的主要遗传定律 , 称为 Hardy-Weinberg 定律 , 又叫基因平衡定律。要点如下 :

(1) 在随机交配的一个大群体中 , 若没有其他因素影响 , 基因频率一代一代下去始终保持不变。

(2) 在一个大群体中 , 无论其基因型频率如何 , 只要经过一代随机交配 , 常染色体基因型频率就达到平衡状态。没有其他因素的影响 , 以后一代一代随机交配下去 , 这种平衡状态始终保持不变。

(3) 在平衡状态下 , 基因型频率与基因频率的关系是 :P=P2,Q=Pq ,R=q2,

不难看出 , 这些关系式来自以下等式 : (p十 q)2= p2+2pq十q2,

这是一对等位基因的情况 , 其他复等位基因亦可类推。

多对基因组成的基因型不是一代随机交配就能达到平衡的 , 涉及基因位点愈多 , 达到平衡需要的代数也愈多。伴性基因也需要若干代才能逐渐达到平衡。

该定律是群体遗传学的 " 守恒定律 " 。通过分析群体每一世代的基因频率和基因型频率的遗传规律 , 可以了解群体遗传结构 , 促使群体遗传特异性保持相对稳定。

( 四 ) 基因突变

每只动物都从它们的双亲获得两套基因 , 其中一套来自父亲 , 另一套来自母亲。每套有成千上万个基因 , 同时它们都能稳定地传给下一代。但在其传递过程中某个基因可能会偶然发生变异 , 即基因突变 (mutation) 。所谓突变就是 DNA 分子长链上的碱基发生了改变或染色体某一座位上的遗传物质发生了变异。

在自然条件下发生的突变称自然突变或自发突变 (spontaneous mutation) 。用人工方法诱发的称为诱发突变 (induced mutation) 。突变存在普遍性 , 即影响各种性状的基因均可发生突变。

突变具有可逆性 , 这一规律在实验动物学中很重要 , 当我们利用突变动物时 , 如果保种工作不好 , 突破种有可能回复到野生型。