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Molecular Biology
Chapter 12: Mendelian Genetics
12.12:
背景和环境影响表型
尽管生物体的基因组成在决定表型方面起着重要作用,但也有几个环境因素,例如温度、氧气可用性、诱变剂的存在,可以改变生物体的表型。
遗传背景如何影响表型的一个例子可以在马身上看到。马的 Extension 基因负责它们的毛色。野生型基因 (EE) 在外壳中产生黑色素,而突变基因 (ee) 产生红色素。一种称为乳霜稀释的修饰基因有两个等位基因:Ccr 和 C。Ccr 在杂合状态下将毛色从红色稀释到黄色,当存在于纯合状态时从红色稀释到奶油色。然而,C 等位基因不会影响毛色。因此,基因型 eeCC 的马有红棕色的皮毛、尾巴和鬃毛,而基因型 eeCcrC 的马有金皮毛,尾巴和鬃毛是白色的。
相比之下,在一些生物体中,如暹罗猫,毛色对温度变化高度敏感。这些猫由于参与黑色素产生的酶发生突变而表现出部分白化病。该酶在皮肤较冷的区域具有活性,导致颜色较深,而在皮肤较温暖的区域则不活跃,导致颜色较浅。这导致该品种的面部和四肢有特有的深色皮毛。
同样,生物体直接环境中存在的药物或化学物质也会影响生物体中的基因表达。例如,CR Stockard 表明,当受精卵被放入氯化镁溶液中时,异鼓底鱼只长出一只眼睛。
总之,生物体的基因型和环境因素之间存在复杂的相互作用,这可能导致可变的表型。
生物体的表型可能受基因型以外的多种因素影响,包括遗传背景和环境。有时,这些影响可能会同时发生。
“遗传背景”代表基因组中可能与目标基因相互作用的所有相关基因。
另一方面,环境包含生物体可能遇到的许多外部因素,包括温度、饮食和光照条件。
多个相关基因的突变会影响生物体的表型。例如,野生型果蝇的砖红色眼睛颜色是由于存在两种色素,即 ommochrome 和 drosopterin,它们受三个基因调节。
朱红色基因是产生棕色 ommochrome 色素的途径的第一步。
棕色基因编码一种膜转运蛋白,这是产生红色素 (drosopterin) 所需的
白色基因负责将这些色素携带到眼睛。
朱红色基因的突变会产生眼睛呈亮红色的果蝇,而棕色基因的突变会产生棕色眼睛的果蝇。
然而,白色基因的突变会导致白眼蝇,即使其他两个基因都有效。
温度是众多环境因素之一,在决定发育中的欧洲池龟的性别方面起着至关重要的作用。
当卵在 25°C 下孵化时,性腺组织发育成睾丸,所有后代都是雄性。然而,当卵在 30°C 下孵化时,性腺组织发育成卵巢,所有后代都是雌性。
性腺组织对温度有反应的这个时期称为热敏感期。
性腺组织发生改变,因为 Sox9 基因的表达会随着温度的变化而变化。
在较低温度下,表达较高,而在较高温度下,表达受到抑制。这种可变表达导致表型 – 后代性别的可观察变化。
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