《遗传与发育》PPT课件

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1、第七章遗传与发育一、概论发育遗传学（developmentalgenetics）研究生物发育过程中的基因及基因的相互作用对发育的调控。◆发育是生物的共同属性，贯穿每个生物体的整个生活史。对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始到个体正常死亡。其中早期胚胎发育过程包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键的阶段,如哺乳类的早期发育过程。◆遗传控制发育的图式（pattern），发育则是基因按严格的时间和空间顺序表达的结果，是基因型与环境因子相互作用转化为相应表型的过程。◆无脊椎动物和脊椎动物，如线虫、果蝇和人类的发育途径基本相同，

2、控制发育的基因在进化上是保守的，在结构和功能上有很高的同源性。◆发育中的主要的事件涉及细胞决定（determination）、细胞分化（differentiation）和细胞间的相互作用（cell-cellinteraction）。◆发育研究中模式生物的作用。◆发育研究中常用的突变包括功能突变、条件致死突变和功能获得突变。模式生物●基因组的等价性（genomeequivalence）——细胞的全能性（totipotency）◆细胞的全能性指生物体的每个细胞都具有能重复个体的全部发育阶段和产生所有细胞类型的能力。植物的

3、细胞全能性大于动物细胞。◆Gurdon的爪蟾核移植实验。◆第一个哺乳类乳腺细胞核的遗传克隆——Dolly羊。二、果蝇的发育1、概论◆果蝇的生活周期从受精卵开始经过5个不同阶段的成体前（pre-adult）发育,包括胚胎、三个幼虫期和蛹期。果蝇卵的结构具有前（anterior）、后（posterior）、背（dorsal）、腹（ventral）区。果蝇受精后3小时的胚胎发育◇受精约30min后,受精卵中来自亲本配子的核融合，形成合子核。◇合子核约每10min分裂一次，产生多核细胞，生成合胞体胚盘（syncytialb

4、lastoderm）◇约10次分裂后（1h30min），产生约512个核，这些核往卵的外层迁移。◇受精后约2.5h，卵的表面进行4次额外的核分裂，在后极（posteriorpole）组成的极细胞（polecell）成为种系细胞（germcells）的前体。◇约3h后，核包裹在膜中，在胚胎表面形成单层细胞——细胞胚盘（cellularblastoderm）,约6000个体细胞。◇约第12次分裂周期，细胞开始迁移，胚盘进入原肠胚生成（gastralation）期，并分化出外胚层（ectoderm）、中胚层（mesoderm

5、）和内胚层（endoderm）。早期胚胎发育各时段的切片,荧光处为核DNA成虫的头、胸、腹部是从幼虫的体节衍生的果蝇胚胎中的体节、分区和副体节（parasegments），Ma，Mx和Lb表示将发育成头部的体节；T1-T3是胸部体节；A1-A9为腹部体节，每个体节分为前（A）后（P）区；副体节代表早期的图式特化◆果蝇幼虫的成虫盘和成体结构对照2、果蝇卵的极性形成、体节的分化果蝇卵的极性形成、体节的分化是受一系列基因级联反应调控的。参与果蝇卵的极性形成、体节的分化的基因有三类：母体效应基因（maternal-effect

6、genes)、分节基因(segmentationgenes)、同源异形基因(homeoticgenes)。（1）母体效应基因（maternal-effectgenes)◇母性效应基因编码转录因子、受体和调节翻译的蛋白，在卵子发生（oogenesis）中转录，产物储存在卵母细胞中，沿前-后轴呈梯度（gradient）分布。◇母性效应基因产物的梯度起始胚胎发育,突变研究指出，调节果蝇发育的母性效应基因约40个。如：bicoid,nanos.◆A-P轴前端由bicoidmRNA及其表达产物的梯度决定◆A-P轴的后端由nano

7、s基因的作用决定◆bicoid和nanos基因产物的协同作用生成早期胚胎A-P轴◆D-V轴建成中，腹部结构按背部基因蛋白在核内的梯度形成，而背部结构的形成则取决于腹部基因蛋白dpp的梯度.(2)分节基因分节基因决定体节的形成。主要包括:裂隙基因（gapgene），成对规则基因（pair-rulegene）,体节极性基因(segmentpolarity).裂隙基因（gapgene）的表达形成体节成对规则基因（pair-rulegene）的表达使胚胎中段前后轴形成7个区带。体节极性基因(segmentpolarity)的表

8、达使胚胎中段前后轴进一步形成14个区带。（3）同源异形基因（homeoticgenes）主要包括触角足复合体Antennapediacomplex（ANT-C）和双胸复合体Bithoraxcomplex（BX-C）。胚胎体节的划分确定后，同源异形基因负责确定每个体节的特征结构。若发生突变，会使一个体节上长出另一个体节的特征结构，如