生物发育的分子遗传学课件

第七章生物发育的分子遗传学一、分化发育的分子遗传理论二、果蝇胚胎发育的分子遗传学三、高等植物花发育的分子遗传学发育：一个有机体从其生命开始到成熟的变化，是生物有机体的自我构建和自我组织的过程。对多细胞生物来说，发育是从单细胞受精卵到成体经历的一系列有序的发展变化过程。分化：在个体发育中，细胞的后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。分化和发育的本质：基因选择性表达的结果，即基因表达调控的结果。一、分化发育的分子遗传理论发育、分化相关的理论1、Driesch-Morgan分化理论细胞质的不等分裂，导致不同细胞中含有激活相应基因的细胞质遗传信息。使不同细胞的不同基因被激活表达。（基因由抑制到活化）2、Caplan-Ordahl分化理论发育过程中，某些基因逐渐被抑制，使不同的细胞出现不同的决定状态。3、基因群程序活动模型（李振刚-吴秋英）细胞分裂中，染色体的活动影响其上面基因群的活性，基因群的活性相互影响，同时基因群的活性还受激素等其他方面因素的影响。二、果蝇胚胎发育的分子遗传学个体小、生命周期快、繁殖容易；果蝇的巨大多线染色体适宜于遗传分析和基因定位；基因与发育领域的模式生物。

间隙基因、成对控制基因及体节极性基因产物能调节同源域基因表达，最终决定每个体节的命运母源基因HB等梯度基因间隙基因成对控制基因体节极性基因同源异型基因

母源基因的表达改变HUNCHBACK等梯度基因的表达，构建A-P轴和D-V轴，再激活间隙基因，再由间隙基因激活成对控制基因，由成对控制基因激活体节极性基因表达。

2、控制果蝇形态发生的相关基因表达顺序母源基因：受精卵细胞质中的基因产物。A－P轴线由三类母体基因控制：头部：BIOCOID,HUNCHACK胸腹部：NANOS,CAUDAL尾部：TORSOD－V轴线确定的相关基因：SPATZL，TOLL，DORSAL，DPP间隙基因：受母源基因(如bcd和nos基因)调控，在胚胎的一定区域内表达，是合子细胞核中转录的第一批基因。间隙基因、成对规则基因、体节极性基因这些基因的表达是胚胎出现分节的最早标志之一，它们沿前-后轴形成斑马纹状的条带分布，正好把胚胎分为预定的体节。成对控制基因：可分为初级和次级成对规则基因。间隙基因表达产物激活初级成对规则基因在间隔体节的原基中表达，初级成对规则基因又调控次级成对规则基因的表达，从而把宽阔的裂隙基因表达范围分成垂直于前后轴的7个区域。此后，其它与体节形成有关的基因也开始表达。even-skipped（eve），fushitarazu（ftz）等Gaint(gt)，krüppel(Kr)和Knirps(kni)等这些基因的表达使胚胎沿AP轴线区域化，为体节的分化构建轮廓。同源域（同源异型）基因基因序列相似，彼此同源，但可控制或调节不同性状发育的基因。功能：受成对规则基因和间隙基因的调控以及它们之间的互作，在胚胎体节划分确定后，负责确定各体节的特征结构。大多数同源异形基因分布在果蝇第3染色体的两个区段中。触角足复合体(Antep-C)区段（5个）和双胸复合体(Bx-C)区段（3个）。同形异位基因：控制个体的发育模式、组织和器官形成的一类基因。同形异位现象：器官形态与正常相同，但生长的位置却完全不同。Ubx(超双胸)基因：缺失可使第3胸节上的平衡棒变成一对翅，结果使果蝇长成2对翅。pb(鼻足)基因：突变失活可使果蝇唇咀部触须转变为腿；antp(触角足)基因：显性突变可使头上的触角变成腿，而其隐性突变使胸节的腿变成触角；三、植物花发育的分子遗传学是由营养生长转向生殖生长的一个过程。合适的营养（C/N）；合适的光周期（LD/SD）；适合的时间（通过童期）；适当的温度（春化）；必要的刺激物（GA）等。1、花形成的生理Koornneefetal.,19982、花发育的相关分子调控CorbesierandCoupland,2006,JEBFT,TSF,SOC1在花发育中的作用3花结构发育的ABC/ABCE模型花部器官决定基因因而可以根据它们所影响的器官而分成三类。A类基因的突变影响萼片和花瓣。B类基因的突变影响花瓣和雄蕊。C类基因的突变则影响雄蕊和心皮。所有这三类基因都是可转录成蛋白质的同源异型基因。由这些基因编码的蛋白质都含有一个MADS盒区。ABC模型认为，萼片的发育是由A类基因单独决定