遗传与个体发育

第十二章遗传与个体发育第十二章遗传与个体发育遗传与发育第十二章遗传与个体发育受精卵亿万个细胞

（基因相同）细胞分化细胞与细胞之间有差异第十二章遗传与个体发育细胞质和细胞核在个体发育中的作用细胞的全能性基因对个体发育的控制本章内容细胞质在细胞生长和分化中的作用第一节细胞质和细胞核在个体发育中的作用细胞核在细胞生长和分化中的作用环境条件的影响第十二章遗传与个体发育第一节细胞质和细胞核在个体发育中的作用一、细胞质在细胞生长和分化中的作用第十二章遗传与个体发育第一节细胞质和细胞核在个体发育中的作用海胆卵的卵裂海胆卵的切割试验正常发育植物极动物极持久囊胚受精卵外胚层内胚层第十二章遗传与个体发育第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用以上实验说明

卵细胞质内含有一些分化的物质，如：色素、卵黄粒、线粒体等，只有完全具备了这些物质，个体发育才能正常进行细胞质的变化控制了基因的活性——细胞分化第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用植物细胞分化二、细胞核在细胞生长和分化中的作用大型单细胞藻类伞藻（Acetabulariamediterranea）的再生和嫁接试验核第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用mRNA含量伞藻的再生实验说明：核在细胞分化中是起着主导作用第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用A.m(Acetabulariamediterranea)A.c(Acetabulariacrenulata)伞藻的种间嫁接实验在控制细胞分化方面，基因作用的产物是起主导作用第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用三、细胞核和细胞质在个体发育中的协同作用

细胞核和细胞质是细胞中担负着不同作用的两个组成部分，但又是相互联系的整体四、环境的影响第十二章遗传与个体发育

第一节细胞质和细胞核在遗传中的作用一、个体发育的阶段性第二节基因对个体发育的控制二、基因与发育模式三、基因与发育过程第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制个体发育的阶段性

◆高等植物第一次分裂就是不均等的分裂，形成一个小的和大的细胞。★小细胞→胚体→球形期(globularstage)→心形期(heartstage)、鱼雷形期(torpedostage)→分化根、茎等原始组织器官。（胚胎经过生长，从营养生长期转变到生殖生长期，各部分细胞分化成不同的形态特征和生理特性）★大细胞→胚柄（胚胎长成后就退化）第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制基部两个叶片←只长出两片叶子就不再生长。第3，4片叶←长出3-4对叶后开花。第5-7对叶片←长出两对叶就开花，第8-10对叶片←长出一个叶片就开花。花序←直接开了花。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制例：烟草表明，当植株发育到某一阶段时，在该阶段分化的组织和细胞，就达到与该阶段相应的发育状态。一旦脱离周围组织而离体培养，则在原来发育阶段的基础上，继续向前个体发育的阶段性

第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制个体发育的阶段性

第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制个体发育的阶段性

第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制外在的因素:相邻细胞间或组织器官间以及外界环境条件的影响。

个体发育的这种特性是由内外两种因素控制的。内在的因素:基因序列在不同时间上的选择性表达。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制个体发育所经历的不同阶段，总是遵循预定的方向和模式。这是由个体的基因所决定的。同形异位基因控制个体的发育模式、组织和器官的形成。同形异位现象二、基因与发育模式第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制同形异位基因最早发现于果蝇胚胎发育中。刘易斯(E.B.Lewis)等人于二十世纪40年代做过许多果蝇同形异位突变的遗传分析。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制果蝇幼虫及成虫由体节组成，包括一个头(head)，三个胸节(T1至T3)，八个腹节(A1至A8)，每一节又分为前端(A)和后端(P)两部分。成虫的每个胸节带有一对脚。在第二胸节(T2)上长出翅膀，第三胸节(T3)上生长平衡器。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制果蝇从胚胎分化发育至成熟个体，有两组同形异位基因簇参与调节这一过程。它们是触角脚基因(Antennapedia)和腹胸节基因簇(Bithorax)。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制腹胸节基因突变将第三胸节转变成第二胸节，使平衡器转变成一对多余的翅膀。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制触角脚突变则使头上的触角变成另一对脚。这两组同形异位基因簇均位于果蝇第三染色体上。触角脚基因簇位于长约350kb的区段内，有五个编码基因。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制

对拟南芥和金鱼草的研究，有三组同形异位基因控制花器分化发育。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制三、基因与发育过程

个体发育阶段性转变的过程，实质上是不同基因被激活或被阻遏的过程。在发育的某个阶段，某些基因被激活而得到表达，另一些基因则处于被阻遏或保持阻遏状态。在发育的另一阶段，原来被阻遏的基因因激活而表达了，原来表达的基因却被阻遏。基因是否得到表达，可从它的表达产物一蛋白质或转录产物mRNA，或通过比较突变型与野生型的表型来推断。T4噬菌体的自发装配第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制◆噬菌体侵入大肠杆菌后，它的DNA利用宿主细胞中的RNA多聚酶合成自己的mRNA(时间大约在噬菌体侵入后1-2分钟)。这些专化的mRNA在宿主的核糖体上进行翻译，合成能裂解宿主DNA的酶◆大约在侵染后的5-6分钟，出现新合成的噬菌体的DNA，随即合成“早期”的蛋白质。◆在侵染后的9-10分钟，出现几种“晚期”蛋白质，包括头部外壳的蛋白质，尾部及各种附属结构的蛋白质和溶菌酶。溶菌酶裂解细菌的细胞壁，使新的噬菌体得以释放。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制晚期基因(late

gene)：主要控制蛋白质“部件”的合成，装配新的噬菌体并产生溶菌酶。第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制利用突变体所进行的研究，已发现控制T4噬菌体各“部件”的合成以及装配，需要70个基因。大致分成二类：早期基因(earlygene)：主要控制早期侵染行为，产生早期的mRNA，编码合成噬菌体DNA的酶等。◆无论早期基因或晚期基因发生突变，分化就停止，不能形成完整的噬菌体。如果把具有不同突变体的裂解液混合，使它们进行体外装配，得到了有活性的噬菌体第十二章遗传与个体发育

第二节基因对个体发育的控制一、植物的组织培养第三节细胞的全能性二、动物的核移植实验第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性一、植物的组织培养胡萝卜第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性试管开花第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性新疆紫草高产（色素）细胞系第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性组培人工种子第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性说明细胞具有全能性（totipotency）核基因组的分化是可逆的人工育种的有力手段第十二章遗传与个体发育

第三节细胞的全能性二、动物的核移植试验

认为胚胎早期细胞核具有全能性，而胚胎以后各个时期的细胞核难以体现全能性，即分化难以逆转，多数生物学家转向以未成熟的胚胎细胞克隆动物的领域。（一）移植开端1938年汉斯.施佩曼1952年，R.Briggs（罗伯特.布里格斯）我国童第周和美籍华人牛满江教授在鱼类和两栖类中进行核移植，成功地得到了核质杂交品种。鲤鱼生长迅速、个体大、肉质粗厚、味道差。鲫鱼肉细味美，但个体小。二者杂交，子一代雄性不育，无法繁殖。

鲤鱼囊胚细胞

鲫鱼受精卵

↓↓具有生殖能力取核去核受精卵肌肉蛋白含量比鲤鱼高↘↙3.78%

融合→培育→杂交鱼→脂肪含量比鲤鱼高

5.58%（二）胚胎细胞核移植—胚胎细胞克隆1除核2注核3注核4注核5

注核6电击（三）体细胞核移植—体细胞克隆

1、体细胞克隆的类型

（1）同种体细胞核移植：科学家用取自一只6岁成羊的乳腺细胞培育成功一只克隆羊，开创了成年哺乳动物克隆的先河。

动物体细胞克隆技术又称体细胞核移植技术或无性繁殖技术，它是用动物特定发育阶段的核供体（体细胞核）及相应的核受体（去核的原核胚或成熟的卵母细胞、卵细胞）不经过有性繁殖过程，进行体外重构，并通过重构胚的胚胎移植，从而达到扩繁同基因型动物种群的目的。（2）异种体细胞核移植：陈大元等将大熊猫的子宫上皮细胞、骨骼肌细胞和乳腺上皮细胞的细胞核移入去核的兔卵母细胞后，分别有9.9%、6.8%和11.7%的重构卵发育到囊胚，染色体、线粒体DNA和核DNA分析均证实异种重构胚的核遗传物质来自大熊猫供体细胞。这不仅开创了大熊猫体细胞移核的先例，而且也是首次大熊猫体细胞核的异种移核。对大熊猫的快繁及保护提供了一线希望。（三）体细胞核移植—体细胞克隆2、体细胞克隆的一般方法

克隆羊“多莉”的克隆方法如下：A羊乳腺细胞

B羊未受精卵

↓↓

取出细胞核

除去细胞核的卵

↘

融合

↙

显微注射↓电击融合早期胚胎发育↓胚胎移植到C羊子宫

↓

C羊分娩产下“多莉”与A羊同1997年英国苏格兰爱丁堡罗斯林研究所(RoslinInstitute)的Wilmut,I利用绵羊的乳腺细胞的细胞核成功地克隆了一只小羊“多利(Dolly)”。这是世界上第一例成年山羊体细胞克隆出的“元元”，但由于肺部发育缺陷，它只存活了36小时零3分钟，就因呼吸衰竭而死亡。这是在日本诞生的克隆牛，此是继“多利”羊后，科学家利用成年动物体细胞成功克隆的又一动物。美国得克萨斯农业和机械大学的科研人员于2001年9月成功地克隆了5只猪。美国科学家已连续培养出6代克隆鼠世界上第一只克隆猴“泰特拉”在美国俄勒冈灵长类动物中心诞生2002年2月21日《nature》报道美国得克萨斯农业和机械大学兽医学院的马克•韦斯特霍欣等成功地克隆出了小猫“茜茜”茜茜的供体茜茜和她的代孕妈妈茜茜韩国庆尚大学、江原大学、忠北大学等院校的科学家合作，近日:骨髓干细胞成功克隆出猪，克隆成功率大幅提升（从1%至5%提高到20%）。在解剖学和生理学方面，猪和人都有很多相似之处，是科学家进行医学研究的重要模型。从重约70公斤的母猪骨髓中提取出间质干细胞，并将其与去除了细胞核的猪的卵子结合，通过电击获得了克隆受精卵，随后把克隆受精卵放到了母猪的子宫内，经过一段时间的孕育，母猪成功产下了克隆小猪。山东皮肤细胞克隆牛北京克隆牛欣欣欣欣之母莱阳农学院克隆牛（四）关于克隆人克隆人“三疯子”的科学家是：美国“克隆基金”主任布瓦瑟利耶、肯塔基州列克星顿大学激素学院院长扎沃斯和意大利科学家安蒂诺里。由于此三人是克隆人的坚定推崇者，因此被学术界称为“科学疯子”。（四）关于克隆人

1、克隆人就在我们身边（1）体细胞克隆人的过程—人造人（2）同卵双胞胎的