柳穿魚是一種園林花卉。如圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同。 柳川魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達直接相關(guān)。如圖所示的兩株柳穿魚，它們體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達，植株B的Lcyc基因不表達。研究表明，植株B的Lcyc基因不表達的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多個堿基連接甲基基團）。 科學(xué)家將這兩個植株作為親本進行雜交，F(xiàn)1的花與植株A的相似， F1自交的F2中，絕大部分植株的花與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似。
柳穿魚花形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳
某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型都是Avya ，卻表現(xiàn)出不同的毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過度類型。
研究表明，在Avy基因的前端（“上游”）有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達水平，這段堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點。當這些位點沒有甲基化時，Avy基因正常表達，小鼠表現(xiàn)為黃色；當這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制。這段堿基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達受到的抑制越明顯，小鼠體色體毛的顏色就越深。
1. 上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？
柳穿魚花形態(tài)改變，是因為基因的部分堿基被高度甲基化；小鼠毛色改變，是因為基因的前端有一段影響基因表達的特殊的堿基序列被甲基化。發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達受到抑制，進而影響性狀。
2. F1的花為什么與植株A相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？
被甲基化的基因表達受到抑制，表現(xiàn)為隱性。類似于AA×aa → Aa → A 、aa。
基因的堿基序列不變，部分堿基發(fā)生甲基化修飾，最終影響表型，并且這種修飾可以遺傳給后代。
生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫做表觀遺傳。
這種表型改變有多種機制： DNA甲基化、 磷酸化、 構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、 乙?；?。
這種調(diào)控方式，往往通過有絲分裂延續(xù)，若發(fā)生在生殖細胞中則會影響下一代的性狀。
同卵雙胞胎是一個精子與一個卵細胞結(jié)合產(chǎn)生一個受精卵后再一分為二形成的兩個胚胎。他們基因組成相同，但是性狀依然有差異，有時候甚至差異很大，這就跟表觀遺傳有關(guān)。
異卵雙胞胎是兩個精子與兩個卵細胞結(jié)合產(chǎn)生的兩個受精卵之后獨立發(fā)育成的胚胎，由于基因組成不同，只是出生時間一樣，所以性狀差異甚遠，性別也可以不同。
同由受精卵發(fā)育而來的蜂王和工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同。表觀遺傳在其中發(fā)揮了重要作用。
有研究表明：吸煙會使人的體細胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。不僅如此，還有研究發(fā)現(xiàn)男性吸煙者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高，請查閱相關(guān)資料，結(jié)合表觀遺傳、煙草煙霧中含有的化學(xué)物質(zhì)及其危害等知識，向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理。
基因通過其表達產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀。細胞內(nèi)的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調(diào)控的。
細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下，發(fā)生可遺傳的性狀改變。
2. 基因表達與性狀的關(guān)系
一因一效：一個基因影響一個性狀。
一因多效：一個基因可以影響多個性狀。
多因一效：多個基因影響一個性狀。
如紅綠色盲、白化病等單基因遺傳病。
如研究發(fā)現(xiàn)水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)控，而且對水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要的作用。
如人的身高是由多個基因決定的，其中每個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩?br/>通過改變遺傳物質(zhì)如基因突變，染色體變異等，使性狀發(fā)生改變。
通過表觀遺傳，導(dǎo)致產(chǎn)生性狀差異。
在大多數(shù)情況下，基因與性狀并不是都是一一對應(yīng)的簡單的線性關(guān)系，一種性狀可由多個基因控制（多因一效），一種基因也可能影響多個性狀（一因多效）。同時還受環(huán)境因素的影響。

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第2節(jié) 基因表達與性狀的關(guān)系

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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