文档介绍：第七章基因突变
第一节基因突变的概念及原因
自然界是由若干种生物组成的,每一种生物都有自己相对恒定的染色体,并且在染色体上附着着决定性状的各种基因,进而才保证了物种的相对稳定性。但是自然界中的生物又不是一层不变的,在可以遗传的变异中一是通过有性过程进行杂交所引起的基因的重组,这是利用已有的基因产生多种多样的基因型的根本的途径之一。基因的重组并非基因本身的改变。二是由于突变,这是产生新的遗传基础的最基本方式。这种突变是包括染色体的畸变,同时又包括基因突变,所以又称由染色体的畸变和基因突变引起的变异为广义的突变。狭义的突变专指基因突变又称为点突变。
一、基因突变的概念及原因
染色体某一基因位点发生了化学性质变化而变成它的等位基因,这种变化称为基因突变,因为它只涉及基因部份的变化,一般说来是基因质量的变化。例如:基因由C→c,红→白,T→t,高→矮。
1971年,美国马萨诸塞州的一个农家的羊群里出现了一只突变的短腿而上弯曲的公羊,用它培育出绵羊安康品种。特点是一腿短,不能跳跃一般的栅栏,便于管理。无角的海福特牛就是由突变的七头无角公牛和母牛培育而成的。基因突变是新基因产生的方式,所以是生物进化的最基本原料。60年代,在辽宁的农村一高梁地里发现一株高梁结很多穗,由此培育出——分枝大红穗高梁,金鱼
——由古代鲫鱼变来。
基因突变的原因,认为是由内外因素引起基因组分的化学变化或位置效应的结果。更具体的讲:染色体内一定位点的基因内的DNA分子在某种条件的作用下发生结构及功能的改变,从而导致基因的突变。基因是染色体上执引着一定功能的DNA片断,而DNA分子又是染色体的基本组成部份,那么在基因的这一小段DNA分子长链上四种核苷酸有正常排列的顺序,并且按着原来的顺序进行正常的复制,从而保证了复制后的基因的一致性。如果DNA分子长链上四种核苷酸任何一个发生变化,由此引起核苷酸排列顺序的变化;或在这一小段中更微小的片段发生位置变化,即位置效应,则DNA分子将按改变的样板进行复制,于是形成基因突变。
突变一词是由荷兰的Devris所提出来的,他根据对月见单的研究,在栽培的条件之下,经过四代传下的36351株后代中得到351株变异,分属7个类型,约占总数的1%于是他把基因型大而明显的改变现象称为突变。经过研究了解,他所发现的突变类型中有4个属于染色体变异,两个是基因突变,还有一个是重组体。
突变总是从一个基因变成它的等位基因,并且产生一种新的基因型上的差异。例如:小麦的高杆变成矮杆,玉米的粉粒变成糯粒,棉花的长果枝变成短果枝,野生型的细苗变成对链霉素的抗药型,以及卷羽鸡和短腿安康羊等。这些在形成生理和代谢等方面表现的对性的差异都是野生型发生突变的结果。基因突变是遗传学中的重要课题,在理论上它对遗传物质的认识,对生物进化的理解都具有重要的意义。在实践中,它不仅是诱变育种的理论基础,而且与环境的污染问题的研究也有密切关系。
就基因突变的起源来讲又分为:
自发突变:凡是没有特殊的诱变条件,而是由于外界环境的自然作用或生物体内的生理和生化变化而发生突变。
诱发突变:由于专门的诱变因素,如各种化学药剂,辐射线,温度的剧变或其它外界环境的影响下,引起的突变。
自发突变和人工诱变表现形式是没有原则上的区别的突变引起表型的改变是多样的,从明显的表型特性的分析时,可以分为以下几点:
:泛指造成外形改变的突变型,或称为可见突变。包括豌豆株的高矮,籽粒的黄绿与圆皱,果蝇的长翅与残翅,红眼与白眼以及细胞和菌落的形态颜色,噬菌体斑的大小和清晰程度。
:能造成个体死亡或生活力的明显的下降的突变体。一个隐性致死的突变基因可以在二倍体生物中以杂全状态存在,如变通果蝇染色体上的致死基因I,小家鼠的侏儒型基因d,以及高等植物的白化基因b等,当它们处于纯合状态时或不具备显性等位基因时,便导致个体的死亡,所以不能在单倍体中保存下来。
:在一定的条件之下,表现致死的效应而在另外的条件下,能够生活的类型。如噬菌体T4的温度敏感型,突变型在25℃,而在42℃时致死的。
:没有形态效应但导致某种代谢功能的改变的突变型,最常见的是营养缺陷型,这种突变型表现为原来可以在基本培养基上生活而变成必须补充某种物质(如某种氨基酸)才能生长,微生物的抗药性突变也是一类生化突变型。
第二节基因突变的频率和时期
一、突变体及突变频率
突变体:表现出突变性状的个体叫突变体。如水稻中的矮生型,棉花中的短果枝,玉米中的糯性等性状都属于突变性状。
所谓突变频率是指突变体占观察总个体数的百分比。基因的突变频率因不同的作物,同种作物不同的性状,以及不同的外界条件而存在差异。但总的来讲:自发的突变频率较