四、显性上位作用
两种独立遗传基因共同对一对性状发生作用时,其中一种显性基因对另一种显性基因的表现有遮盖作用,只有在上位基因不存在时,被遮盖的基因才得到表达,这种互作方式称为显性上位作用(epistatic dominance),简称为上位性(epistasis)。反之,后者被前者所遮盖,称为下位性(hypostasis)。起遮盖作用的基因如果是显性基因,称为上位显性基因。
如在燕麦(Avena sativa)中,黑颖品系和黄颖品系杂交,F1全是黑颖,F2 的分离出:黑颖 : 黄颖 : 白颖 = 12 : 3 :1(图4-32)。
这里显性基因B控制黑色素的合成,基因Y控制黄色素的合成。在基因型B_Y_个体中,两种色素均能产生,但黑色素遮盖黄色素的表现,结果外颖黑色;在基因型B_yy个体中,仅有黑色素,当然表现黑色;在基因型bbY_个体中,上位基因不存在,下位基因才得以表现,合成黄色素,外颖黄色;但在基因型bbyy个体中,由于无法合成色素,故表现白色。
F1自交情况: P 黑颖 BByy × 黄颖 bbYY
↓
F1 黑颖 BbYy
↓
F2 12/16 黑颖(9/16B-Y- 3/16B-yy): 3/16 黄颖(bbY-): 1/16白颖(bbyy)
F1测交情况: F1 黑颖 BbYy × 白颖 bbyy
↓测交
Ft 2 黑颖(BbYy Bbyy): 1黄颖(bbYy): 1白颖(bbyy)
图4-32 燕麦颖壳颜色的显性上位遗传
五、隐性上位作用
在两对互作的基因中,其中一对隐性基因对另一种显性基因起上位性作用,称为隐性上位作用(epistatic recessiveness)。如玉米胚乳蛋白质层颜色的遗传(图4-33),当基本色泽基因C存在时(即能合成色素),另一对基因 Pr pr 都能表现各自的作用,即Pr合成的酶能使色素变为紫色,pr仍表现红色。缺C基因时,隐性纯合体cc不能合成基本色素,对基因Pr不起上位作用,使得Pr和pr 都不能表现其性状,只能为白色。
F1自交情况: P 红色蛋白质层 CCprpr × 白色蛋白质层 ccPrPr
↓
F1 紫色 CcPrpr
↓
F2 9/16 紫色(C-Pr-): 3/16 红色(C-prpr): 4/16白色(3ccPr- 1ccprpr)
F1测交情况: F1 紫色 CcPrpr × 白色 ccprpr
↓测交
Ft 1紫色(CcPrpr): 1 红色(Ccprpr): 2白色(ccPrpr ccprpr)
图4-33 玉米胚乳蛋白质层颜色的隐性上位遗传
六、抑制作用(inhibiting effect)
在两对独立遗传的基因中,其中一种显性基因本身并不直接控制性状的发育,但可抑制另一种显性基因的表现,这种现象称为抑制作用,而起抑制作用的基因称为抑制基因。如玉米胚乳蛋白质层颜色的遗传(图4-34)。基因C为色素基因,可合成红色素;如没有C基因(cc),蛋白质层的颜色为白色。如果抑制基因I存在时,基因C被抑制,不能表达,胚乳的蛋白质层表现白色。
F1自交情况: P 白色蛋白质层 CCII × 白色蛋白质层 ccii
↓
F1 白色 CcIi
↓
F2 13/16 B白色(9/16 C-I- 3/16 ccI_ 1/16ccii): 3/16 有色(C-ii)
F1测交情况: F1 白色 CcIi × 白色 ccii
↓测交
Ft 3白色(CcIi ccIi ccii) : 1有色(Ccii)
图4-34 玉米胚乳蛋白质层颜色的抑制作用
上位作用和抑制作用不同,抑制基因本身不能决定性状,而显性上位基因除遮盖其他基因的表现外,本身还能决定性状。
从上述6种基因基因互作方式来看,基因与性状间的关系非常复杂,并不是一对一的关系,而且分离比也不是简单的3:1、1:1、9:3:3:1或1:1:1:1等比例。但这些分离比并不否定Mendel定律,而是它的深化和发展。
两对基因的自交F2 有各种比例,在测交时也出现不同的比例。至于3对基因的自由组合和基因互作,其本质与2对基因大致相同,只是分离比稍有差异,现把这些比例归纳成表4-10。
表 4-10 多种基因互作的后代比例
基因互作类型 |
2对基因F2比例 |
2对基因Ft比例 |
3对基因F2比例 |
3对基因Ft比例 |
无互作 互补作用 累加作用 重叠作用 显性上位作用 隐性上位作用 抑制作用 |
9:3:3:1 9:7 9:6:1 15:1 12:3:1 9:3:4 13:3 |
1:1:1:1 1:3 1:2:1 3:1 2:1:1 1:1:2 3:1 |
27:9:9:3:9:3:3:1 27:37 27:27:9:1 63:1 48:12:3:1 27:9:12:16 48:9:3:3:1 |
1:1:1:1:1:1:1:1 1:7 1:3:3:1 7:1 4:2:1:1 1:1:2:4 4:1:1:1:1 |
注:表中所列3对基因杂合体自交和测交结果均是一种基因互作方式,如显性上位作用,基因A对基因B和C对起作用,而在基因A不存在时,基因B对基因C是上位作用。隐性上位作用:基因cc对基因A和B同时起上位作用,而在基因C存在时,bb对A起上位作用。