Chapter5 性别决定及与性别有关的遗传 (4h)
本章要点
5.1 性别决定
5.2 伴性遗传
5.3 从性遗传和限性遗传
复习思考题
T,H,Morgan
本章要点
?了解两性动物性别分化及遗传和环境对动物
个体性别发育的影响;
?掌握性别决定理论及性别形成的机理;
?了解性别控制的研究方法和动态,明确动物
性别控制的意义;
?掌握伴性遗传的规律及其在动物生产中的应
用。
?理解伴性遗传、从性遗传、限性性状的概念;
5.1 性别决定
5.1.1 动物性别决定
5.1.2 植物性别决定
5.1.3 性别决定的剂量补偿
5.1.4 激素和环境条件对性别分化的影响
5.1.5 性别控制
5.1.6 性转变与性畸形
5.1.1 动物性别决定
? 性染色体理论
? 基因平衡理论
? 性别决定基因
? 其他类型的性别决定
?性染色体理论
性别是由性染色体决定的!
性染色体 ( sex-chromosome),与
性别决定直接相关,在异配性别
生物中形态不同的一对同源染色
体叫性染色体。其余各对染色体,
其形态、结构、大小都基本相同,
统称为常染色体( autosome) 。
异配性别,含两条异型性染色体的
性别。
同配性别, 含两条同型性染色体
的性别。
X
Y
全雄基因
不完全伴
性基因
伴性基因
① XY型
♀, AA+XX A+X AA+XX ♀
A+X
♂, AA+XY A+Y AA+XY ♂
② X0型
♀, AA+XX A+X AA+XX ♀
A+X
♂, AA+X0 A+0 AA+X0 ♂
配 子 下一代合子
? 性染色体理论
③ ZW型
♀, AA+ZW A+W AA+ZW ♀
A+Z
♂, AA+ZZ A+Z AA+ZZ ♂
④ Z0型
♀, AA+Z0 A+0 AA+Z0 ♀
A+Z
♂, AA+ZZ A+Z AA+ZZ ♂
配子 下一代合子
为什么生物的性别比一般为 1:1?如果异常会有什么结果?
? 性染色体理论
性染色体的来源 —— 进化的结果
无性别决定 一对常染色体分化,出现性染
色体 分化加深,其同源部分逐渐减少
?其中一条上的基因逐渐减少,且大部分
为全雄基因(主要方向);
?其中一条上的基因逐渐减少,且大部分
基因与性别无关,如果蝇 。
?其中一条消失,如蝗虫 ;
? 性染色体理论
C,B,Bridges于 1932年用果蝇为材料,通
过 X射线照射处理后的果蝇与正常的二倍体果蝇
杂交,结果见 P173图 7-2。
结论:性染色体和常染色体上都存在决定性
别的基因,雄性基因主要位于常染色体和 Y染色
体上,雌性基因主要位于 X染色体上,受精卵的
性别发育方向取决于雌雄两类基因系统力量的
对比。
? 基因平衡理论
性指数与性别的关系
性指数 < 1/2 =1/2 1/2< X/A< 1 =1 > 1
性别 超雄 雄性 中间性 雌性 超雌
超雌或超雄个体, 其体表, 外貌象正常的雌性或雄
性, 但身材较小, 生活力很弱, 高度不育 。
?染色体组:二倍体生物的一个正常配子所包含的
全部染色体称为一个染色体组,用 x表示。常染色
体组用 A表示。
?性指数( X/A),X染色体的数目 / 常染色体组数
? 基因平衡理论
? 性别决定基因
决定性别的基因有:位于 Y染色体上的 SRY基因和
位于常染色体上的 H-Y抗原基因、睾丸决定因子
( TDF),锌指蛋白基因( ZFY) 等。
分化 受精卵 卵裂 内胚层 未分化的原生殖嵴
谁优先发育依赖于
性别决定基因
抑制 中性生
殖腺
优先
发育
XX
XY
皮层
髓层
卵巢
雌性激素
雄性激素
雌性性征
雄性性征

♂ 睾丸 抑制
?后螠的性别决定:由生存的地点决定。
?蛙和某些爬行动物的性别决定:受环境温度
的影响很大。
? 其它类型的性别决定
蝌蚪
20℃ 发育 蛙♀♂各半
30℃ 发育 蛙全 ♂
蜥蜴
26-27℃ 发育 全 ♀
29℃ 发育 全♂
31℃ 发育
31-33℃ 发育 ♀♂ 各半
全 ♀
鳄鱼
> 33℃ 发育 全♂
< 28℃ 发育
龟鳖 28-32℃ 发育 ♀♂ 各半
> 32℃ 发育 全 ♀
全♂
如,
?蜂和蚁的性别决定 —— 由染色体倍数决定性别,由营
养条件决定职能。
? 其它类型的性别决定
孤雌生殖 蜜蜂婚
配飞行
最强壮的雄峰与
蜂王交尾后死去
蜂王获得终生
享用的精子
产卵
部分未
受精
受精卵
雄峰
( n=16)
吃 2-3天蜂王浆,21天发育
工蜂
吃 5天蜂王浆
16天发育
蜂王
幼蜂
( 2n=32)
5.1.2 植物性别决定
?性染色体决定性别( P176-177)
?两对基因决定性别( P177)
?多对基因决定性别
5.1.3 性别决定的剂量补偿
?巴氏小体 —— 1949年 Barr发现 Sex-chromatin
body(Barr body)。 由雌性哺乳动物体细胞中失活
的 X染色体在间期细胞核中呈异固缩状态(染色质
高度螺旋化),形成直径约 1μm 大小,贴近于核膜
边缘的染色小体,又称为 X染色质或性染色质。
?剂量补偿效应( dosage compensation effect) —
— 指具有两份或两份以上的基因量的个体与只有一
份基因量的个体的基因表达趋于一致的遗传效应。
? Lyon假说 ( Lyon hypothesis)
? 正常哺乳动物的体细胞中,两条 X染色体中只有一
条在遗传上有活性,另一条在遗传上无活性。
? 失活是随机的。在同一哺乳动物的体细胞中,有
些父源 X染色体失活,有些为母源失活。
? 失活发生在胚胎发育的早期。 (人类在胚胎发育 16
天时 )
? 杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体 (mosaic)
? 证据:玳瑁猫
人类中, 葡萄糖- 6-磷酸脱氢酶
玳瑁猫
? X染色体随机失活的分子生物学研究
?并非整条 X染色体上所有基因都失活
?失活染色体上的有活性基因与失活基因
穿插排列
? X染色体上的特异失活位点 (X
inactivation center)
例:小鼠中 680- 1200kb 精确定位于 Xq11-q12
5.1.4 激素和环境条件对性别分化的影响
?激素的影响
① 自由马丁
②性反转 —— 如母鸡司晨
?外界环境条件的影响
?环境条件与植物性别的分化( P182-183)
不论激素还是环境条件,只改变性别
发育的方向,而不改变其性染色体组成。
5.1.5 性别控制
?性别控制的意义
?性别控制的方法
① 精子分离法
根据 X,Y精子在某些物理化学性质上的差异 ( 如
表面抗原不同, 质量的差异, 电荷的差异等 ), 用
物理或化学的方法将其分开, 再按人们的需要进行
人工授精, 从而获得所需要的个体 。
② 控制受精与胚胎发育的条件
研究发现, 酸性环境有利于 Y精子授精, 而碱性
环境有利于 X精子授精;用雄激素处理早期 XX型胚胎,
使之发育为可育的 XX型雄性个体, 那么该个体只能
产生 X精子 。
5.1.6 性转变与性畸形
基因平衡理论告诉我们,性别的决定取决于细胞内雌
雄两类基因力量的对比,性别分化同时受遗传和环境条
件的影响。因此造成性转变或性畸形的原因就有遗传和
环境两大类。
? 性转变
①遗传原因引起的性转变
②环境原因引起的性转变
母鸡司晨
XX+tra × XYtratra
配子 Xtra Ytra
Xtra XXtratra雄 XYtratra雄
X+ XX+tra雌 XY+tra雄
如,果蝇常染色体上的 tra
基因,当其纯合时,使二倍
体正常雌蝇变为不育的雄蝇。
? 性畸形
?遗传原因引起的性畸形
?雌雄嵌合体 —— 如果蝇腹环的雌雄嵌合体,这种
嵌合体的腹环一半表现为雌性,另一半表现为雄
性。这是由于 XX 型的受精卵第一次卵裂时,有
一半卵裂球丢失了一条 X染色体之故。
?人类性畸形
?环境原因引起的性畸形 —— 如自由马丁
5.1.6 性转变与性畸形
生殖细胞在减数分裂中,性染色体不分离引起的睾
丸退化症和卵巢退化症的形成
精子
卵 子
X XX O
X XX正常女性 XXX三 X女性 XO卵巢退化症
Y XY 正常男性 XXY睾丸退化症 YO不能成活
XY XXY睾丸退化症 XXXY多 X男人 XY正常男性
O XO卵巢退化症 XX正常女性 OO不能成活
?人类性畸形
?先天性睾丸发育不全 ( Klinefelter syndrom),又
叫葛莱佛德氏症候群,患者是男性,但睾丸较小,
精细管发育不全,无精子形成,常出现女性似的乳
房,智能低下。进行细胞学检查发现,其染色体构
型为 44+XXY,有一个巴氏小体。
?先天性卵巢发育不全 /卵巢退化症 ( Turner′s
syndrom),又叫杜纳氏症候群,患者是女性,但第
二性征发育不良,卵巢完全缺乏或仅有少数结缔组
织,原发性闭经;从外观上看,身材矮小,肘外翻,
颈部有翼状赘片;先天性心脏病或智能低下。进行
细胞学检查发现,其染色体构型为 45X0或 45XO与
44+XX的嵌合体 。
?睾丸女性化 (Testicular
feminingntiun),患者具有女
性的第一性征和第二性征,但
腹腔内有未下降的睾丸,能产
生精子并分泌正常数量的雄性
激素,但没有输精管;阴道短、
缺或盲泯,没有子宫和输卵管,
先天性闭经。细胞学检查发现,
其染色体数目正常,但 X染色体
上有一突变基因 tfm。
?人类性畸形
X+XtfM× X+Y X+X+ XtfmX+ X+Y XtfmY
(正常女性 ) (携带者女性 ) (正常男性 ) (患者 )
?睾丸退化症 ( Klinefelters syndrome),外
貌是男性,身体比一般男性高,睾丸发育不全,
不能产生精子,不育;常出现女性的乳房,智
力较差。多数患者染色体组型为 47 XXY,少数
为 48 XXXY。 此外有的患者是两性嵌合体
46XY+47XXY,患者一侧有正常睾丸,有生育能
力。
? XYY体,外貌象男性,比普通人身材高,性情粗暴孤僻,
有的智力较高。生殖器发育不良,睾丸不下降,多数
不育。染色体组型为 44+XYY。
? 多 X女性, X染色体多至 3条以上,又称超雌体。染色体
组型为 44+XXX或 44+XXXX,体形正常,除智力较差和心
理变态外,无其他症状。有月经、能生育,子女中个
别出现 XXY综合症外,一般均正常。
? 多 X男性,染色体组型为 44+XXXY或 44+XXXXY,表现男
性,前者睾丸退化;后者智力发育不良,常常有斜视,
眼间距宽,鼻梁扁平,有先天性心脏病,生殖器发育
不良,较小。
?人类性畸形
5.2 伴性遗传
5.2.1 伴性遗传的概念
5.2.2 伴性遗传现象
5.2.3 伴性遗传的特点
5.2.4 伴性遗传的应用
5.2.5 伴性遗传的意义
5.2.1 伴性遗传的概念
? 不完全伴性基因 —— X与 Y或 Z与 W染色体上有一部分
是同源的,该部分的基因互为等位基因,称为~。它
所控制的性状的遗传行为与常染色体遗传相同。
X
Y
全雄基因
不完全伴
性基因
伴性基因
?全雄基因 —— 位于 Y染色体非同源部分的基因称为~。
?伴性基因 —— 位于 X或 Z染色体上与 Y或 W染色体非同
源部分的基因称为~。
?半合基因 —— 全雄基因和伴性基因的统称。
?伴性遗传 —— 指伴性基因所控制性状的遗传行为。
又叫性连锁遗传( sex-linked inheritance)。 具
体说来是指位于 X或 Z染色体上与 Y或 W染色体非同源
部分的基因所控制性状的遗传行为称为。
5.2.1 伴性遗传的概念
正 交
P 红♀ (X+X+)× 白♂ (XwY)
F1 红♀ (X+Xw)?红♂ (X+Y)
F2 X+X+ X+Xw X+Y XwY
红眼 红眼 红眼 白眼
表型比例:红眼 ∶ 白眼 =3∶1
其中,♀ 性全是红眼,
♂ 性红 ∶ 白 =1∶1
5.2.2 伴性遗传现象
反 交
P 白眼 ♀ (XwXw)× 红眼♂ (X+Y )
F1 红眼♀ (X+Xw)?白眼♂ (XwY)
F2 X+Xw XwXw X+Y XwY
红眼 白眼 红眼 白眼
表型比例:红眼 ∶ 白眼 =1∶1
其中,♀ 红 ∶ 白 =1∶1
♂ 红 ∶ 白 =1∶1
5.2.3 伴性遗传的特点
?正反交结果不一致。
?性状分离比数在两性间不一致 。
?若配子同型的性别传递隐性伴性性状, 则
F1代表现 交叉遗传 现象 。 即父亲的性状传
递给女儿, 母亲的性状传递给儿子 。
?出现 假显性 现象 。
5.2.4 伴性遗传的应用
?鸡的伴性遗传与自别雌雄
根据伴性遗传规律,选择易辨别的伴性性状品系作母
系进行杂交,其后代可自别雄雌。
ZKW 慢羽♀× ZkZk快羽♂ P,ZBW 芦花♀× ZbZb非芦花♂
F1,ZBZb芦花 ♂ ZbW非芦花 ♀ ZKZk 慢羽 ♂ ZkW 快羽 ♀
芦花性状,芦花基因 ZB > 非芦花基因 Zb
羽毛生长速度:慢羽基因 ZK> 快羽基因 Zk 如:鸡
?人类伴性遗传与疾病分析
?人类血友病的遗传,
正常基因 X+ >血友病基因 Xh
X+Xh× X+Y X+X+,X+Xh 和 X+Y,XhY
X+X+× XhY X+Xh 和 X+Y
XhXh× X+Y X+Xh 和 XhY
?人类红绿色盲的遗传
正常基因 X+ > 色盲基因 Xb
为什么伴性遗
传病男性患者
远高于女性患
者?
5.2.4 伴性遗传的应用
5.2.5 伴性遗传的意义
?理论意义
为基因位于染色体上提供了直接证据,
巩固了遗传的染色体理论。
?实践意义
?根据伴性遗传规律,可以预防某些伴性遗
传疾病;
?利用伴性遗传规律来指导生产实践,如鸡
的自别雄雌。
5.3 从性遗传和限性遗传
5.3.1 从性性状的遗传
?从性性状( sex-conditioned traits),又称影响
性状,指性状表现受个体性别的影响,颠倒了性状
的显隐性关系,在一种性别表现为显性或隐性,而
在另一种性别则表现为隐性或显性。控制从性性状
的基因位于常染色体上。
?从性遗传( sex-conditioned inheritance),从
性性状的遗传行为叫从性遗传。因为控制从性性状
的基因位于常染色体上,所以正反交结果相同,只
是性状的表现受性别的影响。由于性别的差异,雌
雄个体分泌的雌、雄性激素水平不同,性状的发育
受性激素的影响在两性间表现出差异。
? 从性遗传现象
5.3.1 从性性状的遗传
P1,有角羊♀♂( HH)× ♂♀ (hh)无角羊
F1,♀无角
♂ 有角
Hh
F2,HH 2Hh hh
♀♂ 都有角 ♀ 无角 ♂有角 ♀♂ 均无角
从杂交结果看,F1代雄性有角而雌性无角;
F2代♂中有角 ∶ 无角 =3∶1,♀中有角 ∶ 无角 =1∶3 。
?限性性状( sex-limited traits),指只在
某一种性别表现的性状,控制此类性状的基
因多数位于常染色体上,也有少部分位于性
染色体上。限性性状有单基因控制的单位性
状,如单睾、隐睾;也有多基因控制的数量
性状或多性状复合体,如泌乳量、产仔数、
产蛋性状等。
?限性遗传( sex-limited inheritance):
指限性性状的遗传行为。
5.3.2 限性性状的遗传
?限性遗传的特点
?没有固定的遗传模式;
?由常染色体上基因控制的限性性状,在某
种性别中有其遗传基础却无性状表现,如泌
乳性状、繁殖性状等。具有遗传基础而无性
状表现的个体在该性状上用性状指数表示。
如公牛的泌乳性能用泌乳指数表示;公鸡的
产蛋性能用产蛋指数表示。
5.3.2 限性性状的遗传
?位于性染色体上的基因控制的限性性状,实际上只在雄
性个体中表现,这类性状的遗传行为又称为限雄遗传 。
复习思考题
教材 P188 2,3, 6,7,8。