互补作用

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两个非等位的突变基因同处在一个杂合体细胞或局部合子(见细菌接合)中时,野生型基因补偿突变型基因的缺陷而使细胞的表型恢复正常的作用。
中文名
互补作用
外文名
complementary effect
条    件
两个非等位的突变基因
提    出
S.本泽

互补作用简介

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互补作用
(complementary effect):
多个非等位基因同时存在时,才表现出某一性状,这些基因称为互补基因,这种基因互作的类型称为互补作用(complementary effect)。两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合显性状态时共同决定一种性状的发育;当只有一对基因是显性,或两对基因都是隐性时,则表现为另一种性状,F2产生9:7的比例。例如,在香豌豆(Lathyrus odoratus)中有两个白花品种,二者杂交产生的F1开紫花。F1植株自交,其F2群体分离为9/16紫花:7/16白花。该杂交组合涉及两对基因的分离。从F1和F2群体的9/16开紫花,说明两对显性基因的互补作用。如果紫花所涉及的两个显性基因为C和P,F1和F2各种类型的基因型如下:
上述实验中,C_P_植株开紫花,其余植株都开白花,表明C和P对于紫色都属必要。互补作用在很多动物和植物中都有所发现。

互补作用顺反位置效应测验

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美国分子生物学家S.本泽首先在大肠杆菌噬菌体T4中根据上述原理来判断一系列紧密连锁的快速溶菌突变型rⅡ是否属于一个基因。他首先分离得到数以千计的表型相同的rⅡ突变型。通过杂交,根据重组频率绘制出基因精细结构的遗传学图。然后通过噬菌体混合感染进行互补测验,结果说明全部rⅡ突变型可以区分为rⅡA和rⅡB两群(见基因定位)。同属于rⅡA或同属于rⅡB的两个突变型在混合感染中没有互补作用,任何一个rⅡA突变型和任何一个rⅡB突变型在混合感染中都有互补作用而使表型恢复正常。本泽把在反式构型中不能互补的各个突变型在染色体上所占的一个区域称为一个顺反子。顺反测验结果说明顺反子是一个必须保持完整才具有正常生理功能的遗传物质的最小单位,因此实际上它等同于基因,是基因的同义词。此外,本泽把一个基因内部能造成可遗传的表型变化的最小的结构单位称为突变子,把不能通过重组而分割的结构单位称为重组子(见基因)。

互补作用基因内互补

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在脉孢菌、酵母菌、大肠杆菌、沙门氏菌等生物中曾经发现在某一个基因内部的不同位点的突变型之间也有互补作用,这种互补称为基因内互补,它在两个方面不同于一般的基因间互补:①基因间互补可发生在任何两个非等位基因之间,基因内互补只发生在同一基因内的若干不同的突变型之间;②基因间的互补作用一般情况下可完全恢复野生型表型,不论这两个基因的距离有多远。基因内互补则最多只能使表型恢复到野生型的25%,而且突变位点相距愈近则互补程度愈弱。呈现基因内互补现象的一系列突变位点构成一个互补群。呈现基因内互补现象的互补群所编码的肽链都是某一酶蛋白的一个亚基,而这个蛋白质则由若干相同的亚基所构成。因此有人设想两个在不同部位发生结构变化的亚基可能聚合成为有少量正常酶活性的酶蛋白,一般认为这便是基因内互补的分子基础。

互补作用应用

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在互补测验中,必须使待测的两个染色体或染色体片段同处在一个细胞中。在细菌中,这可以通过细菌接合、转导、F 因子转移、噬菌体混合感染等途径而实现。在真核生物中则可以通过细胞融合(见体细胞遗传学)等方法取得。
在遗传学研究中,互补测验和基因定位同属于最基本的研究手段。例如在大肠杆菌中曾获得一系列影响F因子转移功能的突变型,对于这些突变型进行互补测验的结果说明在F因子上和接合转移有关的基因有13个。人类中有不同类型的着色性干皮病,采用细胞融合方法对不同类型的着色性干皮病患者的体细胞进行互补测验,到1978年为止至少已发现 7个基因和这种皮肤癌的发生有关(见DNA损伤修复)。
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