人群中PTC味盲基因频率的分析

人群中ＰＴＣ味盲基因频率的分析摘要：通过本次实验，掌握人群中PTC味盲基因频率的分析方法，加深对遗传学中遗传平衡定律的认识。实验在班级内采取尝苯硫脲味道的方式进行，通过对味道敏感的不同确定出同学的基因型，初步估测人群中PTC味盲基因频率。通过实验测出本次调查群体为平衡群体。关键词：PTC味盲基因1.前言苯硫脲(phenythiocarbamide,PTC)是一种白色结晶状化合物,其结构由于有N-C=S基团（硫化酰胺基）而呈苦味对人无毒，在不同人群中对该物质的尝味能力不同。2.实验2.1实验目的（1）提高对味盲基因频率的分析，了解群体基因频率测算的一般方法；（2）加深理解遗传平衡定律，了解改变遗传平衡的因素。2.2实验原理苯硫脲（phenylthiourea）又称苯基硫代碳酰二胺（PTC，phenylthiocarbamide）是一种由尿素人工合成的白色晶状化合物，因分子结构苯环上带有硫代酰胺基（N-C=S）而有苦味。1931-1932年Fox首先发现某些人对PTC有苦味感（尝味者、敏感者），而有些人则无苦味感（味盲者），从而将人类对PTC尝味分为两类。但味盲者对不含硫代酰胺基的苦味物（如苦味酸等）还是有苦味的感觉。1932年Blakeslee对PTC苦味敏感的家系进行了调查，证实人类对PTC的尝味能力是一种遗传性状。人类对PTC尝味浓度阈值方面的差异树单基因遗传，随后的家系和双生子研究支持了这一观点，基因（T-t）位于7号染色体上，味盲者为隐性基因纯合体（tt），而尝味者是显性基因的纯合体（TT）或杂合体（Tt），遗传方式为不完全显性遗传（Bartoshuketal,1994;Reedetal,1995）。正常品味者的基因型是TT，能尝出1/750,000mol/l~1/6,000,000mol/l的PTC溶液的苦味；具有Tt基因型的人品尝能力较低，只能尝出1/48,000mol/l~1/380,000mol/l的PTC溶液的苦味；而tt基因型的人品尝能力最低，只能尝出1/24,000mol/l以上浓度的PTC溶液的苦味，个别人甚至对PTC结晶的苦味也品尝不出来，在遗传学上被成为PTC味盲。但一些研究者从他们的研究数据中发现不能完全地用孟德尔遗传来解释，因而提出其他遗传方式，如：复等位基因（Rychkov&Borodina,1969;Ramana&Naidu,1992）、多基因（0lsonetal,1989）等。另外，遗传背景和环境修饰也影响其表型（Mortonetal,1981;Olsonetal,1989;Bartoshuketal,1996;Draynaetal,2003）。2003年Drayna等通过连锁研究把对PTC敏感的一个主要基因定位于第7号染色体上，第2个基因可能在第16号染色体上。7号染色体上负责该性状的主要基因也被确定为TAS2R苦味受体基因家族中的TAS2R38（Kimetal,2003）。PTC尝味的敏感性与某些疾病存在一定的相关性，如甲状腺瘤、糖尿病、青光眼、呆小病、慢性消化溃疡、抑郁症，乃至某些癌症等。研究者发现PTC味盲者更容易患结节性甲状肿瘤，而先天愚型患者中PTC味盲率也大大高于正常人群。近年来西欧等国家的学者利用PTC等位基因进行味觉试验以研究原发性青光眼的遗传基因，Parr的研究表明PTC味尝者中抑郁症患者显著高于味盲者。将ＰＴＣ配制成各种浓度的溶液，由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂合体）。据此可对人群中味盲基因的频率进行分析。检测PTC味盲有纸片法（filterpapermethod）、结晶法（crystalmethod）、阈值法（thresholdmethod）等方法。近年来通常采用的是1949年Harris和Kalmus改进的阈值法。本实验按此方法配置PTC溶液，对人群进行PTC味盲基因频率的测定和分析，为群体遗传学的学习提供；基本数据。+：苦0：酸Ⅰ：咸W：甜哈迪一温伯格定律也称遗传平衡定律，是由英国数学家哈迪（G.H.Hardy)和德国医生温伯格分别于1908年和1909年各自提出的。两个等位基因的哈迪一温伯格定律的公式为：(p+q)2=p2+2pq+q2=1。其中p代表一个等位基因（如A）的频率，q代表另一个等位基因（如a）的频率,p2代表一个等位基因纯合子（如AA）的频率，q2代表另一个等位基因纯合子（如aa）的频率，2pq代表杂合子（如Aa）的频率。该定律指出：一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间随机交配；没有发生基因突变；没有新基因加入；没有自然选择。哈迪-温伯格定律揭示了群体中基因频率和基因型频率的本质关系，成为群体遗传学研究的基础。用基因频率和基因型频率描述群体的遗传结构，平衡作为一个基准，当满足哈迪-温伯格定律的条件时，群体的遗传结构保持不变，生物群体才能保持群体遗传特性的稳定。如果需要保持动物群体的遗传特性，世代相传，就应创造条件，使基因频率和基因型频率不变。保护动物品种资源就需要这样做。需要改良一个动物品种，让群体的遗传结构改变，就需打破平衡。同一群体内的个体间遗传差异主要是等位基因的差异，而同一物种内，不同群体间遗传差异主要是基因频率的差异。哈迪-温伯格定律也给动物育种提供启示，要想提高群体生产水平，可通过选择，增加有利基因的频率。当改变基因频率的因素不存在时，基因频率又因随机交配而达到新的平衡。可以看出，动物育种是一项长期的工作。2.3实验材料（1实验材料：山东大学生命科学学院本科生（2）实验试剂：不同浓度的PTC溶液2.4实验步骤（1）配制苯硫脲溶液，对半稀释成14种浓度。（2）每人按浓度由低到高依次尝味，记录自己的基因型。①测试时,让受试者正坐,仰头张口伸舌,用滴管滴4～6滴14号液于受试者舌根部,让受试者慢慢咽下尝味,然后用蒸馏水做同样的试验。②询问受试者能否鉴别此两种溶液的味道。若不能鉴别或鉴别不准,则依次用13号、12号溶液重复试验,直到能明确鉴别出PTC的苦味为止。③当受试者鉴别出某一号溶液时,应当用此号溶液重复尝味3次,3次结果相同时,才是可靠的,并记录首次尝到PTC苦味的浓度等级号。如果受试者直到1号液仍尝不出苦味,则其尝味浓度等级定为1号。④在测定时,注意用蒸馏水交替给受试者尝味,避免受试者的臆意猜测而影响结果的准确。（3）根据一个实验班的测定结果，求出基因T、t的频率，并应用X2检验去确定实验班这个群体是否为平衡群体。基因频率的计算方法：通过获得的不同基因型的数目或基因型频率求得。基因频率=群体中某个座位的特定等位基因的拷贝数/群体中该座位所有等位基因数p=f（T）=（2×TT+Tt）/（2×N）N个体总数q=f（t）=（2×tt+Tt）/（2×N）两个等位基因的频率，f(T)和f(t)一般以p和q来表示。一个座位上的基因频率相加总是等于1，因此一旦计算出了q，那么p=1-q。3.结果计算项目基因型总数（N）TTTttt实测值（O）621532理论预期值比0.2660.4990.2351预期值（E）8.51215.9687.5232(O-E)2/E0.74131.58570.84453.1715Σ(O-E)2/E=3.1715＜3.84适合度＞0.05因此是平衡群体4.讨论（1）从口味淡的往口味重的尝，顺序不要弄反；（2）尝一种口味，换一个吸管。参考文献[1]PTC.[PPT]