《现代遗传学教程》概念介绍（1）：副突变

        突变是遗传学中的重要内容。副意非正也，即非主流，为辅助之意，副突变只是一个表观遗传学概念；同时，副也有符合之意，名符其实，副突变也确实是一种突变类型。

        副突变（p）是指一个等位基因可以使其同源基因的转录发生沉默且这种沉默状态可通过减数分裂在后代中遗传的遗传现象。它实际上是指在同一位点上的两个等位基因（allele）之间的一种相互作用，它导致由一个等位基因诱导的另一个等位基因发生可遗传的改变。

        第一次提出paramutation这一名词是1915年W. Bateson和C. Pellew在描述总是将“劣种（rogue）”表型传递到他们后代中去的“劣种”豌豆时提到的。第一次正式描述副突变是在上世纪50年代由University of Wisconsin–Madison的R.A. Brink在进行玉米研究时描述的。

        在孟德尔分离定律中，一对等位基因进入不同的配子，相互之间完全没有影响。而在副突变遗传现象中，亲代中的一个等位基因会在下代中影响另外一个等位基因的作用，尽管它们已经不在一起了。

        例如，玉米粒能够着色是由Ｒ基因座控制的，Ｒ^st（一个引起玉米粒斑点的基因） 或Ｒ^r（无色基因） 纯合子有着不同的表型，然而Ｒ^st/Ｒ^r杂合子自交产生的Ｒ^rＲ^r纯合子却具有Ｒ^st表型，尽管其并不含有Ｒ^st等位基因。这种影响可以持续数代，但表型不稳定，会在几代后回复成Ｒ^r表型。在对小鼠Kit基因进行研究的过程中发现，在与无效突变体（nullmutant）杂交之后，野生型表型没有得到充分表达，Kit⁺／Kit⁺基因型按预料中的频率生成，但由于副突变，它们中大多数仍然是白尾突变表型。

        科学家们将能改变另一个等位基因的等位基因称为副诱变基因（paramutagenic allele），如Ｒ^st，被改变的等位基因称为副突变基因（paramutable allele），如Ｒ^r。副诱变等位基因的影响可持续许多代。一般来说，大多数位点的等位基因并不参与副突变，也就是说，大多数等位基因是中性（neutral）等位基因。

        现已在植物、真菌、果蝇、小鼠中都发现了副突变现象。这种在不涉及DNA序列改变的情况下，通过对染色体的反式（transchromosomal）修饰而导致的表型上可遗传的变化的副突变现象不仅涉及内源性基因，也涉及转基因如经人工修饰的内源性基因或与内源性基因同源的外源ＤＮＡ，所以副突变的定义被衍生为同源序列之间的反式交互作用（transinteraction）所产生的独特的可遗传的表型特征，包括两个内源性等位基因、一个转基因与一个内源基因、两个转基因之间的作用。

        副突变现象的分子机制正在被逐步发现，它可能与其他表观遗传现象如基因沉默和基因组印记享有共同的机制。通过对副突变的深入研究和适当的育种，副突变能够产生巨大差异表型的等基因同胞（isogenic sibling）动植物，可以使我们培育出更好的动植物品种。同样，副突变的研究对于揭示人类复杂基因疾病的秘密具有重要意义。在孟德尔遗传情况下，后代从他们的父母那里继承基因，这些基因在孩子和父母的身上表现出同样的功能。然而，当产生副突变后，来自父母的一种基因指令下一代体内的其他基因表现出不同功能。即使子女没有从父母那里继承副突变基因，副突变还是会一样发生，父母那代基因的相互作用可以改变子女体内的某种基因的功能，导致产生一种意想不到的遗传模式，这对于与人类疾病相关的基因鉴定工作将变得更加错综复杂。