人类基因组印记基因
基因组印记与基因组印记病
基因组印记与基因组印记病
崔英霞;武建国
【期刊名称】《医学研究生学报》
【年(卷),期】2001(014)0z1
【摘要】基因组印记(又称遗传印记)是指基因根据亲代的不同而有不同的表达.印记基因的存在能导致细胞中两个等位基因的一个表达而另一个不表达.基因组印记是一正常过程,此现象在一些低等动物和植物中已发现多年.印记的基因只占人类基因组中的少数,可能不超过5%,但在胎儿的生长和行为发育中起着至关重要的作用.基因组印记病主要表现为过度生长、生长迟缓、智力障碍、行为异常.目前在肿瘤的研究中认为印记缺失是引起肿瘤最常见的遗传学因素之一.本文就基因组印记及基因组印记病进行综述.
【总页数】5页(P70-74)
【作者】崔英霞;武建国
【作者单位】南京军区南京总医院解放军医学检验中心,江苏南京,210002;南京军区南京总医院解放军医学检验中心,江苏南京,210002
【正文语种】中文
【中图分类】R392.11
【相关文献】
1.哺乳动物基因组印记的研究进展 [J], 陈秀莉;马利兵
2.生殖细胞及早期胚胎基因组印记的表观调控 [J], 朱屹然;张美玲;翟志超;赵云蛟;
马馨
3.Prader—Willi和Angelman综合征基因组印记病 [J], Cass.,SB;Schw.,S
4.肿瘤和白血病的基因组印记 [J], 朱平;武淑兰
5.基因组印记的研究进展 [J], 苏鲁方;李振庭;郑瑜;包纯;刘小云
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表观遗传学—基因组印记
发 展 历 史
1939 年，生物学家 Waddington CH 首先在 《现代遗传学导论》中提出了epigenetics 这一术语。 并于 1942 年定义表观遗传学为“生物学的 分支，研究基因与决定表型的基因产物之 间的因果关系”。
发 展 历 史
1975年，Hollidy对表观遗传学进行了较为 准确的描述。 他认为表观遗传学不仅在发育过程，而且 应在成体阶段研究可遗传的基因表达改变， 这些信息能经过有丝分裂和减数分裂在细 胞和个体世代间传递，而不借助于 DNA序列 的改变，也就是说表观遗传是非DNA序列差 异的核遗传。
基因组印记可以是共价标记（DNA甲基化） 上的，也可以是非共价标记（DNA-蛋白质和 DNA-RNA互作，核基因组定位）。 印记调控区(Imprinting control regions, ICRs)是印记基因表达的关键调控序列，来 源于双亲等位基因中的一个ICR 会被DNA甲 基化标记，这些区域的差异性甲基化 (Differentially methylated regions, DMRs)使双亲等位基因出现差异表达。
ZFP57通过结合甲基化DNA的六聚核苷酸序 列TGCCGC，抑制基因表达。 TRIM28是一种转录中介因子，是许多基 因转录调控复合体中的桥梁分子。
DNMT1属于DNA甲基化转移酶家族，既能 催化重头甲基化又能维持甲基化DNA。
胰岛素样生长因子2( IGF2) 存在基因组印记 的现象， IGF2能促进细胞的增殖、分化以及 个体的生长发育并抑制细胞凋亡 。IGF2基因 组印记与多种肿瘤的发生、发展相关 。 来源于父方的基因Igf2对胚胎的贡献是促进胎 儿生长，加速其发育，促进胎盘发育为胎儿提 供更多营养。父系表达基因tgf2的缺失导致胎 儿在宫内生长迟缓。
印迹基因的概念及重要意义
1.印迹基因的概念及重要意义概念:基因组印迹是特指来源于亲本的等位基因进行不对称后成修饰后而导致的单等位基因表达的现象。
这种在生物进化中形成的、有规律而又受控的基因失活是机体中基因表达调节的一种重要方式。
2. 研究印迹基因的重要意义:已有的资料显示，印迹基因对胎儿生前的生长及其谱系发育起着重要的作用，动物的发育过程、某些遗传疾病及癌症的发生过程都与基因印迹密切相关；印迹基因在哺乳动物配子中总是优先表达，这就开启了一个与发育相关的重要开关，使哺乳动物能依据环境的特点向最优化的种系方向发育。
进一步筛选出和克隆出更多新的印迹基因，并进行印迹机制的深入研究对于进一步理解个体发育、遗传疾病及癌症的发生机制具有重要的意义。
3. 印迹机制在哺乳动物中所发现的印记基因大都具有如下几个特点：⑴很少是单独存在的，大约有80%以上都是与其他的印记基因呈簇排列；⑵所有的印记基因都有一个或几个印记中心IC（imprinting center, IC），也即差异甲基化区DMR（differentially methylated region, DMR）；⑶在印记基因的DMR内，有富含CpG 的CpG 区（CpG island）；⑷基因印记是可以逆转的。
4. 哺乳动物印迹基因的生命周期（如附图1）：哺乳动物印迹基因的生命周期大致可概括为印迹的建立印迹的维持印迹的去除通过实验分析证明DMR对印迹具有首要的重要性，一个DMR也可称之为印迹调控区（ICR),ICR是如何对体细胞中单等位基因表达进行调节的呢？(附图2. )(1) ICR作为基因调控的元件，必须通过顺式作用明显地能影响基因的表达。
(2) 这些ICR调控元件能通过甲基化或甲基化缺失使一个亲本的等位基因处于“关”的状态，而另一个亲本的等位基因则处于“开”的状态，这种效应能通过配子遗传。
这就产生了等位基因的反式活化或失活，即单等位基因的表达。
(3) 含有多个印迹基因的大基因蔟需要通过一个双向印迹中心来调控双亲的等位基因5. 印迹基因研究模型研究基因研究模型主要有:(1) 干细胞(2) 利用平衡易位（如相互易位和罗伯逊易位）获得的杂合胚胎(3)大片断DNA转基因动物干细胞作为印迹基因研究模型所具有的优良特性:(1) 干细胞是二倍体，他们仅含有父源或母源的染色体并可诱导分化，使其最终分化为孤雌胚胎、孤雄胚胎或不对称的父母源染色体区；(2) 进行嵌合体发育潜能评估实验时，它能保留印迹；(3) 能提供一个基本的胚胎和嵌合体体外分化体系；(4) 能够提供足量的细胞物质（如DNA）以用于染色体结构分析。
表观遗传学-基因组印记教学教材
04
表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病的关系
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传变异的一 门科学，它与疾病的发生和发展密切相关。
环境因素、生活习惯、饮食等可以通过表观遗传 机制影响基因的表达，进而导致疾病的发生。
表观遗传学的重要性
总结词
表观遗传学对于理解生物学过程、疾病机制和环境影 响等方面具有重要意义。
详细描述
表观遗传学在多个领域都具有广泛的应用价值。首先 ，它有助于我们深入理解生物体的发育和生理过程， 阐明一些生物学现象的机制。其次，表观遗传学对于 疾病的研究和治疗也具有重要意义，它可以揭示疾病 的发病机制，并提供新的治疗策略和药物靶点。此外 ，表观遗传学还能帮助我们了解环境因素对人类健康 的影响，为预防和治疗相关疾病提供科学依据。
组织特异印记基因
指在特定组织或器官中表达的基因，其表达水平受 到表观遗传修饰的影响，这种影响通常与发育和分 化过程中的细胞命运决定有关。
肿瘤相关印记基因
指在肿瘤发生和发展过程中起重要作用的基因，其 表达水平异常与肿瘤细胞的增殖、分化和转移有关 。
基因组印记的生物学意义
基因组印记是生物个体发育和表型形成的重要调控 机制之一，它能够影响个体的生长发育、行为和代 谢等生理过程。
表观遗传学-基因组印记教学 教材
目
CONTENCT
录
• 表观遗传学简介 • 基因组印记 • 表观遗传学与基因组印记的关系 • 表观遗传学与疾病 • 展望与未来研究方向
01
表观遗传学简介
表观遗传学的定义
总结词
表观遗传学是一门研究基因表达方式如何受到环境和其他非基因 序列因素影响的科学。
基因组印记的研究进展
基因组印记的研究进展作者：苏鲁方李振庭郑瑜包纯刘小云来源：《安徽农业科学》2021年第07期摘要基因组印记（genomicimprinting），又称遗传印记（geneticimprinting），是基因表达的一种调控机制，属于表观遗传学，包括DNA甲基化修饰和组蛋白甲基化修饰。
阐述了印记基因的基本特征（可逆性、成簇分布、时空性、组织特异性和保守性），其可能的形成机制，为研究动、植物遗传育种奠定了分子基础。
关键词基因组印记;印记基因;甲基化;H3K27me3中图分类号 Q.75文献标识码A文章编号0517-6611（2021）07-0008-04AbstractGenomicimprintingalsoknownasgeneticimprintingisaregulatorymechanismofgeneexpress ionwhichbelongstoepigenetics，includingDNAmethylationandhistonemethylationmodification.Thispaperillustratedthebasiccharacterist ics（reversibility，clustereddistribution，temporalandspatial，tissuespecificityandconservativeproperty）ofimprintedgenesanditspossibleformativemechanism，inordertostudymoleculargeneticfoundationinanimalsandplants.KeywordsGenomicimprinting;Imprintedgene;Methylation;H3K27me3基因組印记（genomicimprinting）指子代中来自亲本的特定基因或染色体在发育过程中产生特异性的加工修饰导致父源或母源一方等位基因表达，另一方等位基因沉默或表达量很少的可遗传表观修饰现象。
表观遗传学生命变化之“序”
可能会出现体温调控失常，对婴儿的生命造成威胁。
父母的基因就如同天平的两端，表观遗传像一只无形的手，
不止幼年，在人的一生中，表观遗传时时刻刻都在影响着人们。
一朝春尽红颜老，少女们都渴望青春永驻，
奈何岁月匆匆，毫不留情地在容颜上留下一条条皱纹。
有研究发现，作为非编码序列的microRNA 似乎能够留住
的不同调控可以让幼年线虫的柔嫩皮肤变得又老又皱，而老年线虫的皮肤又会变得
在细胞质时，它会抑制基因的表达；
当位于细胞核时，它又会激活基因的表达。
如同一个硬币的两面，影响着人们的衰老乃至更多生命现象。
这正是
表观遗传带给我们的“力量”：我们可以通过行动影响自己的基因表达进而掌控自己的命运，即使它早已被刻在步入老年，癌症，终究是一个人人都不想面对却又逃不开的话题。
在我们体内有两类癌症相关的基因：促癌
基因和抑癌基因。
在癌症发生的时候，经常看到，促癌基因高表达，或是抑癌基因低表达，究其根本还是两者表
达出现了失衡，而表观遗传则是影响这两种基因表达的重要因素。
如果表观遗传方面出了问题，促癌基因的表达
于文强教授复旦大学生物医学研究院。
基因组印迹
②印迹的癌基因的LOI 或UPD 则可能导致双等 位基因表达,表达量成倍增加。
③印迹控制中心(指理论上可能会存在的某些对
印迹现象有关键性影响的基因或顺式元件) 的
突变性失活, 可能会导致某个染色体印迹区域
的多个印迹的癌基因的不正常表达。
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基因 IGF2
位置
表达方式 （人体）
相 癌、肺癌、结肠癌、胶质瘤
H19
M6P/ IGF2R
11p15.5 母源性
6q26
双等位， 少数母源 性
膀胱癌、宫颈癌、Wilms’瘤 肝细胞癌、Wilms’瘤
p57 KIP2 11p15.5 母源性 Wilms’瘤、肺癌
p73 1p36 母源性 神经母细胞瘤、肺癌、肾癌
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印迹基因编码RNAs
人们发现很多印迹基因根本不编码蛋白质，只编码 RNA。
这类编码RNA的基因具有一些共同特点:这些基因的第 一个和最后一个外显子均大，中间含有多个小的外显子;在 真兽亚纲动物中两个基因编码的RNA一级结构均很保守， 虽然那些保守的核苷分布并不完全一致，但在每个基因中 其出现具有周期性。根据潜在的基-环结构上互补碱基变化 方式推测出RNA的二级结构其保守性更加显著。这特点表 明印迹基因编码的RNA在进化选择中有一定的生物学活性。
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四、生物学意义
印迹基因在生长发育中尤其是胎儿和 胎盘的生长发育中有重要作用，它还与细 胞增殖有关，正常基因组印迹模式改变会 引起一系列人类遗传性疾病，包括神经和 精神发育异常的遗传性疾病以及儿童和成 人的一些肿瘤。
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现在已发现很多人类遗传疾病和遗传印记有关
?与遗传印记有关的疾病
根据孟德尔遗传学定律, 当一种性状从亲代传给子代时， 无论携带这个性状的基因来自 父方还是母方，所产生的表型 效应是相同的。但近年来发现 一种新的遗传现象，即不同性 别的亲本传递给子代的同一染 色体或基因的改变可以引起不 同的表型效应。
imprinting）”或“基因组印记 (genomic imprinting )”，被修饰或标 记的基因叫做“ 印记基因 （imprinted gene）”，该遗传方式 叫做“印记遗传”。
在配子形成时期，亲本对基因 组的某些区域作转移性修饰或其它 标记，使之成为印记基因， 这些印 记基因的主要特征是可使等位基因 有不同的表型效应。 但这并不是由 于基因的显隐性关系、拷贝数多少 来决定，而主要决定于该基因是来 自母方还是父方，是谁给其加了印 记。
?印记基因少数只稳定地转录为 RNA ，而不翻译成蛋 白质；
?相当数量的印记基因反意链可转录为 RNA ，这些 反意链的转录通常也为遗传印记，且为父方表达。
基因组印记加工过程：
基因组印记加工过程是怎样的 呢？人们认为基因组印记加工包含 三个阶段：
1、印记在配子中形成和确立。 2、印记模式在胚胎发生期与成熟体 细胞中的维持。
3、印记在早期生殖细胞中删除。
印记基因的生理功能：
关于印记基因的生理功能 存在两种假说：一种认为印记 基因的生理功能主要是调节动 物两性之间的矛盾冲突；另一 种认为是调节胚胎发育所必需。
目前认为印记基因主要 存在于 人类、真兽类哺乳动物、有袋类动 物和种子植物。在胚胎的发育过程 中，雌性基因组和雄性基因组在功 能上不是等价的，而是互补的。同 时具有父母双方的基因组才能使胚 胎正常发育。印记基因会使亲本的 等位基因延迟或延迟到下一代表达。 印记遗传造成因等位基因来源不同 而表型不同。
基因组印记的机制
基因组印记的机制近年来，科学家们研究发现，当个体受到环境影响时，基因组可以非常快速地识别、反应和调整，保持稳定的生物功能。
这种能力被称为基因组印记。
基因组印记的机制引起了科学家的广泛关注，因为它可以在一定程度上揭示环境和发育的密切关系，以及生物体如何适应环境变化。
一般来说，基因组印记可以概括为一个系统，由调节基因组功能的中间调节层和基因组本身构成。
调节层可以控制基因表达，而基因组本身可以产生抗逆性分子，抵御外界侵害。
在人类体内，基因组印记是一系列过程，其中包括全基因组定位（GPS）、DNA修饰、RNA表达、基因调节蛋白等。
这些过程不仅能够调节基因表达，还可以改变基因的结构，以产生抗逆的分子，从而使细胞适应环境的变化。
基因组印记的机制在生物发育中有着重要作用。
主要发挥作用的因素有多种，其中包括环境因素、内部因素、年龄和其他遗传因素。
举例来说，不同的环境因素可能会调节基因组的特定序列，从而影响基因组功能。
通过这种调节，基因组能够根据内部和外部环境变化来调节表达谱，这在发育功能上非常重要。
而年龄也是一种重要的基因组印记的因素，个体的基因组会随着年龄而发生改变，这是基因组印记机制的重要组成部分。
最后，其他遗传因素也会影响基因组印记机制。
自然选择和自然交叉可以改变基因组的遗传组成，影响基因组印记的表达谱。
基因组印记的发展为科学研究提供了一种新的思路，使得研究者能够更好地理解基因组在生物进化和发育过程中的重要作用。
在研究基因组印记的机制方面，科学家正在尝试联合不同的科学研究，通过环境因子、年龄及基因组遗传组成等多种参数，来研究其对基因组功能的影响。
而且，研究人员还可以使用基因组技术来研究基因组印记的发生和调节，进一步了解基因组印记的作用机制。
总之，基因组印记机制是基因组功能调节的重要组成部分，受多种环境因素、发育因素及遗传因素的影响，基因组印记机制能够调节基因组功能，从而使细胞适应环境的变化。
因此，研究基因组印记的机制，可以更好地理解生物和环境之间的关系，有助于我们更好地利用环境资源，保护生物多样性，同时也为研究基因组功能提供了新的思路。
基因组印记名词解释
基因组印记名词解释基因组印记是指以DNA为原料，由一定的结构和方式而形成的生物记录。
它们是细胞的进化历史，由古代细胞经过几十亿年的演化而形成的模式。
该模式结合了发育生物学、遗传学、分子生物学和其他生命科学研究中的概念，可以描述一个物种在它的特定历史时间内被进化和维持的过程，以了解不同物种之间的关系，以及人类和其他物种之间的关系。
基因组印记有着多种形式，可以划分为三类：发育印记、表观遗传学印记以及分子遗传学印记。
发育印记指的是物种的发育过程中，形成的形态和结构特点。
这种印记可以帮助描述和分析动物的进化历史，用于识别物种。
表观遗传学印记指的是基因组中有着特殊表观效应的基因和组合，它们可以调控和影响基因组中特定基因的表达。
最后，分子遗传学印记指的是基因组中的某些分子特征，比如基因的次序或特定标记，它们可以用来鉴别物种的祖先本身的特殊特征。
基因组印记在进化及系统发育研究上有着重要的意义，因为它们可以提供有关一个物种进化及发育的详细信息。
同时，研究者还可以利用基因组印记来比较不同物种之间的相似性和差异性，从而推断它们之间的亲缘关系。
基因组印记也可用于生物通用性检测与鉴定，用于特定物种的识别，也可用于动物及植物在环境变化中的生物迁移研究。
基因组印记也可以用于病原微生物的识别，微生物病毒的基因组印记可以用于对病毒的风险评估，以此来识别潜在的病毒或细菌。
同时，基因组印记也可用于植物的认证，用来识别植物品种、判断品种的可传输性，以及优化植物种质资源的利用。
基因组印记不仅用于描述物种的历史和进化，而且也可以被用于鉴定和标记物种，甚至可以用于预测物种的未来变化情况。
它是一种深入了解物种真实起源和种群演化历史的有力工具。
因此，基因组印记功能的开发和研究不仅有助于鉴定物种，还有助于更好地理解物种的进化和变化情况，进而为更好的生物多样性保护，物种保护，气候变化适应提供重要的理论支持和实践经验。
基因组印记的检测方法
基因组印记的检测方法
1. 通过基因测序来检测呀！就像给基因组做一次全面的“扫描”，比如说对小鼠的基因组进行测序，看看其中的印记情况。
2. 甲基化分析也很不错哦！这就好比是在基因组上寻找特殊的“标记”，像检测人类胚胎细胞中的甲基化状态。
3. 连锁分析也能派上用场呢！它像是在庞大的基因网络中寻找线索，如同在研究某个家族的基因连锁情况。
4. 芯片技术也是个好办法呀！仿佛给基因组绘制了一幅详细的“地图”，比如对特定疾病相关的基因组印记用芯片技术检测。
5. 核酸酶保护分析法也值得一试呀！就像拿着一把“宝剑”去解开基因组印记的秘密，像对某些植物的基因组进行这种分析。
6. 荧光原位杂交技术可厉害啦！就如同给基因组打上了“闪光点”，例如在检测细胞中的特定基因印记时使用。
7. 等位基因特异性表达分析也很有用哦！这就好像是在分辨基因组中“兄弟姐妹”的不同，像分析某个基因在不同个体中的等位基因表达差异。
8. 还有染色质免疫沉淀法呢！简直就是抓住基因组印记的“小尾巴”，好比用它来研究癌细胞中的基因组印记情况。
我觉得这些检测方法各有各的优势和适用场景，它们就像是一群各具本领的“侦探”，帮助我们解开基因组印记的神秘面纱！。
基因组印记的发现与研究
基因组印记的发现与研究“基因组印记”指的是在胚胎发育过程中，由于环境因素及个体生长与发育的影响，由哪些基因产生的蛋白质及RNA分子在细胞核染色体上的表现形式。
这一表现形式反过来被认为是个体生长和疾病风险的预示。
在基因组印记的研究中，主要关注的是DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传学特征，它们能够改变染色体三维结构与基因表达，对某些疾病如癌症、自闭症等的易感性产生重要的影响。
1. 基因组印记的发现在上世纪六十年代，Waddington提出了遗传与环境关系的概念，认为环境因素能够影响基因表达，而此时表面上基因已经进入了静态的状态。
七十年代，研究者首次发现了DNA甲基化，这是一种能够影响基因表达的表观遗传学特征。
甲基转移酶在DNA上加上一个甲基基团，而去甲基化酶则去除它。
同时，组蛋白修饰也被发现，组蛋白是包裹DNA的蛋白质，在不同位点的修饰对基因表达产生不同影响。
在90年代，非编码RNA也被证明能够对基因表达产生调节作用，而它们的表达受到DNA甲基化与组蛋白修饰的影响。
2. 基因组印记的研究基因组印记在生物医学领域的研究受到了广泛关注。
在研究中，研究对象主要分为两类：一个是不同发育阶段下的胚胎组织；另一个是成年人出现疾病的组织。
这些研究有助于了解基因组印记的本质，优化预测和预防疾病的策略，以及发现新的治疗方法。
一个经典的例子就是胚胎干细胞成熟的过程，这是以表观遗传学形式的转录调控机制为重点的研究领域。
其他研究领域包括心血管疾病、代谢综合征和自闭症等。
3. 基因组印记的重要性基因组印记在疾病预测、治疗和研究中的作用越来越被重视。
甲基化状态在DNA检测和诊断转化中已经被广泛应用，例如在肿瘤诊断中。
组蛋白修饰状态和非编码RNA也在疾病诊断和治疗上发挥了重要作用。
基因组印记在早期生物影响和对治疗的反应恢复预测中具有巨大价值。
在癌症的诊断、治疗和预防中，也有着非常重要的作用。
4. 基因组印记的未来基因组学成为医学新时代的目标之一，通过研究基因组印记的变化来找到引起疾病的因素，实现早期预防及个性化治疗。
12-基因组分析与基因组印记
第十二章基因组分析与基因组印记第一节基因组分析一、基因组概念及其衡量指标二、基因组的特点三、人类基因组计划四、基因组分析热潮第二节基因组印记一、概念及实验证据二、人类遗传的印记现象三、可能机理第一节基因组分析(geneome analysis)•一、基因组概念及衡量指标•1、概念：基因组(genome)也称染色体组，是指能够维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体及其所含的全部基因。
•基因组分析：就是分析基因组的序列、结构、功能等。
•2、基因组大小的衡量指标：基因数和C值。
•基因数：基因数在一定程度上反映了某物种的复杂程度，如病毒、大肠杆菌、真菌、高等植物、海胆、人等的结构基因数目依次为数十、约3000、约7000、约15000、约14 000、约35000。
•病毒，细菌的基因组比较简单，而真核生物，特别是人的基因组比较复杂。
•C值(C Value):一个物种的单倍体基因组的DNA总量是相对恒定的，通常称之为该物种的C值(C Value)。
※图13-10是不同种类生物基因组DNA的C值分布范围•从图13-10中可以看出，C值最小的是原核生物的支原体，小于106bp，最大的是真核生物中的某些显花植物和两栖动物，它们的C值可达1011 bp。
•从原核生物到真核生物，C值愈大，基因组大小、DNA含量、进化复杂程度、生物结构和功能的复杂程度愈高，需要的基因数目和基因产物种类愈多。
•但是，万物之灵的人，其C值只有109bp，而肺鱼的C值则为1011bp，比人的高出100倍。
•C值的大小并不能完全说明生物进化的程度和遗传复杂性的高低，这种生物进化复杂性与C值大小的不一致现象，就是C值悖理(C value paradox)。
•解释：生物复杂性及进化程度依赖于遗传物质的数量和质量。
高度进化及遗传复杂性必需要一定数量的遗传物质作为基础。
在遗传物质较少时，遗传物质数量是进化的主要限制因素，数量的增加，可大大增加生物的复杂性及进化层次。