PTC味盲基因的群体遗传分析

PTC味盲基因的群体遗传分析

【原理】

苯硫脲(phenylthiourea)，又称苯基硫代碳酰二胺(phenylthiocarbamide，PTC)，是由尿素合成的白色结晶状化合物，因分子结构苯环上带有硫代酰胺基(N-C=S)而呈苦味。1931-1932年Fox首先发现某些人对PTC有苦味感(尝味者、敏感者)，而某些人则无苦味感(味盲者)，从而将人类对PTC尝味分为两类。但味盲者对不含有硫代酰胺基的苦味物(如苦味酸等)还是有苦味感。1932年Blakeslee对PTC苦味敏感的家系进行了调查，证实了人类对苯硫脲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属单基因遗传，随后的家系和双生子研究支持了这一观点，基因(T-t)位于第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(Bartoshuk et al，1994；Reed et al，1995)。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(Olson et al，1989)等。另外，遗传背景和环境修饰也影响其表型(Morton et al，1981；Olson et al，1989；Bartoshuk et al，1996；Drayna et al，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。而第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 (Kim et al，2003)。

世界不同民族与地区的PTC味盲率与隐性基因频率有很大差异，世界上味盲率最高值在印度，为52．8％，澳大利亚土著也高达49．3％。欧洲的英国、德国、挪威、瑞士及芬兰等人群味盲率在30％左右，南欧的意大利、西班牙人群味盲率只有24％～25％。亚洲的尼泊尔人为22．8％，日本人、韩国人均在8％～15％，中国人味盲率在7．27％～10．13％。黑人中味盲率在3％～4％，而印第安人中味盲率比较低，有的仅有1．2％，甚至为0。

PTC尝味的敏感性与某些疾病存在着一定的相关性，如甲状腺肿、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味盲者更易患结节性甲状腺肿，而先天愚型者中PTC味盲率大大高于正常群体。近年来西欧等国学者利用PTC等位基因进行味觉试验以研究原发性青光眼的遗传病因，Parr的研究表明PTC尝味者中的抑郁症患者显著高于味盲者。

检测PTC味盲有纸片法(filter paper method)、结晶法(crystal method)、阈值法(threshold method)等几种不同的方法。近年来国际上研究者采用1949年Harris和Kalmus改进的阈值法，将1．3 g苯硫脲溶于1 000 mL双蒸水中，此溶液浓度等级定为1号，再取此溶液500 mL 与双蒸水500 mL混匀，浓度等级定为2号，如此等量对半稀释至14号溶液为止。本实验按此方法配制PTC溶液，对人群进行PTC味盲基因频率的测定与分析，为群体遗传学的学习提供基本数据。

【材料】

本校各院系学生或某一区域人群。

【仪器与试剂】

1．仪器

天平，烧杯，容量瓶，试剂瓶等。

2．试剂

苯硫脲。

【操作程序】

1．PTC溶液的配制

称取1．3 g苯硫脲，加双蒸水1 000 mL于容量瓶中，置于室温下2～3 d即可完全溶解，在此期间应不断摇晃以加速溶解过程，也可将容量瓶放于60℃水浴中1 h充分溶解。配成的溶液浓度为1／750 mol／L，编为1号。将倒出500 mL的1号液的1 000 mL容量瓶中再加入双蒸水至1 000 mL，充分混合，为2号液；这样用容量瓶依次倍比稀释，共配制14种浓度(表8-1)，分别装入消毒好的试剂瓶中。

2．测试步骤

(1) 受试者坐正，仰头张口伸舌，用滴管滴4～8滴14号液于受试者舌根部，让受试者慢慢咽下尝味，然后用双蒸水做同样的试验。

(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(如认为PTC溶液的味道是酸、咸、辣或其他说不出的药味等等)，则依次用稍浓的13号溶液重复试验，依次进行直到能明确鉴别出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，注意用双蒸水反复交替给受试者尝味，避免由于受试者的猜测及其心理作用而影响结果的准确性。

表8-1 14种PTC溶液的配制方法、浓度与对应基因型编号配制方法浓度／(mol·L-1) 基因型

1 1.3 g PTC + 双蒸水1 000 mL 1／750 tt

2 1号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／1 500 tt

3 2号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／3 000 tt

4 3号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／6 000 tt

5 4号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／12 000 tt

6 5号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／24 000 tt

7 6号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／48 000 Tt

8 7号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／96 000 Tt

9 8号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／192 000 Tt

10 9号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／384 000 Tt

11 10号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／768 000 TT

12 11号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／1 536 000 TT

13 12号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／3 072 000 TT

14 13号液500 mL + 双蒸水500 mL 1／6 144 000 TT

15 双蒸水

【结果与分析】

正常尝味者的基因型为TT，能尝出1／6 144 000～l／768 000 mol／L的PTC溶液的苦味，即阈值范围为11～14号；TT基因型的人尝味能力较低，只能尝出1／384 000～1／48 000 mol ／L的PTC溶液的苦味，即阈值范围为7～10号；而基因型为TT的人只能尝出1／24 000 mol ／L以上浓度PTC溶液的苦味，即阈值范围为1～6号。也有个别人甚至对PTC的结晶也尝不出苦味。