第四章連鎖互換與基因作圖

第四章連鎖互換與基因作圖第一節(jié)

連鎖和交換連鎖遺傳現(xiàn)象完全連鎖和不完全連鎖交換及其細胞學證據(jù)2一、連鎖遺傳現(xiàn)象

染色體對數(shù)基因的數(shù)目水稻103.8-4萬個果蠅41-2萬個人232-3萬個31906年Bateson和Punnett研究了香碗豆的兩對性狀（花色和花粉的形狀）的遺傳4實驗二

P紫花、長花粉粒╳紅花、圓花粉粒

（PPLL）↓（ppll）F1

紫花、長花粉粒（PpLl）↓F2

實計數(shù)

紫長、

紫圓、

紅長、

紅圓、

總數(shù)483139039313386952

預計數(shù)3910.51303.51303.5434.569525

P紫花、圓花粉粒

╳紅花、長花粉粒

（PPll）

↓

（ppLL）F1

紫花、長花粉粒（PlLl）

↓F2

實計數(shù)

紫長、

紫圓、

紅長、

紅圓、

總數(shù)22695971419

預計數(shù)235.878.578.526.24196實驗一與實驗二的一致結果：親組合比例比預期的大重組合的比預期的小7“相引和相斥”理論相引：把兩個顯性基因一起進入配子的傾大于隨機比例的這種情況稱為“相引”。如實驗一中的P與L。相斥：一個顯性基因和一個隱性基因一起進入配子占較大比例的傾向稱為”相斥”。8“相引和相斥”9二、完全連鎖和不完全連鎖1910年，Morgan和他的同事首次證實了完全連鎖和不完全連鎖現(xiàn)象。實驗材料10果蠅的優(yōu)點體細胞只有4對染色體、突變型多翅：長翅、小翅、殘翅；體色：灰、黑、檀黑、黃體等；眼色：紅眼、白眼等。生活周期短,繁殖快,易培養(yǎng),23℃下,11天可完成一個世代。11實驗：灰身長翅×黑身殘翅×12測交實驗1-完全連鎖×：11F1♂♀13測交實驗1的解釋♀♂1114連鎖遺傳常用的符號：ab/ab：表示a與b連鎖。15測交實驗2-不完全連鎖×F1♀♂

415928840516F1雌性果蠅配子的形成17測交實驗2的解釋18不完全連鎖的普遍性不完全連鎖遺傳普遍存在完全連鎖遺傳則較為少見：♂果蠅、♀家蠶192021三、連鎖與互換的本質連鎖與互換的本質體現(xiàn)為F1雜種在減數(shù)分裂時的行為。在粗線期，同源染色體配對完畢，非姊妹染色單體的對應區(qū)段間發(fā)生交換。當減數(shù)分裂進入到雙線期時在細胞學上才看見二價雙中非姊妹染色單體對應區(qū)段間之間的交叉，可見，先有遺傳學上的交換后有細胞學上的交叉，交叉是發(fā)生過交換后的有形結果。22交換指減數(shù)分裂過程中,每一對同源染色體在(配對)聯(lián)會時,染色體常常交叉,因而使同源染色體的非姐妹染色體互相調換相應或同源的片段,這一過程叫交換。23交換值與重組值交換率/交換值：是指發(fā)生交換的染色體數(shù)占總染色體數(shù)目的百分率。重組率/重組值：是指重組型配子數(shù)占總配子數(shù)的百分率。重組值=（重組型配子數(shù)數(shù)/總配子數(shù)）

100%24重組值與交換值的關系B與C之間只交換1次重組值=交換值25重組值=交換值26重組值＜交換值ABABABababab27交換值與基因間的距離以及基因間連鎖程度的關系交換值基因間的距離連鎖程度大大小小小大28重組值的大小為0—50%為什么? 29解釋因為即使所有性母細胞中的某一同源染色體的非姐妹染色體之間都發(fā)生交換,形成了4種配子中只有2種為重組合,另2種為親組合。所以重組值的最大值為2/（2+2）100%=50%30三、交換及其細胞學證據(jù)1913年Stern以果蠅為材料，提出交換的細胞學證據(jù)。31♀果蠅：有2條帶特殊標記的X-染色體cBCb32交換的細胞學證據(jù)c33Creighton和McCintock利用玉米有染色體畸變的第9號染色體進行實驗，這條染色體帶有色素基因C和糯質基因wx，另外在其短臂上帶有一個扭結（Knob），在長臂上附加了一段第8號染色體。

34美國著名的遺傳學家麥克林托克（左）和她的博士生克萊（右)35第二節(jié)

三點測驗和基因在染色體上定位一、兩點測驗和三點測驗二、干涉和并發(fā)系數(shù)三、連鎖圖36一、兩點測驗和三點測驗兩點測驗單交換與雙交換三點測驗371、兩點測驗以兩對基因為單位，通過三次雜交和三次測交，來計算重組值求得基因間的距離而進行定位的方法，叫兩點雜交/兩點測驗。38測定玉米第9染色體上C、Sh、Wx的次序和位置C-ShWx-ShC-Wx39測定C-Sh的交換值40測定Wx-Sh的交換值WxShwxshwxshwxsh×WxShwxshwxshwxshwxshwxshwxShWxsh588515311488599141Wx-Sh交換值的計算重組值=（1531+1488）/（5885+5991+1531+1488）×100%=20%交換值=20%，兩個基因之間距離為0.20M=20cM(mu)42測定C-Wx的交換值WxCwxcwxcwxc×WxCwxcwxcwxcwxcwxcwxCWxc2542271673971743Wx-C交換值的計算重組值=（739+717）/（2542+2716+739+717）×100%=22%交換值=22%44C、Sh、Wx在染色體上的次序和位置CShWx3.6203.6%+20＞22%452、單交換與雙交換ABCabcABCABcabcabC單交換ABCABCAbCabcaBcabc雙交換46雙交換具有兩個重要的特點：1)

如果兩次同時發(fā)生的交換互不干擾，按乘法定理，雙交換值=單交換值I單交換值II。表明雙交換值小于任何一個單交換值。2)

雙交換的結果，三個基因中，位于中間的這個基因位置發(fā)生變動，而兩邊兩個基因位置不變。A-C的交換值=A-B的交換值+B-C的交換值=A-C重組值+2雙交換值473、三點測驗以三對基因為單位，通過一次雜交和一次測交，來進行基因定位的方法。48果蠅的三點測計算49ecct+/++cv╳ecctcv/Y

序號表型實際數(shù)比例Ec-ctEc-cvCt-cv①ecct+212581.46%②++cv2207③ec+cv27310.12%√√④+ct+265⑤ec++2178.27%√√⑥+ctcv223⑦ecctcv30.15%⑧+++5√√合計5318100%18.39%10.27%8.42%50比較雙交換與親組合，確定三個基因的順序51則ec+與+cv為親組合，eccv++為重組合。重組合RFec-cv=(273+265+3+5)/5318×100%=10.2%525302550751001250.250.50R=1/2（1－e－2x）Haldane的作圖函數(shù)。反映交換值與真實圖距的相關性54三點測驗+++/+++55玉米三對基因三點測驗的結果56計算雙交換值：（39+19）/6033=0.96%C-Sh：（98+107+39+19）/6033=4.36%Sh-Wx：（672+662+39+19）/6033=23.07%C-Wx：（98+107+672+662）/6033+2×0.96%=27.43%57C、Sh、Wx在染色體上的次序和位置CShWx4.3623.074.36%+23.07=27.43%58二、干涉和并發(fā)系數(shù)從理論上講：雙交換值=單交換值I單交換值II。實際雙交換值＜理論雙交換值干涉：一個區(qū)段的交換抑制和干擾了鄰近區(qū)段的交換，這種現(xiàn)象叫干涉。以并發(fā)系數(shù)/符合系數(shù)表示干擾的程度。并發(fā)系數(shù)=實際雙交換值/理論雙交換值0并發(fā)系數(shù)交換值與基因間距離的關系59并發(fā)系數(shù)的計算實際雙交換值：0.96%單交換值I：4.36%單交換值II：23.07%并發(fā)系數(shù)：0.96%/(4.36%×23.07%)=0.95606162

第二節(jié)

真菌類的基因定位

63

鏈孢霉的生活史64鏈孢霉是遺傳分析的好材料。它有以下優(yōu)點：1、個體小，后代多，生活周期短，在短時間可以獲得大量的雜交后代，便于分析。2、易培養(yǎng)，可利用各種培養(yǎng)基篩選各種突變型。3、鏈孢霉屬真核生物，進行有性生殖，染色體的結構和功能類似于高等動植物，可作為真核生物的研究模型。4、子囊孢子是單倍體，不存在二倍體的顯隱性問題的復雜性，表型與基因相一致。5、一次只分析一個減數(shù)分裂的產(chǎn)物。手續(xù)簡便，不需要象二倍體生物那樣通過測交試驗來分析雜合一方產(chǎn)生的減數(shù)分裂所形成配子的比例。65一、順序四分子鏈孢霉單一減數(shù)分裂的四個產(chǎn)物留在一起，稱為四分子，不盡如此，由于子囊的外形十分狹窄，鏈孢霉減數(shù)分裂的四個產(chǎn)物（有絲分裂后變?yōu)樗膶ψ幽益咦樱┎粌H留在一起，而且以直線方式排列在子囊中，故稱為順序四分子，這種順序四分子在遺傳分析中有很多的好處。66順序四分子的優(yōu)越性（1）、通過子囊中子囊孢子存在的正確對稱性質，證明減數(shù)分裂是一個交互過程，可以作為驗證分離規(guī)律的直接證據(jù)。（2）、可以把著絲粒作為一個座位，計算某一基因與著絲粒的重組率。（3）、可以檢驗染色單體的交換是否有干涉現(xiàn)象，而且還可以進行基因轉變的研究。（4）、證明每一交換只包括四線中的兩線，但多重交換可以包括兩線、三線或四線。67二.著絲粒作圖著絲粒作圖：以著絲粒作為一個位點來計算相對于著絲粒的基因位置就稱為著絲粒作圖。野生型鏈孢霉（記為lys+或+）與賴氨酸缺陷型（記為lys-或-）雜交，得到的8個子囊孢子中，4個黑色、4個灰色（為賴氨酸缺陷型，成熟較晚，故為灰色。）。根據(jù)黑色孢子和灰色孢子在子囊中排列次序，將有6種子囊孢子。686種子囊孢子非交換型：++----++交換型：+-+--+-++--+-++-第一次分裂分離第二次分裂分離69第一次分裂分離+-++----++++--++++----M1M2有兩種排列方式（即++--與--++），且互為鏡影。702nM1M2nn第一次分裂分離n7172第二次分裂分離+-++----++++--++++----M1M2在此子囊中有幾個子囊孢子是交換的產(chǎn)物？（有四種排列方式，兩兩互為鏡影）73四種交換型子囊孢子排列方式++-----++++++----互為鏡影74第二次分裂分離2nM1M2nnn757677重組率的計算重組率（R）=交換型子囊數(shù)1/2

交換型子囊數(shù)+非交換型子囊數(shù)51/25+9=100%18%7879三.重組作圖兩個連鎖基因的作圖，用兩種不同類型鏈孢霉的雜交為例，即AbaB，形成四分孢子類型可能有三種：親二型（parentalditype，簡寫PD）非親二型（noparentalditype，簡寫NPD）四型（tetratype，簡寫T）80染色體交換和重組四分子的關系不交換0%PD(AbAbaBaB)(1-M1M1)單交換50%T(AbABabaB)(3-M1M2)AbaBAbaB四線雙交換100%NPD(ababABAB)(2-M1M1)AbaB81染色體交換和重組四分子的關系單交換50%T(AbabABaB)(4-M2M1)二線0%PD(AbaBAbaB)雙交換（5-M2M2）四線雙交換100%NPD(abABabAB)（6-M2M2）AbaBAbaBaBAb82染色體交換和重組四分子的關系AbaB三線雙交換50%T(AbaBabAB)（7-M2M2）以上是形成親二型（PD）、非親二型（NPD）、四型（T）三種四分子的機理。83兩個基因連鎖作圖利用順序四分子可以對兩個基因進行連鎖作圖，鏈孢霉的一中缺陷型為煙酸依賴型nic(nicosqinic)，不能合成煙酸，需要在培養(yǎng)基中添加煙酸才能生長。另一種為腺嘌呤依賴型ade(adenine)，不能合成腺嘌呤，要添加腺嘌呤才能生長。如將nic+與+ade雜交，8485解題步驟（1）首先要判斷nic與ade是否連鎖從表中數(shù)據(jù)可得PD=808+90=898,NPD=1+1=2，PD大大大于NPD說明nic與ade不是自由組合，而是相互連鎖的，如果是自由組合PD與NPD的比值應=或≈1。86著絲粒與nic間的重組率=交換型子囊數(shù)/（交換型子囊數(shù)+非交換型子囊數(shù)）×100%×1/2=MⅠ/(MⅡ+MⅠ)×100%×1/2=（（4）+（5）+（6）+（7））/總子囊數(shù)×100%×1/2=（5+90+1+5）/1000×100%×1/2=5.05%著絲粒與ade間的重組率=交換型子囊數(shù)/（交換型子囊數(shù)+非交換型子囊數(shù)）×100%×1/2=（（3）+（5）+（6）+（7））/總子囊數(shù)×100%×1/2=（90+90+1+5）/1000×100%×1/2=9.30%87（2）判斷nic與ade是同臂還是異臂如果nic與ade在異臂，則nic與著絲粒的交換和ade與著絲粒的交換應相對獨立。著絲粒與ade間發(fā)生交換的子囊數(shù)（MⅠMⅡ）是90，著絲粒與ade間不發(fā)生交換而著絲粒與nic間發(fā)生交換的子囊數(shù)（MⅡMⅠ）是5，兩子囊數(shù)之比為90：5=8：1，遠遠超過兩重組率之比9.30%：5.05%=1.84：1，這就說明了著絲粒與nic間的交換與著絲粒與ade的交換不是相互獨立的，而是密切相關的。當著絲粒與nic發(fā)生交換時（96+5=101），著絲粒與ade同時發(fā)生交換的是96個子囊，也就是在同一交換使nic出現(xiàn)MⅡ型分離的同時也使ade出現(xiàn)了MⅡ型分離，這就說明了nic與ade位于同臂。88在T型中只有1/2是重組基因型，在NPD中全部4對孢子為重組基因型。nic-ade的重組率=（1/2T+NPD）/(T+NPD+PD)×100%=5.2%89染色單體干擾90如果第二個雙交換發(fā)生在任意兩個非姊妹染色單體間的機會是相等的，則二線雙交換:三線雙交換:

四線雙交換之比為1:2:1。如果與此比例有偏差，就認為有染色單體干擾。即第一次交換會影響第二次交換的發(fā)生。91第三節(jié)有絲分裂分離與重組在有絲分裂過程中，一對同源染色體通常不發(fā)生配對，但在果蠅和一些其它二倍體生物中確實會發(fā)生非姐妹染色單體間的遺傳交換。二倍體體細胞通過有絲分裂產(chǎn)生基因型與其不同