連鎖遺傳分析課件

Chapter5

遺傳分析1一、性別決定二、與性別有關(guān)的遺傳三、劑量補(bǔ)償效應(yīng)及其分子機(jī)制四、連鎖互換遺傳定律五、高等生物的染色體作圖本章主要內(nèi)容2一、性別決定1、性染色體決定性別XY型、ZW型、XO型、ZO型2、染色體組的倍性決定3、環(huán)境決定4、由性指數(shù)決定3（一）果蠅性別決定畸變與遺傳平衡學(xué)說性指數(shù):X染色體和常染色體組數(shù)(A)的比值.5植物的性別決定1.存在性染色體決定個(gè)體性別(如雌雄異株的蛇麻XY型性別決定)的類型．6玉米——基因決定性別72．激素：如母雞打啼。

母雞卵巢退化，促使精巢發(fā)育并分泌出雄性激素，但其性染色體仍是ZW型。正常公雞

閹割后的公雞摘除公雞睪丸的實(shí)驗(yàn)正常母雞

閹割后的母雞閹割后給予睪丸酮的母雞摘除母雞卵巢和給予睪丸酮的實(shí)驗(yàn)93．氮素影響早期發(fā)育時(shí)使用較多氮肥或縮短光照時(shí)間，可提高

黃瓜的雌花數(shù)量。

4．溫度、光照降低夜間溫度，可增加南瓜雌花數(shù)量；縮短光照增加雌花。10總之：

性別受遺傳物質(zhì)控制

通過性染色體的組成；

通過性染色體與常染色體二者之間的平衡關(guān)系；

通過染色體的倍數(shù)性等。

環(huán)境條件可以影響甚至轉(zhuǎn)變性別，但不會(huì)改變原來決定性別的遺傳物質(zhì)。

環(huán)境影響性別的轉(zhuǎn)變，主要是性別有向兩性發(fā)育的特點(diǎn)（如上圖玉米雌雄穗的形成）。11b基因在男性中為顯性，在女性中為隱性。它的表現(xiàn)受個(gè)體性激素的影響。從兩個(gè)雜合體婚配的后代可以看出。13限性遺傳

基因可在性染色體或常染色體上，這類基因的表達(dá)受到性別的限制，因此只能在某種性別中產(chǎn)生表型反應(yīng)。無論在哪種性別中，這些基因都可正常地遺傳給后代。1415染色體學(xué)說的直接證據(jù)布里吉斯（Bridges,C）發(fā)現(xiàn)X染色體的不分離現(xiàn)象.17

P白眼♀×紅眼♂(XwXw)

(X+Y)

紅眼♀白眼♂紅眼不育♂白眼♀×紅眼♂正常初級例外(X+Y)

紅眼♀白眼♂紅眼可育♂白眼♀96％正常4％次級例外果蠅眼色遺傳的初級例外和次級例外18初級例外的解釋19次級例外的解釋21例外的細(xì)胞學(xué)解釋22布里吉斯的實(shí)驗(yàn)最終將W/W+基因定位在X染色體上，為遺傳的染色體學(xué)說提供了有力而直接的證據(jù)，使遺傳學(xué)向前邁出了重要的一步。布里吉斯的影響23三、劑量補(bǔ)償效應(yīng)及其分子機(jī)制I、巴氏小體II、X染色體失活假說III、劑量補(bǔ)償效應(yīng)25I、巴氏小體

(Barr’sbody)26玳瑁貓29III、劑量補(bǔ)償效應(yīng)

X染色體上基因的表達(dá)：劑量補(bǔ)償效應(yīng)：使細(xì)胞核中有兩份或兩份以上的基因的個(gè)體和只有一份基因的個(gè)體出現(xiàn)相同表型的遺傳效應(yīng).劑量補(bǔ)償效應(yīng)可能實(shí)現(xiàn)途徑：X染色體的隨機(jī)失活(萊昂假說)DNA甲基化與失活的遺傳控制*轉(zhuǎn)錄速度差異化30

并非整條X染色體上所有基因都失活失活染色體上的有活性基因與失活基因穿插排列

X染色體上的特異失活位點(diǎn)

(Xinactivationcenter)例：小鼠中680－1200kb精確定位于Xq11-q12X染色體隨機(jī)失活的分子生物學(xué)研究31四、連鎖與互換遺傳定律連鎖現(xiàn)象、連鎖遺傳定律完全連鎖與不完全連鎖連鎖與互換的本質(zhì)32

1906年，貝特生（BatesonW.）和貝拉特（PunnettR.C.）在香豌豆的二對性狀雜交試驗(yàn)中

首先發(fā)現(xiàn)性狀連鎖遺傳現(xiàn)象。貝特生(1861~1926)：英國生物學(xué)家,曾經(jīng)重復(fù)過孟德爾的實(shí)驗(yàn)33連鎖現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

紫花、長花粉粒×紅花、圓花粉粒

親組合：親本中原有的組合方式。

重組合：親本中沒有的新的組合方式。34紫花、圓花粉?！良t花、長花粉粒35相引相(CouplingPhase)：來自同一親本的兩個(gè)顯性性狀或兩個(gè)隱性性狀連鎖在一起遺傳的情況（如紫長PPLL、紅圓ppll）。

相斥相(RepulsionPhase)：來自同一親本的一個(gè)顯性性狀與一個(gè)隱性性狀或一個(gè)隱性性狀與一個(gè)顯性性狀連鎖在一起遺傳的情況（如紫圓PPll、紅長ppLL）。36摩爾根的果蠅遺傳試驗(yàn)果蠅(Drosophilamelanogaster)眼色與翅長的連鎖遺傳：眼色：紅眼(pr+)對紫眼(pr)為顯性翅長：長翅(vg+)對殘翅(vg)為顯性相引相雜交與測交相斥相雜交與測交37果蠅眼色與翅長連鎖遺傳：相引相

P pr+pr+vg+vg+×prprvgvg ↓F1 pr+prvg+vg×prprvgvg↓Ft pr+prvg+vg 1339紅眼長翅

prprvgvg 1195紫眼殘翅 pr+prvgvg 151紅眼殘翅 prprvg+vg 154紫眼長翅38果蠅眼色與翅長連鎖遺傳：相斥相P

pr+pr+vgvg×prprvg+vg+ ↓F1 pr+prvg+vg×prprvgvg↓Ft pr+prvgvg 965紅眼殘翅

prprvg+vg 1067紫眼長翅 pr+prvg+vg 157紅眼長翅 prprvgvg 146紫眼殘翅結(jié)果：F1形成四種類型的配子比例不符合1:1:1:1，且親本型配子明顯多于重組型配子兩種親本型配子數(shù)大致相等，兩種重組型配子數(shù)也大致相等39連鎖與互換定律

連鎖遺傳的相對性狀是由位于同一對染色體上的非等位基因控制，具有連鎖關(guān)系，在形成配子時(shí)傾向于連鎖在一起傳遞；交換型配子的產(chǎn)生是由于非姊妹染色單體間交換而形成的。40連鎖與互換現(xiàn)象連鎖現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)完全連鎖與不完全連鎖連鎖與互換的本質(zhì)41測交結(jié)果只產(chǎn)生兩種表型后代的連鎖方式稱為完全連鎖(CompleteLinkage)。例如雄性果蠅和雌家蠶。完全連鎖42不完全連鎖雌果蠅、雄家蠶與絕大多數(shù)生物均表現(xiàn)為不完全連鎖(IncompleteLinkage)。43連鎖與互換現(xiàn)象連鎖現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)完全連鎖與不完全連鎖連鎖與互換的本質(zhì)44連鎖與互換的本質(zhì)完全連鎖是由于F1雄蠅在減數(shù)分裂過程中非姊妹染色單體基因間不發(fā)生交換，所以只產(chǎn)生兩種不同的配子，測交后只產(chǎn)生兩種后代。45連鎖與互換的本質(zhì)不完全連鎖時(shí)①有32%的性母細(xì)胞在B-V之間形成一個(gè)交叉，表明有一半的染色單體的B-V間發(fā)生過交換，所以在形成的配子中，有16%是親代所沒有的重組合（8%灰殘、8%黑長），16%是親組合（8%灰長、8%黑殘）；有68%的性母細(xì)胞在B-V之間沒有發(fā)生交換或交換發(fā)生在B-V以外，這部分的性母細(xì)胞產(chǎn)生1:1的親組合配子，即34%的灰長、34%的黑殘。46連鎖與互換的本質(zhì)在發(fā)生交換的性母細(xì)胞所產(chǎn)生的配子中，親組合和重組合配子各占一半，但是雙雜合體所產(chǎn)生的四種配子的比例并不相等，為什么？重組型配子比例是發(fā)生交換的性母細(xì)胞比例的一半，并且兩種重組型配子的比例相等，兩種親本型配子的比例相等。47計(jì)算100個(gè)進(jìn)行減數(shù)分裂的性母細(xì)胞中，有7個(gè)發(fā)生交換，請計(jì)算重組型配子有多少？重組型配子占總配子的比值是多少？交換性母細(xì)胞的比例是多少？二者有何關(guān)系？48交換型配子的比例49五、高等生物的染色體作圖

1重組值及其測定

2影響重組頻率的因素

3重組頻率、遺傳距

離與基因定位

4兩點(diǎn)測驗(yàn)5三點(diǎn)測驗(yàn)

6干擾與符合

7作圖函數(shù)

8連鎖遺傳圖501重組值及其測定重組值(recombinationvalue)，也稱重組率/重組頻率（用Rf表示），通常也稱為交換值，指重組型配子占總配子的百分率.親本型配子+重組型配子用哪些方法可以測定各種配子的數(shù)目？51測交法測定重組頻率52自交法測定基因間交換頻率（1）設(shè)F1產(chǎn)生的四種配子PL,Pl*,pL*,pl的比例分別為：a,b,c,d；則有：a+b+c+d=1a=db=cd253自交法測定基因間交換頻率（2）541、在番茄中，圓形（O）對長形（o）是顯性，單一花序（S）對復(fù)狀花序（s）是顯性。這兩對基因是連鎖的，現(xiàn)有一雜交得到下面4種植株：

圓形、單一花序（OS）23

長形、單一花序（oS）83

圓形、復(fù)狀花序（Os）85

長形、復(fù)狀花序（os）19

問：1）O—s間的重組值是多少？2）兩個(gè)親本的基因型是什么？3）你預(yù)期Os/oS自交后代4種表型的比例如何？

552、人類體細(xì)胞基因N能導(dǎo)致指甲和髕骨的異常，稱為指甲-髕骨綜合癥。一個(gè)有此癥的A型血的人和一個(gè)正常的O型血的人結(jié)婚。生的孩子中有的是A型血的該病患者。假定沒有親緣關(guān)系，但都具有這種表型的孩子長大并且相互通婚，生了孩子。則第二代的這些孩子中間，表型的百分比如下：有綜合癥，血型A66％；正常，血型O16％正常，血型A9％；有綜合癥，血型O9％分析數(shù)據(jù)，解釋上述頻率的差異。562影響重組頻率的因素位置:基因在染色體上的位置性別:雄果蠅和雌家蠶減數(shù)分裂基本不發(fā)生交換年齡:老齡雌果蠅的重組頻率明顯下降環(huán)境條件：干旱：高等植物重組頻率會(huì)下降溫度過高或過低：重組頻率會(huì)增加遺傳:交換過程也受遺傳控制大腸桿菌中：recA+→recA-RecA(重組酶)聯(lián)會(huì)配對的遺傳控制/染色體變異配子:配子傳遞率與生活力差異573重組頻率、遺傳距離與基因定位

重組頻率的變化范圍是[0%,50%]，反映基因間的連鎖強(qiáng)度和相對距離可用重組頻率來度量基因間的相對距離，也稱為遺傳距離(geneticdistance)以1%重組率去掉百分號(hào)作為一個(gè)遺傳距離單位/遺傳單位(cM)58基因間的距離與

重組頻率、遺傳距離、連鎖強(qiáng)度59基因定位(genelocation/localization)確定基因在染色體上的相對位置和排列次序。廣義的基因定位有三個(gè)層次：染色體定位(單體、缺體、三體定位法)染色體臂定位(端體分析法)連鎖分析(linkageanalysis)/染色體作圖60討論：基因定位時(shí)至少需要幾個(gè)基因例:玉米糊粉層有色C/無色c基因、籽粒飽滿Sh/凹陷sh基因均位于第9染色體長臂上；且C-Sh基因間的重組頻率為3.6%.61幾個(gè)名詞

重組與交換：重組是指基因的重新組合；交換是指染色體片段的交換。單交換：單交換是指在考察區(qū)域內(nèi)發(fā)生了一次交換；雙交換：雙交換是指發(fā)生了兩次交換。624兩點(diǎn)測驗(yàn)通過三次雜交、三次測交，計(jì)算三對基因兩兩間重組頻率(每次測驗(yàn)兩對基因間重組頻率)、估計(jì)遺傳距離.根據(jù)三個(gè)遺傳距離推斷三對基因間的排列次序.63

兩點(diǎn)測驗(yàn)：步驟(1/3)例：玉米第9染色體上三對基因間連鎖分析：籽粒顏色： 有色(C)對無色(c)為顯性飽滿程度： 飽滿(Sh)對凹陷(sh)為顯性淀粉粒： 非糯性(Wx)對糯性(wx)為顯性(1)(CCShSh×ccshsh)F1 ×ccshsh(2)(wxwxShSh×WxWxshsh)F1×wxwxshsh(3)(WxWxCC×wxwxcc)F1 ×wxwxcc64兩點(diǎn)測驗(yàn)的3個(gè)測交結(jié)果Rf（C-Sh）=Rf（Wx-Sh）=Rf（Wx-C）=65C-Sh:3.6 Wx-Sh:20Wx-C:2266

兩點(diǎn)測驗(yàn)：局限性工作量大，需要作三次雜交，三次測交不能排除雙交換的影響，準(zhǔn)確性不夠高當(dāng)兩基因位點(diǎn)間超過5cM時(shí)，兩點(diǎn)測驗(yàn)的準(zhǔn)確性就不夠高675三點(diǎn)測驗(yàn)

一次測驗(yàn)就考慮三對基因的差異，從而通過一次測交獲得三對基因間的距離并確定其排列次序。68

三點(diǎn)測驗(yàn)：步驟(1/7)69當(dāng)sh位于中間時(shí)各種交換的結(jié)果70親本型Wx-Sh單交換Sh-C單交換雙交換Rf(Wx-Sh)=Rf(Sh-C)=Rf(Wx-C)=71測交后代的表現(xiàn)型F1配子種類粒數(shù)交換類別飽滿、糯性、無色+wxc2708凹陷、非糯、有色sh++2538飽滿、非糯、無色++c626凹陷、糯性、有色shwx+601凹陷、非糯、無色sh+c113飽滿、糯性、有色+wx+116飽滿、非糯、有色+++4凹陷、糯性、無色shwxc2總數(shù)6708親本型單交換18.3%單交換3.4%雙交換0.09%72繪制連鎖遺傳圖sh位于wx與c之間wx-sh:18.4sh-c:3.5 wx-c:21.973總結(jié)：三點(diǎn)測驗(yàn)的步驟1、數(shù)據(jù)整理歸類，由8個(gè)數(shù)據(jù)歸為4組，分別是：親本型、單交換、單交換、雙交換2、確定基因的順序?qū)㈦p交換與親本型比較進(jìn)而確定中央的基因3、計(jì)算兩兩基因間的重組值4、繪遺傳圖譜74干涉與并發(fā)率（符合系數(shù)）

理論雙交換值如果相鄰兩交換間互不影響，即交換獨(dú)立發(fā)生，那么根據(jù)乘法定理，雙交換發(fā)生的理論頻率(理論雙交換值)應(yīng)該是兩個(gè)區(qū)域單交換頻率(交換值)的乘積例：wxshc三點(diǎn)測驗(yàn)中，wx和c基因間理論雙交換值應(yīng)為：0.184×0.035=0.64%75干涉(interference)wx和c基因間的實(shí)際雙交換值為0.09％，低于理論雙交換值（0.64%），表明wx-sh間或sh-c間一旦發(fā)生一次交換后就會(huì)影響另一個(gè)區(qū)域交換的發(fā)生，使雙交換的頻率下降，這種現(xiàn)象稱為干涉(interference)，或干擾(I).干涉(interference)或干擾:一個(gè)交換發(fā)生后，它往往會(huì)影響其鄰近交換的發(fā)生。其結(jié)果是使實(shí)際雙交換值不等于理論雙交換值.76并發(fā)率(coefficientofcoincidence)并發(fā)率(C)也稱為符合系數(shù)：用以衡量兩次交換間相互影響的性質(zhì)和程度例如前述中：

C=0.09/0.64=0.14并發(fā)率的性質(zhì)：

真核生物：[0,1]—正干涉*某些微生物中往往大于1，稱為負(fù)干涉干涉=1-并發(fā)率并發(fā)率愈大，干涉愈?。徊l(fā)率等于1，表示沒有干涉，也就是說兩個(gè)單交換獨(dú)立發(fā)生，完全沒有干涉。并發(fā)率等于0，表示干涉完全，也就是說一點(diǎn)發(fā)生交換，鄰近一點(diǎn)就不會(huì)發(fā)生交換。并發(fā)率77雙交換的比率最低：如果3個(gè)基因是自由組合的，則8種配子的比率為1：1：1：1：1：1：1：1，如果是連鎖的，則非交換>單交換>雙交換。雙交換的結(jié)果是3個(gè)基因中只有中間的基因位置發(fā)生改變，另兩個(gè)基因位置不變。重組值與交換值的區(qū)別：發(fā)生雙交換后，頭尾兩個(gè)基因間發(fā)生了兩次交換，但兩基因沒有重組。理論上說，染色體圖距應(yīng)由交換值表示，但我們能觀察到的只有表型（基因）的重組。雙交換的特點(diǎn)78三點(diǎn)測交的優(yōu)缺點(diǎn)（1）它比兩點(diǎn)測交方便、準(zhǔn)確，一次三點(diǎn)測交相當(dāng)于三次兩點(diǎn)測交實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果。因?yàn)橐淮稳c(diǎn)試驗(yàn)中得到的三個(gè)重組值是在同一基因型背景，同一環(huán)境下得到的，三個(gè)重組值可以嚴(yán)格地相互比較。（2）可以得到雙交換的資料。（3）證實(shí)了基因在染色體上是直線排列的（4）三隱性純合體不易獲得或保存。796作圖函數(shù)

交換值：平均每條染色單體發(fā)生交換的次數(shù)。重組值與交換值的關(guān)系：

相等不等80重組頻率與交換次數(shù)的關(guān)系假設(shè)兩基因間僅發(fā)生0~2次