遺傳連鎖分析

第四章遺傳作圖本章主要內(nèi)容：第一節(jié)遺傳作圖基本概念第二節(jié)遺傳作圖的分子標(biāo)記第三節(jié)遺傳作圖的方法第一節(jié)遺傳作圖基本概念1.遺傳作圖定義采用遺傳學(xué)分析方法將基因或其他DNA順序標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖。2.遺傳作圖的基本原理隨機(jī)的染色體上兩個(gè)任意基因座越遠(yuǎn)，它們?cè)饺菀妆蝗旧w斷裂所分離。3.遺傳圖距的單位厘摩（cM）:每單位厘摩為1％交換率。交換率或交換值或重組頻率=減數(shù)分裂的重組產(chǎn)物\減數(shù)分裂的總產(chǎn)物4.遺傳作圖的主要方法雜交實(shí)驗(yàn)、家系分析第二節(jié)遺傳作圖標(biāo)記基因標(biāo)記孟德爾—肉眼→豌豆植株高矮、豌豆顏色等

摩爾根—顯微鏡、肉眼→果蠅軀體顏色、翅膀形狀等生化表型→細(xì)菌、酵母遺傳學(xué)研究；人類中如血型系列（ABO）分析、血清蛋白和免疫蛋白

基因標(biāo)記的缺點(diǎn)高等生物，如脊椎動(dòng)物和顯花植物等，可用作標(biāo)記的基因十分有限，許多性狀都涉及多基因；高等生物基因組中存在大量的基因間隔區(qū)，純粹用基因作為標(biāo)記將在遺傳圖譜中留下大片的無標(biāo)記區(qū)段；只有部分基因其等位基因成員可以通過常規(guī)試驗(yàn)予以區(qū)分，因而產(chǎn)生的遺傳圖是不完整的，必需尋找其他有效的標(biāo)記；2.DNA分子標(biāo)記2.1DNA分子標(biāo)記作圖的優(yōu)點(diǎn):不以表型為參照直接檢測(cè)個(gè)體基因型組成具有共顯性的特點(diǎn)2.2分子標(biāo)記用于基因定位的發(fā)展史

基因定位最早采用的方法就是連鎖分析。通過基因與DNA標(biāo)記之間的重組率來估計(jì)基因的位置?？捎糜谶B鎖分析的DNA標(biāo)志是基因定位的基礎(chǔ)，DNA標(biāo)記越多，雜合性越強(qiáng)，基因定位就越方便。DNA標(biāo)記的選擇經(jīng)歷了從RFLP-STR－SNP等發(fā)展過程。PIC(polymorphicformationcontent):某一標(biāo)記在群體中出現(xiàn)多態(tài)性的頻率。183個(gè)RFLP,多態(tài)性不夠高，雜合性（PIC）平均達(dá)到0.3而且在染色體上分布不均勻，難以將一些罕見的基因進(jìn)行定位；對(duì)多基因病的定位也難以奏效,STR位點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到8000個(gè)，平均100kb－200kb有一個(gè)STR位點(diǎn)，雜合性（PIC）平均達(dá)到0.7,這已經(jīng)使得連鎖分析的功能發(fā)揮到了極限。SNP位點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到數(shù)十萬個(gè)，平均1000bp有一個(gè)，估計(jì)1700萬個(gè)(40個(gè)人篩選結(jié)果）。(短串聯(lián)重復(fù)序列,STRs,shorttendemrepeats)2.3分子標(biāo)記RFLP(restrictionfragmentlengthpolymorphisms,限制性片段長度多態(tài)性)RFLP的特征:?處于染色體上的位置相對(duì)固定;?同一親本及其子代相同位點(diǎn)上的多態(tài)性片段特征不變;?同一凝膠電泳可顯示不同多態(tài)性片段,具有共顯性特點(diǎn);SSLPs(Simplesequencelengthpolymorphisms,簡單序列長度多態(tài)性)?SSLP產(chǎn)生重復(fù)序列的可變排列,同一位點(diǎn)重復(fù)次數(shù)不同,表現(xiàn)DNA序列長度變化;?與RFLP不同,具有多等位性;?小衛(wèi)星(minisatellite)和微衛(wèi)星(microsatellite)序列都可用于遺傳作圖,但微衛(wèi)星更普遍;SNP(singlenucleotidepolymorphisms,單核苷酸多態(tài)性)1996年，Lander報(bào)道了SNP，制備第三代遺傳連鎖圖的遺傳標(biāo)記。?基因組中單個(gè)核苷酸的突變稱為點(diǎn)突變;?理論上每個(gè)單核苷酸位置最多只有4種形式,但某些群體特定的單核苷酸位置只有2個(gè)或3個(gè)SNP,這些位點(diǎn)稱為雙等位或三等位;?在基因組編碼順序中，SNP大多位于密碼子的搖擺位置，表現(xiàn)為基因沉默而被大量保留下來;?大多數(shù)SNP所在的位置不能被限制酶識(shí)別，必須采取測(cè)序或寡核苷酸雜交檢測(cè);?SNP在基因組中的數(shù)量極大.二倍體細(xì)胞中每個(gè)SNP最多只有2種等位型;/SNP/index.html第三節(jié)遺傳作圖的方法遺傳學(xué)簡介

等位基因隨機(jī)分離定律獨(dú)立遺傳定律完全連鎖不完全連鎖不完全顯性共顯性如何進(jìn)行遺傳作圖？孟德爾第一定律等位基因隨機(jī)分離(TheLawofSegregation)♀♂×AAaaAaF1ParentsF2AAaaAa1:2:1A:a=1:1孟德爾第二定律獨(dú)立分配定律(thelawofindependentassortment)♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAbaBab25%25%25%25%AB(25%)Ab(25%)aB(25%)Ab(25%)AABBAABbAaBBAaBbAABbAAbbAaBbAabbAaBBAaBbaaBBaaBbAaBbAabbaaBbaabbA:a=1:1B:b=1:1AABBaabb連鎖遺傳定律♀♂×F1ParentsF2如何進(jìn)行遺傳作圖？AaBbABAb*aB*ab50%0%0%50%AB(50%)Ab(0%)aB(0%)Ab(50%)AABB--AaBb--------AaBb--aabbAABBaabb*完全連鎖ABAbaBab(25)(25)(25)(25)(50)(0)(0)(50)

(48)(2)(2)(48)配子類型(%)獨(dú)立遺傳孟德爾第二定律完全連鎖不完全連鎖連鎖遺傳定律根據(jù)重組率計(jì)算遺傳距離2.連鎖分析連鎖發(fā)生的時(shí)期減數(shù)分裂Ⅰ期,同源染色體復(fù)制后不分離→雙價(jià)體→重組重組(recombination)或交換(crossing-over):在雙價(jià)體中,并列的同源染色體臂發(fā)生機(jī)械斷裂,彼此交換DNA區(qū)段,這一過程被稱為交換或重組.連鎖基因之間的交換重組率繪制遺傳圖重組率為測(cè)量基因之間相對(duì)距離的尺度.遺傳圖的偏離?近端粒區(qū)和遠(yuǎn)著絲粒區(qū)有較高的重組率;如老鼠主要組織兼容性復(fù)合座位(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)含有一組控制免疫反應(yīng)的基因，其中一個(gè)區(qū)段的重組率高于平均數(shù)數(shù)百倍.重組熱點(diǎn)(recombinationhotspot):染色體的某些位點(diǎn)之間比其他位點(diǎn)之間有更高的交換率.?性別之間也會(huì)表現(xiàn)重組率的差異?同一染色體發(fā)生多起交換的現(xiàn)象3.不同模式生物的連鎖分析連鎖分析的三大范疇:

?有性雜交實(shí)驗(yàn)

?系譜分析

?DNA轉(zhuǎn)移3.1雜交實(shí)驗(yàn)的連鎖分析雜交實(shí)驗(yàn)的連鎖分析的程序:選擇已知基因型的親本→設(shè)計(jì)雜交方案→獲得交配的子代→分析其表型及基因型兩點(diǎn)雜交多點(diǎn)雜交RFLP連鎖圖?RFLP作圖的程序

與經(jīng)典遺傳作圖類似,只是統(tǒng)計(jì)性狀改為DNA分子標(biāo)記;

程序：選擇已知基因型的親本→設(shè)計(jì)雜交方案→獲得交配的子代→分析其DNA分子標(biāo)記?共分離:在有性繁殖的后代,假如基因附近有一緊密連鎖的分子標(biāo)記,在細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)分子標(biāo)記與基因之間由于相距太近很少有機(jī)會(huì)發(fā)生交換，那么這種分子標(biāo)記與連鎖的基因有最大的可能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)個(gè)體中，這種現(xiàn)象被稱為共分離.?圖位克隆:從分子標(biāo)記連鎖圖中找到與靶