第三章连锁遗传分析与染色体作图

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1、第三章 连锁遗传分析与染色体作图第一节 性染色体与性别决定一、性染色体的发现 性染色体（sex chromosome）是指直接与性别决定有关的一个或一对染色体；其余各对染色体则统称为常染色体（autosome），通常以A表示。果蝇：2n=8 雌性：AA（44）+XX（2）雄性：AA（44）+XY（2）二、性染色体决定性别的几种类型 果蝇的常染色体和性染色体 1、XY型 果蝇、鼠、牛、羊、人等属于这一类型。其雄性个体是异配子性别 Cheter-ogametie sex），可产生含有X和Y两种雄配子，而雌性个体是同配子性别（homoganetic sex），只产生含有X一种配子，受精时，X与X结合

2、XX，将发育为雌，X与Y结合成XY，将发育为雄性。性比为1:1。人类有23对染色体（2n=46），22对为常染色体，1对是性染色体。女性的染色体为AA+XX，男性的染色体为AA+XY。X显然地大于Y染色体，生男生女由男性决定。人的染色体人的染色体 2、ZW型 家蚕、鸟类（鸡、鸭等）、蛾类、蝶类等属于这一类型。与XY相反，雌性为异配子性别ZW，雄性为同配子性别，即ZZ。3、XO型 雌性的性染色体 为XX；雄性只有X，而没有Y，不成对。蝗虫、蟋蟀属于这一类。4、植物性别的决定 不象动物明显。低等的有性别分化，但形态差异不明显。种子植物虽有性的不同，但多数是同花、同株异花，但也有一些是异株的，如大麻

3、、菠菜、蛇麻、番木瓜等。蛇麻属于雌性XX型和雄性XY型。第二节 性连锁遗传 摩尔根等人（1910）以果蝇为材料进行试验时发现性连锁性连锁现象。性连锁性连锁（sex linkage）：指性染色体上基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象。又称伴性遗传伴性遗传（sex-linked inheritance）。性连锁是连锁遗传的一种特殊表现形式。孟德尔做的几个实验（P45）实验结果说明：白眼雄果蝇永远都是纯合体，即就这个白眼基因而说，雄蝇永远不会成为杂合子。摩尔根假设：控制白眼性状的隐性基因w位于X染色体上，Y染色体上不带有这个基因的显性等位基因。从而圆满解释了摩尔根的实验！P47 图 伴性遗传

4、归纳为两条规律：1、同配性别传递显性纯合基因时，F1雌、雄个体都为显性性状。F2性状的分离呈3显：1隐；性状分离呈1:1，且隐性个体的性别与祖代隐性个体一样，即外祖父的性状通过其女儿传递给外孙；2、同配性别传递显性纯合基因时，F1表现交叉遗传，即母亲的性状传递给儿子，父亲的性状传递给女儿。F2性状与性别比均为1:1。二、人类的伴性遗传（一）伴X显性遗传：决定遗传性状的显性基因在X染色体上的遗传方式称。女性多于男性，且多为杂合子。例如：抗维生素D佝偻病（该致病基因定位在Xp22.2-Xp22.1）：P48（二）伴X隐性遗传：由X染色体携带的隐性基因的遗传方式称。如色盲、如色盲、A A型血友病等表

5、型血友病等表现为现为伴X隐性遗传.P49.P49图图3-23-2 色盲性连锁：色盲性连锁：控制色盲的基因为隐性c c，位于X X染色体上，Y Y染色体上不带其等位基因；由于色盲基因存在于X染色体上，女人在基因杂合时仍正常；而男人Y Y基因上不带其对应的基因，故男人色盲频率高。女：X XC CX Xc c杂合时非色盲，只有X Xc cX Xc c纯合时才是色盲；男：Y染色体上不携带对应基因，X XC CY Y正常、X Xc cY Y色盲(3)(3)(三)Y连锁遗传 人类中此遗传方式很少,仅仅由父亲传给儿子,不传给女儿,又称限雄遗传。如男性的毛耳缘遗传。伴Y遗传的毛耳缘性状在印第安人群中常见，其他

6、地区的人群中极少见。研究表明：Y染色体是雄性哺乳动物所必须的，某种雄性化基因一定存在于Y染色体的差别区段上，如睾丸决定因子（TDF）图图4-8 耳毛的性连锁耳毛的性连锁 三、芦花鸡的毛色遗传三、芦花鸡的毛色遗传.芦花基因B为显性，正常基因b为隐性，位于Z性染色体上。.染色体上不带它的等位基因。.雄鸡为ZZ，雌鸡为ZW。F1 F2 P P F1 F2 全部饲养母鸡多生蛋 四、限性遗传和从性遗传：四、限性遗传和从性遗传：限性遗传限性遗传（sex-limited inheritance）：指Y染色体（XY型）或W染色体（ZW型）上基因所控制的遗传性状，只局限于雄性或雌性上表现的现象。限性遗传的性状多

7、与性激素有关限性遗传的性状多与性激素有关。例如，哺乳动物的雌性个体具有发达的乳房、某种甲虫的雄性有角等等。限性遗传与伴性遗传的区别限性遗传与伴性遗传的区别：限性遗传只局限性遗传只局限于一种性别上表现限于一种性别上表现，而伴性遗传则可在雄性也可在雌性上表现，只是表现频率有所差别。从性遗传从性遗传（sex-controlled inheritance）或称为性影响遗传性影响遗传（sex-influenced inheritance）：不是指由X及Y染色体上基因所控制的性状，而是因为内分泌及其它关系内分泌及其它关系使某些性状只出现于雌、雄一方；或在一方为显性，另一方为隐性的现象。例如，例如，羊的有角

8、因品种不同而有三种特征：.雌雄都无角；.雌雄都有角；.雌无角而雄有角。以前两种交配，其F1雌性无角，而雄性有角。反交结果和正交相同。五、植物的伴性遗传第三节 遗传的染色体学说的直接证据 摩尔根的上述实验间接证明：一个特定基因的行为对应于某一条特定的性染色体。伴性遗传的直接证明是他的学生和Bridges提出的。Bridges重复摩尔根伴性遗传时发现了例外，称为初级例外和次级例外。P53 P54第四节 果蝇的Y染色体及其性别决定 果蝇Y染色体不象人一样对于决定雄性那么重要。如：XXY XO 雌性 雄性 雌性 雄性 （果蝇）（人类）（人类）（果蝇）果蝇的性别决定除了性染色体外，常染色体也起重要作用，

9、性别决定由性指数（X/A）决定。X染色体数与常染色体数的比例。（见P56表3-1）若雄性果蝇无Y染色体，则不育。原因：Y染色体上带有精子生成所必需的生殖力基因。黑腹果蝇截毛基因（bb）的遗传：XbbXbb Xbb+Ybb XbbXbb XbbYbb+(截毛)(正常）(截毛)(正常）XbbXbb+XbbYbb XbbXbb XbbYbb+(正常）(截毛)(截毛)(正常）从而证明：截毛基因存在Y染色体上。第五节 剂量补偿效应 一、Barr小体：一种浓缩的、惰性的异染色质的小体，与性别及X染色体数目有关，所以又称性染色质体（sex-chromatin body)，又名巴氏小体。1949年Barr在雌

10、猫的神经细胞间期核中发现。之后在大部分正常女性表皮羊水等组织的间 期核中也发现，但男性没有。（why?)二、剂量补给效应对于果蝇和哺乳动物来说理论上：雌性具两条X染色体，其上基因产物应有两份，而雄性只有一份。实际上：雌、雄X染色体基因产物基本相同。原因：补偿效应（dosage compensation effect)A：X染色体转录速率不同，雌性慢；B：雌性一条X染色体失活。（Lyon假说）三、Lyon假说（一）正常雌性体细胞中，只有一条X有活性（activation X,Xa)，另一条在遗传上无活性（inactivation X,Xi），保证雌雄性X染色体上基因产物相同。（二）失活是随机的。

11、（三）失活发生在胚胎发育的早期，如人类（合子细胞增殖到56千个细胞时），且一旦失活，此细胞所有后代细胞的此染色体均处于失活状态。（四）杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。例如：玳瑁猫几乎都是雌性。黄毛皮 O基因对黑皮毛 o是显性且位于X染色体上：XO Xo个体发育早期，一条X随机失活，所以呈现黑黄相间斑点。雄性个体XO Xo Y也是玳瑁型，切每个细胞有一个Barr小体。研究表明：Barr小体的数目正好是X染色体数目减1。失活的X染色体上所有基因并不都失活，而且失活的X染色体在进入减数分裂前将重新被激活，所以在成熟的卵母细胞中两条X染色体都是有活性的。第六节 连锁基因的交换和重组 一、连锁遗传

12、现象 Bateson 和Punnett对香豌豆的研究中发现的。1 1、紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒结果：F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫长和红圆)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫圆和红长)的实际数少于理论数。2、紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒结果：F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫圆和红长)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫长和红圆)的实际数少于理论数。(二)、连锁遗传现象.杂交试验中，

13、原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。相引相(coupling phase)与相斥相(repulsion phase).描述亲本花色花粉粒形状两个显性性状连在一起遗传P1紫花(显)长花粉粒(显)两个隐性性状连在一起遗传P2红花(隐)圆花粉粒(隐)一个显性性状与另一个隐性性状P1紫花(显)圆花粉粒(隐)一个隐性性状与另一个显性性状P2红花(隐)长花粉粒(显)相引相相斥相描述亲本花色花粉粒形状两个显性性状连在一起遗传P1紫花(显)长花粉粒(显)两个隐性性状连在一起遗传P2红花(隐)圆花粉粒(隐)一个显性性状与

14、另一个隐性性状P1紫花(显)圆花粉粒(隐)一个隐性性状与另一个显性性状P2红花(隐)长花粉粒(显)相引相相斥相二 完全连锁和不完全连锁 完全连锁(complete linkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。不完全连锁(incomplete linkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。完全连锁(complete linkage)A Ba b 例：果蝇的完全连锁遗传 黑腹果蝇中灰体（B）对黑体（b）是显性，长翅（V）对残翅（v）为显性，且都位于常染色体上。B V b v B V b

15、v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长 黑残 果蝇的不完全连锁(complete linkage)B V b v B V b v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长 黑残 B V b v B v b V b v b v b v b v 灰长 黑残 灰残 黑长 42%42%8%8%亲本的类型远远多于新类型。原因：同源染色体上的非等位基因之间重新组合的结果，此现象称重组。三、重组频率的测定三、重组频率的测定 重组型数目重组型数目 重组频率重组频率(RF)=亲组型数目亲组型数目+重组型数目重组型数目 以玉米为测交实验说明重组频率

16、的测定方法。以玉米为测交实验说明重组频率的测定方法。P65 玉米中的连锁遗传玉米中的连锁遗传 P P 有色饱满有色饱满 X X 无色皱缩无色皱缩 C Sh/C Sh c sh/c sh C Sh/C Sh c sh/c sh 测交：测交：F1 C Sh/c sh X c sh/c shF1 C Sh/c sh X c sh/c sh（双隐性）（双隐性）CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh 有、满有、满 有、皱有、皱 无、满无、满 无、皱无、皱 自由组合预期：自由组合预期：1 1 1 1 1 1 1 1 合

17、计合计实实 验验 结结 果果 ：4032 149 152 4035 8368 4032 149 152 4035 8368 亲组合亲组合 重组合重组合 96.4%3.6%96.4%3.6%四、交换四、交换（一）同一染色体上相互连锁的基因出现重组（一）同一染色体上相互连锁的基因出现重组的原因（的原因（Janssens提出的交叉型假设）：提出的交叉型假设）：1、减数分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体某些减数分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体某些区段发生交换，从而出现交叉现象。区段发生交换，从而出现交叉现象。2、若处于同源染色体不同座位的两个连锁基因发生交、若处于同源染色体不同座位的两个连锁基因发生

18、交换，即可导致此连锁基因的重组。换，即可导致此连锁基因的重组。此学说的核心：交叉是交换的结果，而不是交换的原此学说的核心：交叉是交换的结果，而不是交换的原因，因，即遗传学上的交换发生在细胞学似的交叉发生之即遗传学上的交换发生在细胞学似的交叉发生之前。前。一般情况下，染色体越长，交叉越多。一个交叉代表一般情况下，染色体越长，交叉越多。一个交叉代表一次交换。一次交换。（二）（二）连锁交换定律的基本内容连锁交换定律的基本内容：处在同处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联在一起的频率大于重新组合的频率。在一起的频率大于重新组合的频率。自由组合与连锁交换的

19、差别：自由组合与连锁交换的差别：1、前者基因由、前者基因由非同源染色体传递，而后者由同源染色体非姐非同源染色体传递，而后者由同源染色体非姐妹染色单体交换重组造成。妹染色单体交换重组造成。2、自由组合受生、自由组合受生物染色体对数局限，而连锁交换则受到其染色物染色体对数局限，而连锁交换则受到其染色体本身长度的限制体本身长度的限制（三）（三）影响交换的因素影响交换的因素1.性别性别：雄果蝇、雌蚕未发现染色体片断发生交换；：雄果蝇、雌蚕未发现染色体片断发生交换；2.温度温度：家蚕第二对染色体上：家蚕第二对染色体上PS-Y(PS黑斑、黑斑、Y幼虫黄血幼虫黄血)饲养温度饲养温度()3028262319交

20、换值（交换值（%）21.48 22.34 23.55 24.9825.863.基因基因位于染色体上的部位：离着丝点越近，其交换值越小，着位于染色体上的部位：离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。丝点不发生交换。4.其它其它：年龄、染色体畸变等也会影响交换值。：年龄、染色体畸变等也会影响交换值。由于交换值具有相对稳定性，常以该数值表示由于交换值具有相对稳定性，常以该数值表示两个基因在同两个基因在同一染色体上的相对距离（遗传距离）一染色体上的相对距离（遗传距离）。例如：例如：3.6%即可称为即可称为3.6个遗传单位。个遗传单位。遗传单位值愈大，两基因间距离愈远，愈易交换；遗传单位值愈大，两

21、基因间距离愈远，愈易交换；遗传单位值愈小，两基因间距离愈近，愈难交换。遗传单位值愈小，两基因间距离愈近，愈难交换。（四）多线交换与最大交换值（四）多线交换与最大交换值 两个基因之间发生一次交换时的最大交两个基因之间发生一次交换时的最大交换值：换值：1/2100%=50%如两个基因距离较远时，其间可以发生如两个基因距离较远时，其间可以发生两次或两次以上的交换，则涉及的染色两次或两次以上的交换，则涉及的染色单体将不限于单体将不限于2条，可以是多线交换。则条，可以是多线交换。则最大交换值又会怎样？最大交换值又会怎样？a b c 对于基因座A.C来说,偶数次交 换等于没有交换,奇数次交换等于单交换。P

22、67：只要4条染色单体发生交换的机会相等，在所研究的两个基因之间产生重组型与亲组型的比总是1：1，所以最大交换值也是50%。双交换特点：1、双交换概率显著低于单交换概率。2、3个连锁基因间发生双交换的结果，旁侧基因无重组，此时旁侧基因的重组率低于实际的交换值。A B C五、基因定位与染色体作图五、基因定位与染色体作图（一）相关概念1、基因定位（、基因定位（gene mapping)：根据重组值确定不同基因：根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。2、染色体图（、染色体图（chromosome map)又称基因连锁图又称基因连锁图（lin

23、kage map)或遗传图（或遗传图（genetic map)。根据基因之。根据基因之间的交换值（或重组值），确定连锁基因在染色体上间的交换值（或重组值），确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的一种简单线性示意图。的相对位置而绘制的一种简单线性示意图。3、图距（、图距（map distance)：；两个基因在染色体图上距离：；两个基因在染色体图上距离的数量单位称图距。图距单位称为厘摩（的数量单位称图距。图距单位称为厘摩（cM），），1%交换值交换值=1cM 根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基因间的相对距离，但并不能确定基因间的排列因间的相对距离，

24、但并不能确定基因间的排列次序。次序。例例：玉米糊粉层有色玉米糊粉层有色C/无色无色c基因、籽粒饱满基因、籽粒饱满Sh/凹陷凹陷sh基因均位于第九染色体上；且基因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值基因间的交换值为为3.6%。根据上述信息可知：根据上述信息可知：C-Sh间遗传距离为间遗传距离为3.6个遗传单位即图距个遗传单位即图距=3.6 cM；但不能确定它们在染色体上的排列次序，因而有两种但不能确定它们在染色体上的排列次序，因而有两种可能的排列方向，如下图所示：可能的排列方向，如下图所示：通过通过三次测验三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离；

25、每次测验两对基因间交换值；根据三个其遗传距离；每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序。遗传距离推断三对基因间的排列次序。两点测验局限性：两点测验局限性：1.工作量大，需要作三次杂交，工作量大，需要作三次杂交，三次测交；三次测交；2.不能排除双交换的影响，准确性不够高。不能排除双交换的影响，准确性不够高。（二）三点测交（二）三点测交（three-point testcross)与染色体作图与染色体作图 三点测验三点测验:通过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时测定三对通过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时测定三对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方法。基因在染色体

26、上的位置，是基因定位最常用的方法。特点：特点：(1).纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更为准确；纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更为准确；(2).通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置。通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置。(1)(1)确定基因在染色体上的位置：确定基因在染色体上的位置：以玉米以玉米CcCc、ShshShsh和和WxwxWxwx三对基因为例：三对基因为例：P P 凹陷、非糯、凹陷、非糯、有色有色 饱满、糯性、无色饱满、糯性、无色 shsh +shsh +wxwx cc+wxwx cc F1 F1 饱满、非糯、有色饱满、非糯、有色 凹陷、粒性、无色凹陷、粒性、无色 +s

27、h +wx +c +sh +wx +c shsh wxwx ccshsh wxwx cc F1F1配子及配子及FtFt表型见下表：表型见下表：根据根据F1F1的染色体基因型有三种可能性：的染色体基因型有三种可能性：sh +sh +wx +wx +sh +sh +wx +c wx +c +sh +sh wx c wx c+wx在中间在中间 sh在中间在中间 c在中间在中间?确定中间一个基因：可以用最少的双交最少的双交换型与最多的亲型相比换型与最多的亲型相比只有只有sh基因发基因发生了位置改变生了位置改变。sh一定在中间。（2 2）估算）估算交换值确定基因之间的距离。交换值确定基因之间的距离。wx

28、-sh间重组值间重组值(RF)=(RF)=（601+626+4+2601+626+4+2）/6708=18.4%/6708=18.4%sh-c 间重组值间重组值(RF)=(RF)=（116+113+4+2)/6708=3.5%116+113+4+2)/6708=3.5%wx-c间重组值间重组值(RF)(RF)=(601+626+116+113)/6078=20.72%=(601+626+116+113)/6078=20.72%wx-c间交换值间交换值=RF wx-c+2双交换值双交换值=20.72+0.092=21.9%三对连锁基因在染色体上的位置和距离确定如下：三对连锁基因在染色体上的位置和

29、距离确定如下：21.9 18.4 3.5 wx sh c wx sh c 若测交后代只出现若测交后代只出现6种表型，说明无双交换。种表型，说明无双交换。根据同样方法，已绘制了玉米染色体（根据同样方法，已绘制了玉米染色体（P73）和果蝇）和果蝇（P75）的连锁图。）的连锁图。关于遗传图还需做以下说明：关于遗传图还需做以下说明：1、一般以最左端的基因位置为、一般以最左端的基因位置为0，但随着，但随着研究的进展，发现有更左端的基因时，研究的进展，发现有更左端的基因时，0点的位置让给新基因，其他基因相应移点的位置让给新基因，其他基因相应移动。动。2、重组率在、重组率在0%-50%之间，但在遗传图上，之

30、间，但在遗传图上，可以出现可以出现50个单位以上的图距。原因是个单位以上的图距。原因是这两个基因间发生多次交换的缘故。所这两个基因间发生多次交换的缘故。所以从图上数值知重组率只限临近的基因以从图上数值知重组率只限临近的基因座之间。座之间。1.理论双交换值理论双交换值 连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何一点均有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相一点均有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换是否会发生相互影响呢？邻两个交换是否会发生相互影响呢？如果相邻两交换间互不影响，即交换如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生独立发生，那

31、么，那么根据乘法定理，双交换发生的理论频率根据乘法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值理论双交换值)应该是两个区域交换频率应该是两个区域交换频率(交换值交换值)的乘积。的乘积。例：例：wxshc三点测验中，三点测验中，wx和和c基因间理论双交换值应基因间理论双交换值应为：为：0.1840.035=0.64%。（三）（三）干扰（干涉）和符合（并发）干扰（干涉）和符合（并发）2.干扰干扰(interference)：测交试验的结果表明：测交试验的结果表明：wx和和c基因间的实际双交换值为基因间的实际双交换值为0.09，低于理论，低于理论双交换值，这是由于双交换值，这是由于wx-sh间或间或sh

32、-c间一旦发生一次间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换的频率下降。的频率下降。这种现象称为干扰这种现象称为干扰(interference)，或干涉：，或干涉：一个交换发生后，它往往会一个交换发生后，它往往会影响影响其邻近交换的发生。其邻近交换的发生。其结果是使实际双交换值其结果是使实际双交换值不等于不等于理论双交换值。理论双交换值。为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数（并发系数）的概念。系数（并发系数）的概念。符合系数符合系数(coefficient of coincide

33、nce)符合系数也称为并发系数：用以衡量符合系数也称为并发系数：用以衡量两次交换间相互影响的两次交换间相互影响的性质和程度。性质和程度。例如前述中：例如前述中：符合系数符合系数=0.09/0.64=0.14.符合系数的性质：符合系数的性质：真核生物：真核生物：0,1正干扰；正干扰；*某些微生物中往往大于某些微生物中往往大于1，称为，称为负负干扰。干扰。第七节第七节 真菌类的遗传分析真菌类的遗传分析 红色面包霉的特点红色面包霉的特点 易于繁殖、培养、管理；易于繁殖、培养、管理；可直接观察基因表现，无需测交；可直接观察基因表现，无需测交；可获得、分析单次减数分裂的结果；等。可获得、分析单次减数分裂

34、的结果；等。红色面包霉减数分裂特点：红色面包霉减数分裂特点：每次减数分裂结果每次减数分裂结果(四个分生孢子，四个分生孢子，或其有丝分裂产或其有丝分裂产生的八个子囊孢子生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；都保存在一个子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直线排列四分子或八分子在子囊中呈直线排列直列四分直列四分子，直列八分子，具有严格的顺序。子，直列八分子，具有严格的顺序。一、顺序四分子及其遗传分析一、顺序四分子及其遗传分析 四分子分析四分子分析(tetrad analysis)：红色面包霉减数分裂的红色面包霉减数分裂的4个产物保留在一起，个产物保留在一起，称四分子，称四分子，对四分子表现进行的遗传分

35、析，对四分子表现进行的遗传分析，称为四分子分析。称为四分子分析。四分子分析的优越性：四分子分析的优越性：1、可把着丝粒看作一个、可把着丝粒看作一个座位座位2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。过程。3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变的研究。用于基因转变的研究。4、证明双交换可以包括、证明双交换可以包括4线中的线中的两线、两线、3线或线或4线。线。（一）染色体作图（一）染色体作图（centromere mapping)：利用四分：利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离。子分析法，

36、测定基因与着丝粒间的距离。染色体作图的依据：在非姐妹染色单体间没有发生着丝染色体作图的依据：在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分离（粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分离（first-division segregation)或叫或叫M1模式分离。模式分离。P79图图3-20 若发生了交换，称第二次分裂分离（若发生了交换，称第二次分裂分离（second-division segregation)或称或称M2模式分离。模式分离。P80图图3-21例：红色面包霉的连锁与交换例：红色面包霉的连锁与交换 红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因红色面包霉有一个与赖氨

37、酸合成有关的基因(lys)：野生型野生型能够合成赖氨酸，记为能够合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养，能在基本培养基基(不含赖氨酸不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型突变型不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。灰色。用用不同接合型不同接合型的的lys+和和lys-杂交，可预期八个孢子中杂交，可预期八个孢子中lys+和和lys-呈呈4:4的比例，事实也是如此。的比例，事实也是如此。在对子囊进行在对子囊进行镜

38、检镜检时发现孢子中时发现孢子中lys+和和lys-有六种排列方式，有六种排列方式，即我们教材即我们教材p80表表3-7所示的六种排列方式。所示的六种排列方式。P80 P80 表表3-73-7粗糙脉孢菌粗糙脉孢菌+X-+X-杂交子代子囊类型杂交子代子囊类型(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)子子囊囊类类型型+-+-+-+-+-+-+-子囊子囊型型1051051291299 95 510101616分裂分裂类型类型M M1 1M M1 1M M2 2M M2 2M M2 2M M2 2未交换型未交换型交换型交换型六种子囊孢子排列方式六种子囊孢子排列方式第一次分裂

39、分离与第二次分裂分离第一次分裂分离与第二次分裂分离(1-2)两种排列方式：野生型两种排列方式：野生型lys+和突变型和突变型lys-在在 M1彼此分离，称第一次分裂分离彼此分离，称第一次分裂分离(first division segregation)。着丝粒和着丝粒和lys基因位点间不发生非姊妹染色单体交基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是换，因此这两种子囊类型就是非交换型子囊非交换型子囊。(3-6)四种排列方式：第一分裂产物中野四种排列方式：第一分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突生型与突变型未发生分离，野生型和突变型变型 M2发生分离，称第二次分裂分离发生分

40、离，称第二次分裂分离(second division segregation)。着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为单体交换，因此这四种子囊均为交换交换型子囊型子囊。非交换型、交换型子囊的形成着丝点距离与着丝点作图着丝点距离与着丝点作图 将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为称为着丝点距离着丝点距离。每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交

41、换，其中半数孢子是重组型换，其中半数孢子是重组型(重组型配子重组型配子)。因此，交换。因此，交换值（重组率值（重组率RF）的计算公式为：）的计算公式为：M1/2RF=100%M+MRF 0-lys=(9+5+10+16)1/2/(105+129+9+5+10+16)100%=7.3%即着丝粒与即着丝粒与 lys 间的距离为间的距离为7.3c M。（二）两个连锁基因的作图二）两个连锁基因的作图 粗糙链孢酶有两个突变型：粗糙链孢酶有两个突变型：烟酸依赖型烟酸依赖型(nic)-需在培养基中添加烟酸才能生长需在培养基中添加烟酸才能生长腺嘌呤依赖型腺嘌呤依赖型(ade)-需在培养基中添加腺嘌呤才能生长需

42、在培养基中添加腺嘌呤才能生长 nic+ade,必有必有6 6=36种不同的子囊型，但若把着种不同的子囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，可归纳为可归纳为7种基本子囊型（见种基本子囊型（见P82表表3-8）如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序，还可把子如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序，还可把子囊分为囊分为3种类型：种类型：子囊型子囊型四分子四分子基因型基因型次序次序+ade+adenic +nic +nic adenic ade+adenic +nic ade+adenic ade+nic +adenic +adenic

43、+nic ade+nic ade+nic ade+adenic +分离发分离发生的时生的时期期MMM MMMMMMMMMMM 四分四分子类别子类别PDNPDTTPDNPDT实得子实得子囊数囊数808190590151、亲二型（、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和种基因型，都为亲型，包括和2、非亲二型（、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型，包括和。种基因型，都为重组型，包括和。3、四型（、四型（tetratype,T)：4种基因型，种基因型，2亲本亲本2重组，包括重组，包括、和、和 1、判断、判断nic和和

44、ade是独立分配还是连锁：是独立分配还是连锁：若独立分配，则PD：NPD=1或1 若连锁，则PD：NPD 1 实际上：PD：NPD1，所以两基因连锁。2、计算着丝粒和两基因间的、计算着丝粒和两基因间的RF：RF（0-nic)=(M1/2)/(M+M)100%=1/2 (5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;图距=5.05cM RF（0-ade)=(M1/2)/(M+M)100%=1/2(90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;图距=9.3cM 根据RF值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式：nic ade nic ade 5.05 9.3 5.05 9.3 3、判定

45、两基因在染色体的同臂还是异臂上：、判定两基因在染色体的同臂还是异臂上：估算两基因的RF值：RF（nic-ade)=重组型/（亲本型+重组型）100%=（1/2T+NPD）/（T+PD+NPD）100%=1/2（90+5+5）+（1+1）/1000 100%=5.2%，图距=5.2cM 0 nic ade 5.05 5.2 10.25v利用两连锁都处在利用两连锁都处在M时的时的PD和和NPD四分子类型四分子类型出现的频率来判断它们处在同臂还是异臂上：出现的频率来判断它们处在同臂还是异臂上：类型同一染色体上标记基因交换产物在异臂上在同臂上PDMM+a n +两线双交换 +a n +单交换+an +

46、an +MMNPD+a n +a n +n a +n a 若两连锁基因在异臂上，则若两连锁基因在异臂上，则PD与与NPD都由双都由双交换形成且机会相等，所以交换形成且机会相等，所以PD=NPD。但事实。但事实上上PDNPD故此情况不可能故此情况不可能 nic和和ade在同臂上在同臂上 已知已知RF（0-nic)+RF（nic-ade)=5.05%+5.2%RF（0-ade)=9.3%即即RF（0-nic)+RF（nic-ade)RF（0-ade)原因：着丝粒和原因：着丝粒和ade间发生过双交换，但在计算间发生过双交换，但在计算 RF（0-ade)时却没有计算在内，而在计算时却没有计算在内，而在

47、计算RF（0-nic)和和 RF（nic-ade)时都各计算一次。时都各计算一次。校正着丝粒与 ade间的重组值子囊型每一子囊被计算为重组子的染色单体数子囊数在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数 o-n n-a o-a o-n n-a o-a234567总数 0 4 0 0 2 2 2 2 0 2 0 2 2 4 2 2 2 2 19059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10 202 208 372 由上表可以看出由上表可以看出202+208 372，低估的重组值低估的重组值=（202+208-372）/4000 100%=

48、0.95%RF（0-nic)+RF（nic-ade)=RF（0-ade)+0.95%=9.3%+0.95%=10.25%第八节第八节 人类基因组的染色体作图人类基因组的染色体作图 一、人类基因定位方法一、人类基因定位方法（一）家系分析法：（一）家系分析法：通过分析、统计家系通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率进行基因定位中有关性状的连锁情况和重组率进行基因定位的方法。的方法。1、只出现在男性、只出现在男性 基因定位在基因定位在Y染色体上染色体上2、X连锁基因的定位连锁基因的定位 根据伴性遗传特点根据伴性遗传特点3、外祖父法、外祖父法(1)(1)前提条件：两个连锁基因位于前提条件：两个

49、连锁基因位于X X染色体上的；染色体上的；母亲是两对基因的杂合体；母亲是两对基因的杂合体；如：红绿色盲基因如：红绿色盲基因a a；蚕豆病蚕豆病(G6PD-)(G6PD-)基因：基因：g g(2)(2)外祖父法定位原理外祖父法定位原理 外祖父外祖父 母亲母亲(双杂合体双杂合体)儿子儿子 AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y AG/Y ag/Y aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y AG/Y ag/Y Ag/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y Ag

50、/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y 亲组合亲组合 重组合重组合 统计结果，计算交换值。统计结果，计算交换值。克隆分布板法克隆分布板法 1)1)人鼠细胞融合培养人鼠细胞融合培养 2)2)杂种细胞筛选杂种细胞筛选 3)3)各种杂种细胞系各种杂种细胞系 4)4)生化分析和细胞学观察生化分析和细胞学观察 5)5)观察观察,比较分析、定位比较分析、定位(二二)体细胞杂交定位法体细胞杂交定位法保留的人体染色体号数保留的人体染色体号数1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8杂种杂种细胞细胞克隆克隆A AB BC C+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

51、+-表表3-11 3-11 克隆分布法基因定位克隆分布法基因定位2 2、利用染色体异常进行基因定位、利用染色体异常进行基因定位（1 1）基因剂量效应法：基因剂量效应法：（2 2）染色体缺失定位法染色体缺失定位法采用染色体分带采用染色体分带技术技术 人类染色体的标准带型：臂、区、带、人类染色体的标准带型：臂、区、带、亚带。亚带。（三）（三）DNADNA介导的基因定位介导的基因定位1 1、克隆基因定位法、克隆基因定位法 原理：原理：采用已克隆基因的采用已克隆基因的cDNAcDNA作探针，作探针，与杂种细胞中人染色体与杂种细胞中人染色体DNADNA进行分子杂交，进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色

52、体。来确定克隆基因所在的染色体。2 2、原位分子杂交法基因定位原位分子杂交法基因定位 目的基因目的基因DNA DNA 重组重组DNADNA*+早中期染色体早中期染色体 变性变性 复性复性 干燥干燥 放射自显影放射自显影二、二、人类染色体作图人类染色体作图（一）限制性片断长度多态（一）限制性片断长度多态（RFLP)RFLP)RestrictionfragmentlengthpalymorphismRestrictionfragmentlengthpalymorphism 1 RFLP 1 RFLP概念：概念：2 2 用用RFLPRFLP进行基因定位进行基因定位如产前诊断：如产前诊断：人的网织细胞

53、提纯，反转录cDNA同位素32P羊水细胞抽取DNADNA片断限制性酶切割珠蛋白mRNA走电泳碱处理成单链，移至硝酸纤维薄膜上放射自显影，寻找珠蛋白基因（RF)抽取RNA（二）数目可变的串联重复序列（二）数目可变的串联重复序列 DNADNA指纹指纹：指用限制性酶对特定：指用限制性酶对特定DNADNA消化消化 产物在产物在southernsouthern杂交中的一系列带纹。杂交中的一系列带纹。三、人类基因组的物理作图三、人类基因组的物理作图1 1 专一性位点图专一性位点图（STSSTS：sequencetagged sitesequencetagged site）2 2 表达标签序列表达标签序列(ESTs(ESTs：expressed sequence expressed sequence tags)tags)演讲完毕，谢谢观看！