連鎖遺傳分析與染色體作圖.ppt

1、1,第四章連鎖遺傳分析與染色體作圖,2,要點(diǎn),連鎖與交換 連鎖互換與基因作圖 連鎖群,3,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(xì)胞學(xué)證據(jù) 連鎖群,4,一、連鎖遺傳現(xiàn)象,5,1906年Bateson和Punnett研究了香碗豆的兩對(duì)性狀（花色和花粉的形狀）的遺傳。,6,實(shí)驗(yàn)1,P 紫花、長(zhǎng)花粉粒 紅花、圓花粉粒 （PPLL） （ppll） F1 紫花、長(zhǎng)花粉粒（PpLl） F2 實(shí)計(jì)數(shù) 紫長(zhǎng)、 紫圓、 紅長(zhǎng)、 紅圓、 總數(shù) 4831 390 393 1338 6952 預(yù)計(jì)數(shù) 3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952 4種表型的比率不符合9：3：

2、3：1，其中紫長(zhǎng)和紅圓的比率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出916和116而相應(yīng)的紫圓和紅長(zhǎng)卻大大少于316。,7,P 紫花、圓花粉粒 紅花、長(zhǎng)花粉粒 （PPll） （ppLL） F1 紫花、長(zhǎng)花粉粒（PpLl） F2 實(shí)計(jì)數(shù) 紫長(zhǎng)、 紫圓、 紅長(zhǎng)、 紅圓、 總數(shù) 226 95 97 1 419 自由組合預(yù)計(jì)數(shù) 235.8 78.5 78.5 26.2 419 從這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出一種共同的傾向: 即與自由組合定律所預(yù)期結(jié)果相比較,親組合比例比預(yù)期的大，而重組合的比預(yù)期的小。 也就是說(shuō)，在F1雜種形成配子時(shí)兩對(duì)基因可能發(fā)生的4種類(lèi)型中，有更多保持親代原來(lái)組合的傾向。,實(shí)驗(yàn)2,8,“相引和相斥”理論,相引：把實(shí)驗(yàn)

3、1雜合子中兩個(gè)顯性基因一起進(jìn)入配子的傾大于隨機(jī)比例的這種情況稱(chēng)為“相引”。 相斥：實(shí)驗(yàn)2雜合子中一個(gè)顯性基因和一個(gè)隱性基因一起進(jìn)入配子占較大比例的傾向稱(chēng)為”相斥”。,9,他們沒(méi)有和Sutton和Bovei在1903年就提出的遺傳的染色體學(xué)說(shuō)做進(jìn)一步的聯(lián)系，沒(méi)有真正地揭示基因在染色體上的連鎖和互換的規(guī)律。 但1910年摩爾根通過(guò)對(duì)果蠅的研究，把連鎖和互換現(xiàn)象與遺傳的染色體學(xué)說(shuō)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)的分析建立了遺傳學(xué)的第三基本定律“連鎖互換定律”，從而揭開(kāi)了遺傳學(xué)發(fā)展史上新的篇章。,10,二、完全連鎖和不完全連鎖,1910年，Morgan和他的同事首次證實(shí)了完全連鎖和不完全連鎖現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)材料,11,果

4、蠅的優(yōu)點(diǎn),個(gè)體小、易培養(yǎng)、繁殖能力強(qiáng)、生活周期短（ 25下,10天可完成一個(gè)世代）。 體細(xì)胞只有4對(duì)染色體 突變型多 翅：長(zhǎng)翅、小翅、殘翅； 體色：灰、黑、檀黑、黃體等； 眼色：紅眼、白眼等。,12,實(shí)驗(yàn)：灰身長(zhǎng)翅黑身殘翅,13,測(cè)交實(shí)驗(yàn)1完全連鎖,：,1,1,F1,14,測(cè)交實(shí)驗(yàn)1的解釋,1,1,15,象上述測(cè)交結(jié)果只產(chǎn)生兩種表型后代的連鎖方式稱(chēng)為完全連鎖。 完全連鎖的例子是不多見(jiàn)的，如上述的雄性果蠅、家蠶中的雌家蠶為完全連鎖的，而雌果蠅、雄家蠶則表現(xiàn)為不完全連鎖。,16,測(cè)交實(shí)驗(yàn)2不完全連鎖,F1 ,415 92 88 405,17,F1雌性果蠅配子的形成,18,測(cè)交實(shí)驗(yàn)2的解釋,19,連

5、鎖與互換的本質(zhì)體現(xiàn)為F1雜種在減數(shù)分裂時(shí)的行為。 在粗線期，同源染色體配對(duì)完畢，非姊妹染色單體的對(duì)應(yīng)區(qū)段間發(fā)生交換。 當(dāng)減數(shù)分裂進(jìn)入到雙線期時(shí)在細(xì)胞學(xué)上才看見(jiàn)二價(jià)雙中非姊妹染色單體對(duì)應(yīng)區(qū)段間之間的交叉，可見(jiàn)，先有遺傳學(xué)上的交換后有細(xì)胞學(xué)上的交叉，交叉是發(fā)生過(guò)交換后的有形結(jié)果。,二、連鎖與互換的本質(zhì),20,P53.圖3.3 完全連鎖可以理解為，雜交中灰長(zhǎng)F1雄蠅（BbVv）在減數(shù)分裂過(guò)程中非姊妹染色體單體基因間不發(fā)生交換，所以只產(chǎn)生兩種不同的配子，測(cè)交后只產(chǎn)生兩種后代。,21,不完全連鎖,22,交換,指減數(shù)分裂過(guò)程中,每一對(duì)同源染色體在(配對(duì))聯(lián)會(huì)時(shí),染色體常常交叉,因而使同源染色體的非姐妹染色

6、體互相調(diào)換相應(yīng)或同源的片段,這一過(guò)程叫交換。,23,交換值與重組值,交換率/交換值：是指發(fā)生交換的染色單體數(shù)占總?cè)旧珕误w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(guān)系,B與C之間只交換1次，則重組值等于交換值,25,若多于兩次交換，則重組值小于交換值,26,交換值與基因間的距離以及基因間連鎖程度的關(guān)系,27,三、交換及其細(xì)胞學(xué)證據(jù),摩爾根的連鎖互換定律是通過(guò)假設(shè)在減數(shù)時(shí)相應(yīng)基因之間發(fā)生了交換而導(dǎo)致遺傳重組而確定的。 由于作為同源染色體的兩條染色體十分相似，不容易辨認(rèn)，很難直接證明基因重組的確是通過(guò)

7、同源染色體之間發(fā)生交換而發(fā)生的。 直到1931年克萊頓與她的老師著名遺傳學(xué)家麥克林托克用玉米為材料，證明了這一結(jié)果。,28,a.染色體畸變的玉米9號(hào)染色體；b,c,d.正常玉米9號(hào)染色體,29,同樣是1931年，Stern通過(guò)研究，在果蠅中發(fā)現(xiàn)了兩種有異常的X染色體特殊品系，通過(guò)雜交獲得含有兩種異常X染色體的雌果蠅。 這二條X染色體，一條為附加有Y染色體，帶有野生Car+紅眼基因（C）和野生b+正常眼基因(b+)，另一條為有部分缺失的帶有car粉紅眼隱性基因（c）和B棒眼顯性基因（B）。,30,果蠅：有2條帶特殊標(biāo)記的X-染色體,31,第二節(jié)連鎖互換與基因作圖,一、兩點(diǎn)測(cè)交與三點(diǎn)測(cè)交 二、真菌

8、的遺傳分析 三、連鎖群,32,一、兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)和三點(diǎn)測(cè)驗(yàn),（一）重組與交換 重組值等于F1雜種測(cè)交后的重組合除以親組合和重組合之和。 重組值=重組合 /( 親組合+重組合) 同源染色體兩個(gè)基因間的重組是染色體間基因交換的結(jié)果，染色體中兩個(gè)基因距離越遠(yuǎn)，發(fā)生交換的機(jī)會(huì)越多，兩個(gè)基因之間的重組值也越大，也就是說(shuō)重組值的大小直接反映著基因之間的距離。,33,通過(guò)重組值確定基因在染色體上的排列順序和相對(duì)位置而繪制的線性示意圖，稱(chēng)為基因作圖。 兩個(gè)基因間的距離用圖距來(lái)表示，1%的重組值等于一個(gè)圖距單位（map unit，mu），圖距單位用厘摩（ceorti Morgan cM）表示，1cM即為1%重組值去值

9、百分比的數(shù)值。 雌蠅灰身與長(zhǎng)翅基因位點(diǎn)的重組值: （8%+8%）/（42%+42%+8%+8%）=16% 表示灰身基因與長(zhǎng)翅基因的距離為16 cM。,34,（二） 三點(diǎn)測(cè)交,二點(diǎn)測(cè)交是通過(guò)兩對(duì)基因的雜合體與雙隱性個(gè)體的測(cè)交。如ab/+與ab/ab測(cè)交以確a與b之間的重組值與圖距。 摩爾根和他的學(xué)生史特蒂文特（Sturtevant，A.H.）創(chuàng)立了一種新的測(cè)交方法即三點(diǎn)測(cè)交。 三點(diǎn)測(cè)交就是把3個(gè)基因包括在同一次交配中，如利用三雜體abc/+與三隱性純合體abc/abc測(cè)交，相當(dāng)于一次交配試驗(yàn)就等于a與b，b與c，a與c三次兩點(diǎn)測(cè)交。,35,P56 表,在具體解題分析中，我們可以按以下步驟進(jìn)行：

10、1、首先要確定親組合和雙交換。實(shí)得數(shù)最多的、二種表型為親組合，實(shí)得數(shù)最少的、為雙交換。 2、比較雙交換與親組合，確定三個(gè)基因的順序。把雙交換ec ct cv、+ + +分別與親組合ec ct+、+ cv比較，可以發(fā)現(xiàn)只有cv這個(gè)基因位置發(fā)生了改變，說(shuō)明cv在中間(只有cv在中間)，親組合通過(guò)雙交換才能到上述結(jié)果。,36,只有cv基因在中間，親組合通過(guò)雙交換才能產(chǎn)生ec ct cv、+ + +雙交換個(gè)體,37,3、 計(jì)算基因間的重組值 a、 計(jì)算相鄰ec-cv的重組值，就應(yīng)該忽視表中的中間一行ct/+，只對(duì)ec-cv考慮。,38,重組合 RFec-cv =(273+265+3+5) /5318

11、100%=10.2%,39,b. 計(jì)算相鄰基因cv-ct的重組值，同理忽視表中第一行（ec/+） 重組值RFcv-ct=8.4% c. 同理計(jì)算ec-ct的重組值 重組值RFec-ct為18.4%。,40,4. 染色體連鎖圖的繪制,在計(jì)算RFec-cv 、RFcv-ct時(shí)都把ec、ct、cv 與+ + +這8個(gè)果蠅算進(jìn)去了，也就是它們?cè)趀c-cv間和cv-ct間各進(jìn)行了一次交換。雖然這8個(gè)果蠅在ec-ct間進(jìn)行了兩次交換，即雙交換。但我們?cè)谟?jì)算RFec-ct時(shí)，并沒(méi)有把這8個(gè)果蠅算進(jìn)去。 所以在計(jì)算ec-ct間的圖距、交換值時(shí)，一定要在ec-ct的重組值18.4%基礎(chǔ)上加上兩倍的雙交換值，即1

12、8.4%+20.1%=18.6%。,41,5、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(shí)際雙交換值理論雙交換值 一個(gè)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)C = 實(shí)際雙交換值/理論雙交換值,42,干涉與并發(fā)系數(shù)的關(guān)系,I=1-C C=1，I=0時(shí)，不存在干涉 C=0，I=1時(shí)，存在完全干涉 1 C0時(shí)，存在正干涉 C0，I0時(shí)，存在負(fù)干涉,43,二、真菌類(lèi)的遺傳分析（順序四分子）,估算標(biāo)記基因與著絲粒之間的距離及基因之間距離。 子囊中子囊孢子的正確對(duì)稱(chēng)性質(zhì)，證明減數(shù)分裂是一個(gè)交互的過(guò)程。 是遺傳學(xué)分析的好材

13、料，可以直接看出分離比和計(jì)算重組率。 可檢驗(yàn)染色單體的交換有否干涉現(xiàn)象。 四線分析證明每一交換只包括4線中的兩線，但多重交換可以包括一個(gè)二價(jià)體的兩線、三線或四線。,44,（一）著絲粒作圖,以著絲粒作為一個(gè)位點(diǎn)來(lái)計(jì)算相對(duì)于著絲粒的基因位置就稱(chēng)為著絲粒作圖。 野生型鏈孢霉（記為lys+或+）與賴(lài)氨酸缺陷型（記為lys-或-）雜交，得到的8個(gè)子囊孢子中，4個(gè)黑色、4個(gè)灰色（為賴(lài)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。,45,6種子囊孢子,非交換型：+ + - - - - + + 交換型：+ - + - - + - + + - - + - + +

14、-,第一次分裂分離,第二次分裂分離,46,非交換型，第一次分裂分離（M),47,交換型，第二次分裂分離（M),48,基因與著絲粒重組率的計(jì)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),=,100%,49,50,（二) 連鎖作圖,兩個(gè)連鎖基因的作圖，用兩種不同類(lèi)型鏈孢霉的雜交為例，即AbaB。 形成四分孢子類(lèi)型可能有三種： 親二型（parental ditype，簡(jiǎn)寫(xiě)PD） 非親二型（noparental ditype，簡(jiǎn)寫(xiě)NPD） 四型（tetratype，簡(jiǎn)寫(xiě)T）,51,染色體交換和重組四分子的關(guān)系,不交換 0% PD (Ab Ab aB aB) ( 1-M1M1),

15、單交換 50% T (Ab AB ab aB) (3-M1M2),A b,a B,A b,a B,四 線 雙交換,100% NPD (ab ab AB AB) (2-M1M1),A b,a B,52,染色體交換和重組四分子的關(guān)系,單交換 50% T (Ab ab AB aB) (4-M2M1),二 線 0% PD(Ab aB Ab aB) 雙交換 （5-M2M2）,四 線 雙交換,100% NPD(ab AB ab AB) （6-M2M2）,A b,a B,A b,a B,a B,A b,53,染色體交換和重組四分子的關(guān)系,A b,a B,三 線 雙交換,50% T(Ab aB ab AB) （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(jī)理。,54,第三節(jié) 連鎖群,凡是位于同一染色體上的所有非等位基因稱(chēng)為一個(gè)連鎖群。 二倍體生物：連鎖群數(shù)目 = 同源染色體對(duì)數(shù),55,連鎖群與染色體對(duì)數(shù)的關(guān)系,56,連鎖圖,通過(guò)兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)或三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)所