武漢大學(xué)遺傳學(xué)課件 第6章真核生物的遺傳分析

第6章

真核生物的遺傳分析

本章重點是：討論真核生物的基因組、基因定位與染色體作圖和真核生物同源重組的分子機制，并介紹基因丟失、擴增與重排及其遺傳學(xué)效應(yīng)。6.1真核生物基因組6.1.1

C值悖理

一個物種單倍體的染色體數(shù)目及其所攜帶的全部基因稱為該物種的基因組（

genome）。

基因組DNA測序的結(jié)果表明基因組中不僅包含著整套基因的編碼序列，同時還包含著大量非編碼序列，即基因之間的序列。這些序列同樣包含著遺傳指令(geneticinstruction)。因此，基因組（應(yīng)該）是整套染色體所包含的DNA分子以及DNA分子所攜帶的全部遺傳指令。genome

--

The

complete

set

of

sequences

in

the

geneticmaterial

of

an

organism.

It

includes

the

sequence

ofeach

chromosome

plus

any

DNA

in

organelles.(

genes

Ⅸ)生物體的單倍體基因組所含DNA總量稱為C值（C-value）

每種生物各有其相對恒定的C值

不同物種的C值之間有很大差別能營獨立生活的最小的生物——枝原體(Mycoplasma)的C值不到106bp一些顯花植物和兩棲類動物的C值則可多達1011bp，相差10萬倍。

C值同生物的進化有什么關(guān)系?

生物的C值，即基因組的DNA總量是不是隨著生物的進化而相應(yīng)地增加?一方面：在一些低等生物中，隨著生物進化，增加了生物體的結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性，基因組也相應(yīng)地增大即C值↑。如蠕蟲的C值大于霉菌、藻類、真菌、細菌和支原體。

另一方面：隨著進一步的進化，在其他生物中則看不到這種規(guī)律。顯花植物和兩棲類動物的基因組最大兩棲類動物

C值

小的

109bp大的1011bp軟骨魚、硬骨魚甚至昆蟲和軟體動物的基因組都大于包括人類在內(nèi)的哺乳動物的基因組。爬行類和棘皮動物的基因組大小同哺乳動物幾乎相等。因此，從總體上說

生物基因組的大小同生物在進化上所處的地位及復(fù)雜性之間無嚴格的對應(yīng)關(guān)系，這種現(xiàn)象稱為C值悖理(C—valueparadox)。C-value

paradox:the

lack

of

direct

relationship

between

the

Cvalue

and

phylogenetic

complex.

人們對C值悖理已經(jīng)提出許多解釋：包括基因組的部分或完全加倍、轉(zhuǎn)座、反轉(zhuǎn)錄已加工假基因、DNA

復(fù)制滑動、不等交換和DNA擴增等，Petrov等又提出一個解釋是：各種生物基因組的大小是由于基因組中長期積累起來的過量的非編碼DNA被清除的速率不同所造成的結(jié)果，即DNA丟失的速率愈慢，那么基因組DNA含量愈高6.1.2N值悖理N（number

of

genes）值悖理(N

value

paradox)

物種的基因數(shù)目與生物進化程度或生物復(fù)雜性的不對應(yīng)性，這被稱之為N（number

ofgenes）值悖理(N

value

paradox)或G（number

of

genes）值悖理。

面對由基因組測序和注釋所揭示出來的線蟲、果蠅、植物以及人等的有關(guān)蛋白質(zhì)編碼基因的數(shù)目如何進行解釋？比如:人的基因組（3300Mb）——25，000個左右的基因；線蟲（C.

elegans）基因組（97Mb）——19，000個基因；果蠅（D.

melanogaster）基因組（常染色質(zhì)部分的120Mb）——13，600個基因；啤酒酵母(S.

cerevisiae)基因組(12Mb)——約6

000個基因；水稻（O.

sativa）基因組（389Mb）——37,544蛋白質(zhì)編碼基因等等。非常明顯，果蠅基因組比線蟲基因組大，進化地位比線蟲高，而編碼基因反而比線蟲少；人的基因組應(yīng)該是最復(fù)雜的，人的進化地位最高，但編碼的基因還沒有水稻基因組的多。顯然，要理解每一個物種發(fā)育、代謝、生長、繁殖、行為等等的本質(zhì)，僅用基因組的序列測定的結(jié)果是不能直接地回答這些問題的。在對基因組進行注釋后，人們試圖用基因組的結(jié)構(gòu)和基因數(shù)目的多少來説明基因的功能以及各物種間的關(guān)系也不是一個簡單的問題。6.1.3

真核生物基因組DNA序列的復(fù)雜度

真核生物基因組DNA

C值和N值悖理現(xiàn)象都表明其DNA序列的復(fù)雜度，為此可通過復(fù)性動力學(xué)來檢測基因組DNA序列的復(fù)雜性。也就是通過DNA的變性（denaturation）和復(fù)性（renaturation）反應(yīng)的動力學(xué)過程分析DNA序列的性質(zhì)，由于復(fù)性的速率取決于互補的DNA序列之間的隨機碰撞，所以DNA復(fù)性是一個雙分子二級反應(yīng)。

補充（1）序列復(fù)雜性(sequence

complexity)同一類生物中基因組大小相差懸殊，其主要差別在于“多余”(excess)DNA的量的差別。“多余”DNA量多，則基因組大；反之，則小。所謂“多余”DNA主要是重復(fù)序列，即這種DNA序列在基因組中可以有不止一個拷貝。不同序列的總長度稱為序列復(fù)雜性或者說：DNA分子中不重復(fù)堿基的總量（用bp來表示）序列復(fù)雜性

x

=

2

(bp)序列復(fù)雜性

x

=

4(bp)若一個DNA分子長度為106bp，完全不含重復(fù)順序，則x=106(bp)或者說：最長的沒有重復(fù)序列的核苷酸對的數(shù)值

ATAT例（

TATA

）40其總長為160bp，但不重復(fù)的堿基：AT

所以ATCG而（TAGC

）40

（2）

DNA復(fù)性動力學(xué)基因組內(nèi)單一序列和重復(fù)序列的組成情況，可通過DNA復(fù)性動力學(xué)研究來確定。DNA復(fù)性:當(dāng)變性DNA的兩條互補鏈在除去變性因素后，可以重新或部分恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。復(fù)性的必要條件：足夠的鹽濃度;

溫度適中（低于Tm

20-25℃）復(fù)性過程緩慢：成核作用→拉鏈作用當(dāng)兩條單鏈DNA接觸時，如果某個區(qū)段可以互補配對，就先形成一個雙鏈核心區(qū)，然后擴展其互補配對區(qū)段而復(fù)性形成雙鏈。復(fù)性過程很復(fù)雜，但基本符合二級反應(yīng)動力學(xué)dS

DNA2SSDNAk1

k2復(fù)性的速率可用下列公式表示：

dC/dt=-kC2這里，C是在t時單鏈DNA的濃度，k是二級反應(yīng)常數(shù)。上述公式可以重排為-dC/C2=kdt對上式積分整理得:C/C0

=

1/(1+kC0t)

這里C0是

t＝0

時DNA的初始濃度這個公式表明反應(yīng)中單鏈DNA所占百分數(shù)(C/C0)是DNA濃度(C0)同反應(yīng)時間(t)乘積的函數(shù)，通常用C0t來表示。

在一個特定的實驗中，C0是已知的，C是可以測定的，如C/C0對C0t作圖可以得到下圖的曲線，稱為Cot曲線(見圖5—4)。當(dāng)C/C0=0.5

即復(fù)性反應(yīng)完成一半時(t1/2)的Cot

值定義為

C0t1/2＝

基因組B的C0t1/2基因組B的核苷酸對數(shù)

基因組A的C0t1/2基因組A的核苷酸對數(shù)＝

基因組B的C0t1/2基因組B的核苷酸對數(shù)

基因組A的C0t1/2基因組A的核苷酸對數(shù)當(dāng)條件一定時：C0t

?的大小與DNA的分子量及復(fù)雜性有關(guān)（1）C0t

?越大，表示復(fù)性速度

越慢，DNA的分子量越大DNA總量一定時，基因組越復(fù)雜，任何特定順序的

拷貝數(shù)就越少。例如，DNA起始總量為12pg，一種細菌基因組大小為0.004pg,則它的各種順序有：12/0.004=3000拷貝。另一種真核生物基因組大小3pg,

12/3＝4拷貝。盡管測得的

Co絕對量相同12pg

（核苷酸mol/L）。而事實上后者各順序的濃度比前者低了3000/4=750(倍)

。要使該真核生物基因的拷貝數(shù)也達到3000,則要多加750倍的DNA.因此,該真核生物DNA復(fù)性反應(yīng)的C0t

?是細菌DNA反應(yīng)C0t

?的750倍。?

(2)在不存在重復(fù)序列的情況下,C0t

?值與基因組的大小成正比,也即與反應(yīng)體系中的復(fù)雜度成正比:X＝Ｋ’C0t

?

A．在一般標準條件下(陽離子濃度為0.18

mol/L,

片段大小為400bp)

K’=5

x

105

則有:

X=

5x105

C0t

?C0t1/2(欲測基因組DNA)B.在非標準條件下,通常用大腸桿菌DNA作為標準測定未知DNA的復(fù)雜度:

(3).在有重復(fù)順序的復(fù)性中,在同一個復(fù)性曲線上的各動力學(xué)組分的C0t1/2并不因基因組的大小而增減,而是與DNA序列的重復(fù)頻率成反比：

C0t

?（1）：

C0t

?（2）＝f

(2):

f(1)式中（1）和（2）代表兩個不同的動力學(xué)組分，f代表其重復(fù)頻率（拷貝數(shù)）

原核生物基因組的C0t曲線是單一的S形曲線復(fù)性動力學(xué)研究表明

真核生物基因組的C0t曲線是多S形曲線，由

若干個（一般2－3個）S形加合成的曲線。2復(fù)雜度（欲測基因組DNA）

4.2×106bp

＝C0t1/（大腸桿菌DNA）整個基因組：7.8x108bpA:

25%

C0t

(A)1/2＝

0.0013B:

30%C0t

(B)1/2

=

1.9C:

45%

C0t

(C)1/2＝630以上數(shù)值是從復(fù)性動力學(xué)曲線上查得。求A、B、C的復(fù)雜性和各自根據(jù)：f＝S’(A)S’(B)S’(C)化學(xué)復(fù)雜長度的重復(fù)頻率？

（在某一S’曲線內(nèi)的總長度）動力學(xué)復(fù)雜長度（在相應(yīng)S’曲線內(nèi)的每個拷貝長度）以大腸桿菌的C0t

?為標準時有：(E.coliC0t?

=

4.0)

樣品DNA

C0t1/2E.coil

DNA

C0t1/2待測樣品的DNA復(fù)雜性＝4.2×106?

求每一S’的動力學(xué)復(fù)雜性：?

C0t(C)’1/2

=

630

x

45%=283C

DNA復(fù)雜性=4.2

x

106

x

283/4.0=

3.0

x108

(bp)?

C0t(B)’1/2

=

1.9

x30%

=0.57B

DNA復(fù)雜性=4.2

x

106

x

0.57/4.0=

6

x

105(bp)?

C0t(A)’1/2

=0.0013x25%=0.000325A

DNA復(fù)雜性=4.2

x

106

x

0.000325

/4.0=340(bp)S’(A)S’(B)S’(C)根據(jù)化學(xué)長度和復(fù)雜性求重復(fù)頻率：

B

化學(xué)長度＝7.0x108x30%=2.1x108

(bp)

B

動力學(xué)長度=6

x

105(bp)f

(B)=2.1

x

108/6

x105=

350A化學(xué)長度＝7.0x108x25%A

動力學(xué)長度=

340f(A)=

7.0x108x25%

/340

=5

x105由此可見，在真核生物中復(fù)性反應(yīng)最快的組分是一些高度重復(fù)序列，復(fù)性反應(yīng)次之的是中度重復(fù)序列，復(fù)性反應(yīng)最慢的組成則是單一序列以及在基因組中出現(xiàn)2－3份拷貝的一些序列?；蚪MDNA分子可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能從不同角度分成不同的類別。（1）基因序列和非基因序列

基因序列指基因組里決定蛋白質(zhì)(或RNA產(chǎn)物)的DNA序列，一端為ATG起始密碼子，另一端則是終止密碼子。在分析基因組序列時，當(dāng)一個DNA序列以ATG起始密碼子開始，隨后是一個個密碼子，但還未發(fā)現(xiàn)與這個序列對應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，此時，這種DNA序列稱為可讀框(open

reading

frame，ORF)。一般說，一個ORF相當(dāng)于一個基因，只是其產(chǎn)物還有待發(fā)現(xiàn)和證實。非基因序列則是基因組中除基因以外的所有DNA序列，主要是兩個基因之間的間插序列(interveningsequence)。(2)編碼序列(Coding

sequence)和非編碼序列

(Non-codingsequence)編碼序列指編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列。由于基因是由內(nèi)含子和外顯子組成，內(nèi)含子是基因內(nèi)的非蛋白質(zhì)編碼序列。所以基因的內(nèi)含子序列以及居間序列的總和統(tǒng)稱為非蛋白質(zhì)編碼序列。(3)單一(unique)序列和重復(fù)(repetitive)序列

單一序列是基因組里只出現(xiàn)一次的DNA序列?；蛐蛄卸喟胧菃我恍蛄校膊蝗菃我恍蛄?，因為有些基因在基因組內(nèi)的拷貝數(shù)不止一個。同時，非基因序列中也有單一序列。比如用作遺傳標記或作圖界標的短串聯(lián)重復(fù)序列(shorttandem

repeat，STR)的側(cè)翼序列和序列標定位點(sequencetagged

site，STS)等。重復(fù)序列:是指在基因組中重復(fù)出現(xiàn)的DNA序列

基因組內(nèi)的重復(fù)序列有的是散在分布，有的是成簇存在。以人類基因組為例，單一序列約占基因組的50％左右；兩棲類和顯花植物基因組中單一序列所占比例要低得多，主要是一些重復(fù)序列。根據(jù)DNA序列在基因組中的重復(fù)頻率，可將其分為:輕度重復(fù)序列、中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列。①輕度重復(fù)序列

一般指一個基因組內(nèi)有2—10份拷貝，但有時2—3份拷貝的DNA序列也被視作非重復(fù)序列。組蛋白基因和酵母tRNA基因?qū)儆谳p度重復(fù)序列。②中度重復(fù)序列

一般指10份到幾百份拷貝的DNA序列，通常是非編碼序列。這類重復(fù)序列平均長度約300bp，往往構(gòu)成序列家族，同單一序列相隔排列，分散在基因組中?？赡茉诨蚧钚缘恼{(diào)控中起作用。③

高度重復(fù)序列一個基因組中有幾百份甚至幾百萬份拷貝的高度重復(fù)序列。既有重復(fù)幾百份拷貝的基因，如rRNA基因和某些tRNA基因，更多的則是很短的非編碼序列的重復(fù)。這些序列往往是許多份拷貝呈頭尾銜接的串聯(lián)形式，也就是串聯(lián)重復(fù)序列(tandem

repeat)。不同生物基因組中重復(fù)序列所占比例有很大差別。原核生物基因組中基本上不含有重復(fù)序列；低等真核生物基因組中，重復(fù)的組成不超過20％，且多半是中度重復(fù)序列；動物細胞的基因組中，中度和高度重復(fù)序列約占50％；在一些顯花植物和兩棲類基因組中，中度和高度重復(fù)序列幾乎可以高達80％。衛(wèi)星DNA（satellite

DNA）

是高等真核生物基因組重復(fù)程度最高的成分，由非常短的串聯(lián)多次重復(fù)DNA序列組成。高度重復(fù)DNA在物種間變化，但一般占了基因組的10％～30％。因為它的低復(fù)雜性，有時稱為簡單序列DNA，又因為其不尋常的核苷酸組成，它經(jīng)常在浮力密度梯度離心中從整個基因組DNA中分離成一個或多個“衛(wèi)星”條帶，也稱為衛(wèi)星DNA。衛(wèi)星DNA由重復(fù)單位5－10bp組成，有的長達100bp，成串排列，重復(fù)次數(shù)105－107，一般位于染色體的異染色區(qū)。DNA①衛(wèi)星DNA（Satellite

DNA）:

大多數(shù)位于著絲粒區(qū)或核仁組織者②小衛(wèi)星DNA(Minisatellite

DNA)

：

一般位于端粒處，由幾百個核苷酸

對的單元重復(fù)組成。③微衛(wèi)星DNA

(Microsatellite

DNA)：

由2－20個左右的核苷酸對的單元

重復(fù)成百上千次組成衛(wèi)星

④

隱蔽衛(wèi)星DNA(cryptic

satellite

DNA):有與大多數(shù)基因組DNA相當(dāng)?shù)母×γ芏龋x心時并不象衛(wèi)星DNA那樣被分開，它不形成衛(wèi)星條帶，但它的屬性卻類似衛(wèi)星DNA，其組成包含了多種串聯(lián)重復(fù)序列的DNA分子；它通過其他方法被鑒定，如限制性作圖。衛(wèi)星DNA以大的基因簇(100～3000kb)分布，經(jīng)常位于異染色質(zhì)的著絲粒，可能在染色體功能中起作用。大多數(shù)人類染色體的中心粒DNA包含了隱蔽衛(wèi)星DNA，稱為阿爾法DNA(α-衛(wèi)星DNA：靈長類特有的單元為171bp的高度重復(fù)序列，分布在人染色體的著絲粒區(qū))，盡管另一種成分β—衛(wèi)星DNA在至少人類8條染色體的中心粒也很豐富。α—和β—衛(wèi)星DNA家族中染色體特異性序列存在差異。

果蠅（D.virilis）基因組中有3種主要的衛(wèi)星DNA，它們的核心序列非常相似，改變一個堿基，足以從Ⅰ

型衛(wèi)星序列變成Ⅱ

或Ⅲ

型衛(wèi)星序列。Ⅱ

或Ⅲ

型衛(wèi)星序列為D.virilis特有，Ⅰ

型衛(wèi)星序列存在于與上述果蠅相似的其他果蠅類中。6.2真菌類的四分子分析與作圖6.2.1順序四分子的遺傳分析

粗糙脈孢菌（Neurospora

crassa）

酵母菌（Saccharomyces）

子囊菌（ascomycetes）中的真菌，屬于低等真核生物，是常用于四分子分析的材料。

單一減數(shù)分裂的4個產(chǎn)物留在一起，稱作四分子，對四分子進行遺傳學(xué)分析，稱作四分子分析。

四分子分析是一種作圖技術(shù)（mapping

technique），僅用來對某些單倍體真核生物包含在一個結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個減數(shù)分裂的產(chǎn)物，減數(shù)分裂四分子（meiotic

tetrad

）進行基因作圖。

順序四分子在遺傳分析中的優(yōu)越性是①

其著絲?？勺饕粋€座位，

用于計算某一基因與著絲粒的重組率；②

子囊中子囊孢子的對稱性，證明減數(shù)分裂是一個交互過程；③

可以檢驗染色單體的交換是否存在干涉現(xiàn)象，還可利用它來研究基因轉(zhuǎn)變（

gene

conversion）；④

證明雙交換不僅可以包括4線中的兩線，而且還可以包括3線或4線。因此研究：表現(xiàn)型基因型

(單倍體生物每個基因只有一個拷貝)。遺傳重組、基因分離等①面包酵母（baker’s

yeast）的生活周期二種交配型（mating

type

）:a

α單倍體營養(yǎng)細胞直接經(jīng)有絲分裂繁殖，新的細胞由親本出芽而來。單倍體a和α細胞融合產(chǎn)生一個二倍體細胞，a/α該二倍體細胞在正常營養(yǎng)條件下是穩(wěn)定的，而且通過出芽繁殖。而在氮饑餓（Nitrogen

starvation）時，a/α細胞產(chǎn)生孢子，進行減數(shù)分裂。一個二倍體細胞的四個減數(shù)分裂產(chǎn)物，子囊孢子（Ascospores）包含在一個子囊里。這些子囊孢子是兩個交配型a和兩個交配型α。當(dāng)這些子囊成熟時，釋放出子囊孢子，它們萌發(fā)產(chǎn)生單倍體的營養(yǎng)細胞。在培養(yǎng)基上每個子囊孢子發(fā)育成一個獨立的克隆（colony）（群體、菌落）。5.9在酵母中四個子囊孢子在子囊中是隨機排列的，所以只能從中分離到非順序四分子（unordered

tetrads）。

5.10相比之下，粗糙鏈孢霉子囊孢子在子囊中呈線性排列，反映了減數(shù)分裂四分子在中期I的四條染色單體的取向，是順序四分子

。

象酵母樣，衣藻具單倍體營養(yǎng)細胞個體:

一個綠藻細胞（green

algal

cell）兩條鞭毛（Flagella）:

衣藻能夠自由地泳動當(dāng)?shù)词芟迺r，衣藻細胞形態(tài)上發(fā)生變化而成為配子有兩種交配型:mt+

,

mt

-

同型配子間不能融合

僅相反交配型的配子能夠融合產(chǎn)生二倍體的合子在經(jīng)過成熟過程后，該合子進入減數(shù)分裂，四個減數(shù)分裂的產(chǎn)物作為非順序四分子在一個子囊中，其中有兩個mt+細胞和兩個mt-細胞。

(5.11)(1)著絲粒作圖（Gene-centromere

mapping）

粗糙鏈孢霉

順序四分子

這允許我們對基因和著絲粒之間的距離作圖，

即：測定基因和著絲粒之間的圖距。例如：鏈孢霉有二種交配型A和a，A或a代表在連鎖群I中的一

個座位，

若

交配型A

×

交配型a

二倍體合子

A/a產(chǎn)生如圖（Gp177.

F6.7）所示各種減數(shù)分裂產(chǎn)物子囊孢子，在一般情況下，若著絲粒與基因之間的染色單體間沒有交換，同源染色體的著絲粒通常是在第一次減數(shù)分裂時進行分離，其上的基因也隨著一起分離.a)

No

crossover:

那么第一次分裂分離的子囊類型AAaaaaAAAAAAaaaaaaaaAAAA

就A/a這一基因?qū)Χ?，在第一次減數(shù)分裂

時就分離了。子囊型AAaa和aaAA：First

division

seqregation因為在形成這兩種子囊型時，在著絲粒和基因?qū)/a之間未發(fā)生過交換，所以稱為非交換型。b)Crossover

between

gene

and

centromere

考慮基因和著絲粒之間的交換情況。

基因和著絲粒之間發(fā)生單交換有4種子囊產(chǎn)生，這四種類型的子囊是按相同的頻率產(chǎn)生的，其上的基因由于交換，在第一次減數(shù)分裂后，仍舊在一個二價體上，，到第二次減數(shù)分裂后，基因才分離，叫第二次分裂分離（Second-division

segregation

），也叫交換型。交換型有四種AaAa

1:1:1:1AAaaAAaaaaAAaaAAAAaaaaAAaaAAAAaaaAaAAaaA

1:

2:

1aAAa

gp177結(jié)論：凡由第一次分裂分離所形成的子囊為非交換型子囊凡由第二次分裂所形成的子囊為交換型子囊由于交換發(fā)生在二價體的四條染色單體中的兩條之間所以交換型子囊中僅有一半子囊孢子屬于重組型因此：有關(guān)基因與著絲粒間的重組頻率(2)兩個連鎖基因的作圖（Using

Tetrad

Anlysis

to

Map

Two

Linked

Genes）

與二倍體真核生物雜交子代進行遺傳分析稍有不同用酵母、衣藻和粗糙鏈孢霉的隨機孢子進行基因作圖，要通過雜交，構(gòu)成包含兩者基因的雜合子二倍體合子，減數(shù)分裂后，分析所得到的四分子。這些分析產(chǎn)生的數(shù)

據(jù)用作畫遺傳圖。例：對于a+b+

×

ab交配

得到三種四分子類型：PD型（parental

ditype

親二型）四分子：僅僅包括二種類型的減數(shù)分裂產(chǎn)物，它們都是親本

型類型，因此稱為親二型T型（Tetratype

四型

）四分子:包含減數(shù)分裂產(chǎn)物的所有四種類型

即：兩種親本型類型a+b+和ab和兩種重組類型a+b和ab+。NPD型（non

parental

ditype,非親二型）：含有兩種減數(shù)

分裂產(chǎn)物，它們是非親本型（重組型）a+b和ab+。5.12

分二種情況考慮兩個基因之間的關(guān)系：

①當(dāng)兩個基因在不同的染色體上時

也可產(chǎn)生：PD、NPD和T三種類型。在這種情況下，PD和NPD四分子的產(chǎn)生沒有發(fā)生染色單體的交換。由兩對同源染色體在中期相（赤道板metaphase

plate）的取向決定是PD還是NPD。因為四條染色單體兩組獨立地排在赤道板上，PD和NPD所表現(xiàn)出的取向頻率幾乎相等。在這里a基因和b基因不連鎖，因此，PD四分子出現(xiàn)的頻率等于NPD四分子出現(xiàn)的頻率：

1PD：1NPD＝1

（基因不連鎖）同樣：a和b兩基因不連鎖，當(dāng)一條染色單體與另一條染色單體著絲粒與基因間出現(xiàn)一個單交換時，產(chǎn)生T型四分子。而整個子代類型總頻率是50％的親本型和50％的非親本型。這樣：總的PD四分子頻率＝總的NPD四分子頻率（條件：基因不連鎖

)5.13②當(dāng)兩個基因在相同的染色體上是連鎖時如果出現(xiàn)一個單交換T型如果出現(xiàn)雙交換，則情況較復(fù)雜：

二線雙交換

三線雙交換四線雙交換

PD型

T型NPD型

[這種四條染色單體都包括進去了的交換是唯一產(chǎn)生NPD四分子的方式]，由以上情況知四線雙交換產(chǎn)生NPD四分子，這只占所有雙交換中1/4的可能性,因此是稀少的。5.14如果在基因間不發(fā)生交換

產(chǎn)生

PD型產(chǎn)生

因此我們可以說：

如果PD四分子的頻率比NPD四分子的頻率高許多，即PD＞＞NPD，則這兩個基因是連鎖的。知道二個基因是連鎖的，可以利用修改的基因作用公式來計算兩個基因間的距離：

(重組數(shù)目/整個子代數(shù)目)

×100

↓

重組染色單體數(shù)/染色單體總數(shù)

×100

＝2（T＋2NPD）/4（T＋PD＋NPD）

×100

＝(1/2

T

＋NPD)/(T＋PD＋NPD)

×100

↓Ra?b

=

1/2T+NPDT+NPD+PD因為：每一T型子囊中含有二個重組染色體，NPD含有4個重組染色單體，PD不含重組染色單體。

所以：重組單體數(shù)是2T＋4NPD＝2（T＋2NPD）染色單體總數(shù)是4（T＋PD＋NPD）即：在四分子分析中，我們分析四分子類型，而不是單個子代。例：有200個四分子，其中140PD，48T，12NPD，則基因間的重組值為：1/2(48)+12/200

×100＝18％

如果不是兩個基因，而是三個或更多的連鎖基因進行雜交,它們之間的結(jié)果分析，每次僅對兩個基因之間的圖距進行分析，將每對基因分成PD、NPD和T型。1PD：2T：1NPD(3)、三個連鎖基因的作圖例如：用粗糙鏈孢霉的兩個品系雜交：arg

+

+

×

+

pab

thiarg(精氨酸):

arginlne

requirementpab(對氨基苯甲酸)：paraamino

benzoicacid

requirementthi(硫胺素)：thiamine這一雜交產(chǎn)生9種四分子：返回解：為了確定三個基因中每兩個之間的重組頻率，每兩個一組，按可能的組合成三組：arg-pab，arg-thi,pab-thi,然后分別對每一組確定和計算PD、NPD及T等四分子類型的數(shù)目。例如第（3）類四分子就arg-pab來說，屬于PD類型，

(68)(70)

但就arg-thi來說，屬于T類型，又如第（7）類四分子，就arg-pab與pab-thi來說為T，而就arg-thi來說則為NPD。確定了每組的PD、NPD及T以后，就可代入公式求每兩個基因之間的重組頻率：R＝（1/2T+NPD）/（T+NPD+PD）

X

100Rarg-pab=

〔1/2(71)+1〕/191×100=19.1%Rarg-thi=

〔

1/2(167)+8

〕/191×100=47.9%Rthi-pab=

〔

1/2(121)+2

〕/191×100=32.7%由上表資料算出的每兩個基因之間的PD、NPD及T三種四分子的數(shù)目arg-pabarg-thipab-thiPD

1191668NPD

182T

71167121總數(shù)

191191191重組頻率

19.147.932.7返回（1）

（2）

（3）（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）arg-pab

:PD

T

PDT

T

T

T

PD

NPD

14

54

103（

PD=14+103+2=119

2

6

3

6

2

1T=54+2+6+3+6=71

NPD=1

）

191（1）

（2）

（3）

（4）

（5）（6）

（7）

（8）

（9）arg-thi

:

PD

T

T

PD

TT

NPD

NPDT

14

54

103

2

6（PD=14+2=16

T=54+103+6+3+1=167

3

6

2

1NPD=6+2=8

）

191

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）thi-pab：PD

PD

T

T

T

T

T

NPD

T

14

54

103

2

6

3

6

2

1

（

PD=14+54=68

T=103+2+6+3+6+1=121

NPD=2

）

191

這里arg-thi重組值最高，這兩個基因應(yīng)相距最遠，相對位置應(yīng)位于兩邊，而pab處于中間：

arg-pab-thi

R

arg-pab=19.1R

thi-pab=32.719.1+32.7≠47.9

R

arg-thi=47.9

這是因為在arg-thi基因間有雙交換。

最簡單的校正辦法是：19.1+32.7=51.8這三個基因的遺傳圖：argpabthi19.132.751.8例：有9個子囊對A基因為非交換型，有5個子囊對a基因為交換型：著絲粒距離＝5/(5+9)×1/2×100＝18m.u著絲粒作圖也可跟通常的基因作圖一起進行例：有一雜交nic

+

×

＋

adenic:菸酸依賴型ade:腺嘌呤依賴型得到的7種不同的基因子囊型和相應(yīng)的子囊數(shù)。nic

+

×

+

adc

得到的7種不同的基本子囊型和相應(yīng)的子囊數(shù):子囊型（1）

（2）

（3）

（4）（5）（6）（7）+ade+adenic+nic+M1M1

PD808+

++

+nic

adenic

adeM1M1NPD1+

++

adenic

+nic

adeM1M2

T90+

adenic

ade+

+nic

+M2M1

T

5+

adenic

++

adenic

+M2M2

PD90+

+nic

ade+

+nic

adeM2M2

NPD

1+

+nicade+adenic+M2M2

T

5

基

因

型

次

序分離發(fā)生的

時

期子囊型

分類實得數(shù)返回返回81解：我們先計算nic與其著絲粒間的重組率：R·－nic＝交換型子囊數(shù)/總子囊數(shù)

×

1/2

×100％(77)＝第二次分裂分離子囊數(shù)/總子囊數(shù)

×

1/2

×

100％＝M2/總子囊數(shù)

×

1/2

×

100％＝[（4）＋（5）＋（6）＋（7）]/1000

×1/2

×100％＝(5＋90＋1＋5)/1000

×1/2×100％＝5.05%R·－ade=

M2/總子囊數(shù)×1/2×100％＝(3)＋(5)＋(6)＋(7)/1000

1/2×100％=90+90+1+5/1000×1/2×100％＝9.30%算出上述兩個重組值后，還有三種可能性要考慮：（1）無連鎖，位于兩個不同的染色體上

5.05

nic9.30

ade（3）有連鎖，位于一個染色體的著絲粒的一旁（2）有連鎖，位于一個染色體的著絲粒的兩旁

nic

5.05

9.30

adeade5.05

nic9.30由表已知PD>>NDP，說明這兩個基因是連鎖的，可以排除（1），這兩基因?qū)Σ豢赡茏杂山M合。如果我們把資料用M1與M2的關(guān)系方式排列：表鏈孢霉的nic+×+ade的分離資料，按照分離時期來排列+/nic

M1

M1

M2

M2+/ade

M1

M2

M1

M2子囊數(shù)

809

90

5

96

1000可以看出，著絲?！?/p>

nic間不起交換，而著絲?！?/p>

ade間發(fā)生交換（M1M2）的子囊數(shù)是90；著絲粒·

ade間不起交換，而著絲?！?/p>

nic間發(fā)生交換（M2M1）的子囊數(shù)是5，兩子囊數(shù)相差懸殊。兩者子囊數(shù)之比90：5＝18：1，而兩重組率之比為9.30%:5.05%=1.84:1。這表明，著絲?！?/p>

nic的交換與差絲?！?/p>

ade間交換不是獨立的。若兩基因在著絲粒兩邊，則互不干擾，而在這里著絲?！?/p>

nic間發(fā)生交換時，大部分時間內(nèi)在著絲粒·

ade間也發(fā)生交換，101次（5＋96）中有96次，那就是說，同一交換使＋/nic出現(xiàn)M2型分離，也使+/ade出現(xiàn)M2型分離，所以（2）已可以排除，證明是（3）的連鎖關(guān)系，即：nic與ade位著絲粒的同一側(cè),著絲?！ic間的

一個交換，也是著絲粒·ade間的一個交換。(77)

我們再來計算nic