第4章連鎖互換和基因作圖

1、第四章 連鎖互換與交換定律本章重點本章重點一、連鎖遺傳：一、連鎖遺傳：二對性狀雜交有四種表現(xiàn)型，親型多、重組型少；二對性狀雜交有四種表現(xiàn)型，親型多、重組型少；雜種產(chǎn)生配子數(shù)不等，親型相等、重組型相等雜種產(chǎn)生配子數(shù)不等，親型相等、重組型相等。二、連鎖和交換機理：二、連鎖和交換機理：粗線期交換、雙線期交叉，非姐妹染色體交換粗線期交換、雙線期交叉，非姐妹染色體交換。三、交換值及其測定：三、交換值及其測定：重組配子數(shù)重組配子數(shù)/ /總配子數(shù)；總配子數(shù)；測交法測定，也可用測交法測定，也可用F2 F2 材料進行估計。材料進行估計。確定位置、距離，基因位于染色體上；確定位置、距離，基因位于染色體上；二點測驗

2、、三點測驗；二點測驗、三點測驗；連鎖群、連鎖遺傳圖。連鎖群、連鎖遺傳圖。四、基因定位和連鎖遺傳圖四、基因定位和連鎖遺傳圖：19001900年孟德爾遺傳規(guī)律重新發(fā)現(xiàn)以后，生物界廣泛年孟德爾遺傳規(guī)律重新發(fā)現(xiàn)以后，生物界廣泛重視，進行了大量試驗。重視，進行了大量試驗。其中有些屬于兩對性狀的遺傳結(jié)果不符合獨立分配其中有些屬于兩對性狀的遺傳結(jié)果不符合獨立分配規(guī)律規(guī)律 摩爾根以果蠅為材料進行深入細致研究摩爾根以果蠅為材料進行深入細致研究 提出提出連鎖遺傳規(guī)律連鎖遺傳規(guī)律 創(chuàng)立基因論創(chuàng)立基因論 認為基因成直線排認為基因成直線排列在列在染色體上，進一步發(fā)展為細胞遺傳學。染色體上，進一步發(fā)展為細胞遺傳學。第一節(jié)

3、、連鎖與交換現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)第一節(jié)、連鎖與交換現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)19061906年，貝特森（年，貝特森（BatesonBateson W. W.）和潘耐特（和潘耐特（PunnettPunnett R. C. R. C.）在香豌豆）在香豌豆的二對性狀雜交試驗中的二對性狀雜交試驗中 首先發(fā)現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)性狀連鎖遺傳現(xiàn)象。性狀連鎖遺傳現(xiàn)象。貝特生(18611926)：英國生物學家,曾經(jīng)重復過孟德爾的實驗連鎖遺傳：連鎖遺傳：原來親本所具有的兩個性狀，在原來親本所具有的兩個性狀，在F2F2連系在一起連系在一起遺傳的現(xiàn)象。遺傳的現(xiàn)象。相引組：相引組：甲乙兩個顯性性狀，連系在一起遺傳、而甲乙兩甲乙兩個顯性性狀，連系在一起遺傳

4、、而甲乙兩個隱性性狀連系在一起的雜交組合。個隱性性狀連系在一起的雜交組合。如如：PLPL/ /plpl。相斥組：相斥組：甲顯性性狀和乙隱性性狀連系在一起遺傳，而乙甲顯性性狀和乙隱性性狀連系在一起遺傳，而乙顯性性狀和甲隱性性狀連系在一起的雜交組合。顯性性狀和甲隱性性狀連系在一起的雜交組合。如：如：P Pl l/p/pL L。第一個試驗：相引相第一個試驗：相引相 P P 紫花紫花、長花粉粒長花粉粒(PPLL)(PPLL)紅花紅花、圓花粉粒、圓花粉粒(ppll(ppll) )F1F1紫紫、長長PpLlPpLl F2F2紫紫、長長紫紫、圓、圓紅紅、長長紅紅、圓、圓 P_L_P_L_P_ll ppLP_

5、ll ppL_ _ ppllppll總數(shù)總數(shù)實際個體數(shù)實際個體數(shù) 48314831390390393 1338393 133869526952按按9:3:3:19:3:3:1推算推算 3910.53910.51303.5 1303.51303.5 1303.5 434.5434.569526952以上結(jié)果表明以上結(jié)果表明 F2F2：. . 同樣出現(xiàn)四種表現(xiàn)型；同樣出現(xiàn)四種表現(xiàn)型；. . 不符合不符合9:3:3:19:3:3:1；. . 親本組合數(shù)偏多，重新組合數(shù)偏少（與理論數(shù)相比）。親本組合數(shù)偏多，重新組合數(shù)偏少（與理論數(shù)相比）。第二個試驗：相斥相第二個試驗：相斥相P P紫花紫花、圓花粉粒、圓

6、花粉粒(PPll(PPll) ) 紅花紅花、長花粉粒、長花粉粒(ppLL(ppLL) )F1F1紫紫、長、長PpLlPpLl F2F2紫紫、長、長紫紫、圓、圓紅紅、長、長紅紅、圓、圓P_L_P_L_P_llP_llppLppL_ _ppllppll總數(shù)總數(shù)實際個體數(shù)實際個體數(shù)226226959597971 1419419按按9:3:3:19:3:3:1推算推算235.8235.878.578.578.578.526.226.2419419結(jié)果與第一個試驗情況相同。結(jié)果與第一個試驗情況相同。組合二：紫花、圓花粉粒紫花、圓花粉粒紅花、長紅花、長花粉粒花粉粒結(jié)果：lF1兩對相對性狀均表現(xiàn)為顯性，F(xiàn)2

7、出現(xiàn)四種表現(xiàn)型；lF2四種表現(xiàn)型個體數(shù)的比例與9:3:3:1相差很大，并且兩親本性狀組合類型(紫圓和紅長)的實際數(shù)高于理論數(shù)，而兩種新性狀組合類型(紫長和紅圓)的實際數(shù)少于理論數(shù)。（二（二) )、連鎖遺傳的解釋、連鎖遺傳的解釋試驗結(jié)果是否受分離規(guī)律支配？試驗結(jié)果是否受分離規(guī)律支配？第一個試驗：第一個試驗：紫花紫花: :紅花紅花(4831+390):(1338+393)=5221:1731 3:1(4831+390):(1338+393)=5221:1731 3:1長花粉長花粉: :短花粉短花粉(4831+393):(1338+390)=5224:1728 3:1(4831+393):(1338

8、+390)=5224:1728 3:1第二個試驗：第二個試驗：紫花紫花: :紅花紅花(226+95):(97+1)=321:98 3:1(226+95):(97+1)=321:98 3:1長花粉長花粉: :短花粉短花粉(226+97):(95+1)=323:96 3:1(226+97):(95+1)=323:96 3:1 以上結(jié)果都受分離規(guī)律支配，但不符合獨立分配規(guī)律。以上結(jié)果都受分離規(guī)律支配，但不符合獨立分配規(guī)律。 F2F2不符合不符合9:3:3:19:3:3:1，則說明，則說明F1F1產(chǎn)生的四種配子不等產(chǎn)生的四種配子不等?？捎每捎脺y交法測交法加以驗證，加以驗證，測交后代的表現(xiàn)型種類以及測交

9、后代的表現(xiàn)型種類以及比例可反映出比例可反映出F1F1配子的種類和比例。配子的種類和比例。利用測交法驗證連鎖遺傳現(xiàn)象利用測交法驗證連鎖遺傳現(xiàn)象: :特點：特點：連鎖遺傳的表現(xiàn)為：連鎖遺傳的表現(xiàn)為： 兩個親本型配子數(shù)是相等，兩個親本型配子數(shù)是相等，50%； 兩個重組型配子數(shù)相等，兩個重組型配子數(shù)相等，50%。第二節(jié) 連鎖交換規(guī)律的建立連鎖交換規(guī)律的建立1908年摩爾根利用果蠅進行遺傳試驗，1910年發(fā)現(xiàn)了果蠅的白眼和殘翅突變型，由此材料試驗，發(fā)現(xiàn)了連鎖與交換定律。1、完全連鎖、完全連鎖lB/VB/V，b/vb/v是非等位基是非等位基因，因，lF1F1代形成配子沒有發(fā)代形成配子沒有發(fā)生交換生交換l后

10、代各占后代各占50%50%l雜種個體形成配子是雜種個體形成配子是非姊妹染色體之間，非姊妹染色體之間，沒有發(fā)生交換的遺傳沒有發(fā)生交換的遺傳現(xiàn)象現(xiàn)象- -完全連鎖完全連鎖l這是因為在果蠅中，雄性是完全連鎖的，即基因B和V同處于一條染色體上，基因b和v 處于同源染色體的另一條染色體上。F1雜合雄蠅（BbVv）只產(chǎn)生兩種類型的配子，不產(chǎn)生重組類型，所以用雙隱性雌蠅測交的后代，只能有兩種表現(xiàn)型。l如果在同一染色體上的連鎖基因在遺傳時完全不分離在傳遞到下一代，叫做2.不完全連鎖不完全連鎖l摩爾根用F1灰身長翅的雌果蠅和黑身殘翅的雄果蠅進行測交，后代出現(xiàn)了四種類型：灰身長翅、灰身殘翅、黑身長翅、黑身殘翅。而

11、且兩種親本類型灰身長翅和黑身殘翅數(shù)目比較多，兩種新類型灰身殘翅、黑身長翅比較少，這是因為同源染色體上連鎖的非等位基因在雜合子形成配子時，（在統(tǒng)計中）少部分發(fā)生分離，產(chǎn)生重組配子，出現(xiàn)了性狀重組個體，這樣的連鎖遺傳情況叫做。果蠅（相斥組）：果蠅（相斥組）：紅眼正常翅紅眼正常翅pr+pr+pr+pr+vgvgvgvg紫眼長翅紫眼長翅prprprprvg+vgvg+vg+ +F1 F1 紅眼長翅紅眼長翅紫眼正常翅紫眼正常翅 pr+pr+prprvg+vg+vgvg prprvgvgprprvgvg配子配子 pr+vg+ pr+vg+ prprvgvg+ pr+ pr+vg prvgvg prvgpr

12、vgprvgFtFt pr+pr+prprvg+vg+vgvgprprprprvg+vg+vgvg pr+pr+prprvgvgvgvg prprprprvgvgvgvg紅眼長翅紅眼長翅紫眼長翅紫眼長翅紅眼正常翅紅眼正常翅紫眼正常翅總數(shù)紫眼正常翅總數(shù) 個數(shù)個數(shù) 157 157 1067 1067 965 965 14614623352335結(jié)果：結(jié)果：親本親本組合組合=(1067+965)/2335)=(1067+965)/2335)100%=100%=87.02%87.02% 重新重新組合組合=(157+146)/2335)=(157+146)/2335)100%=12.98%100%=12

13、.98% 證實證實F1F1所成的四種配子數(shù)不等所成的四種配子數(shù)不等。 上述結(jié)果均說明重組型配子數(shù)占總配子數(shù)的百分率上述結(jié)果均說明重組型配子數(shù)占總配子數(shù)的百分率 50%50%。重組率（交換值）：重組率（交換值）：重組型的配子百分數(shù)稱為重組率。重組型的配子百分數(shù)稱為重組率。 當兩對基因為連鎖遺傳時，其重組率總是當兩對基因為連鎖遺傳時，其重組率總是5050。相引組或相斥組中一對同源染色體的四條非姐妹染色單相引組或相斥組中一對同源染色體的四條非姐妹染色單體，體，兩個基因之間的染色體區(qū)段內(nèi)兩個基因之間的染色體區(qū)段內(nèi)僅有兩條非姐妹染色單體僅有兩條非姐妹染色單體發(fā)生交換發(fā)生交換（crossing over)

14、crossing over)。重組型配子數(shù)目只是少數(shù)。重組型配子數(shù)目只是少數(shù)。生物性狀很多，控制這些性狀的基因自然也多，而生物生物性狀很多，控制這些性狀的基因自然也多，而生物的染色體數(shù)目有限的染色體數(shù)目有限 必有必有許多基因位于同一染色體許多基因位于同一染色體上上 引起連鎖遺傳。引起連鎖遺傳。 連鎖連鎖：若干非等位基因位于同一染色體而發(fā)生連系遺傳：若干非等位基因位于同一染色體而發(fā)生連系遺傳的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 完全連鎖完全連鎖：同源染色體上非等位基因間不能發(fā)生非姐妹：同源染色體上非等位基因間不能發(fā)生非姐妹染色單體之間的交換染色單體之間的交換 F1F1只產(chǎn)生兩種親型配子只產(chǎn)生兩種親型配子、其自交或、

15、其自交或測交后代個體的表現(xiàn)型均為親本組合。測交后代個體的表現(xiàn)型均為親本組合。非等位基因完全連鎖的情形很少，一般是不完全連鎖。非等位基因完全連鎖的情形很少，一般是不完全連鎖。不完全連鎖（部分連鎖）：不完全連鎖（部分連鎖）：F1F1可產(chǎn)生多種配子，后代可產(chǎn)生多種配子，后代出現(xiàn)新性狀的組合，但新組合較理論數(shù)為少。出現(xiàn)新性狀的組合，但新組合較理論數(shù)為少。如玉米顏色基因如玉米顏色基因CcCc和籽粒飽滿度基因和籽粒飽滿度基因ShshShsh是位于玉米是位于玉米第第9 9對染色體上的兩對對染色體上的兩對不完全連鎖不完全連鎖的非等位基因。的非等位基因。 由連鎖遺傳例證中可見由連鎖遺傳例證中可見兩個問題兩個問題

16、：1 1相引組和相斥組都表現(xiàn)為不完全連鎖，后代中均出現(xiàn)相引組和相斥組都表現(xiàn)為不完全連鎖，后代中均出現(xiàn)重組類型，且重組率很接近重組類型，且重組率很接近 其其重組型配子是重組型配子是如何出現(xiàn)的如何出現(xiàn)的? ?2 2為何重組型配子數(shù)為何重組型配子數(shù) 親型配子數(shù)，親型配子數(shù)，其重組率其重組率50%NPD），我們可以說兩個基），我們可以說兩個基因是連鎖的。因是連鎖的。一旦我們知道兩個基因是一旦我們知道兩個基因是連鎖連鎖的，以及我們知道了每一種的，以及我們知道了每一種減數(shù)分裂四分子類型減數(shù)分裂四分子類型的相對數(shù)目，通過下述公式我們就可的相對數(shù)目，通過下述公式我們就可以算出兩個以算出兩個基因間的距離基因間的

17、距離：其中：重組子數(shù)目其中：重組子數(shù)目 = /T + NPD，非重組子數(shù)目，非重組子數(shù)目（即親本型數(shù)目）（即親本型數(shù)目）= /T + PD。 現(xiàn)在通過實例來說明如何對兩個基因進行連鎖分析和作圖現(xiàn)在通過實例來說明如何對兩個基因進行連鎖分析和作圖: : 脈孢霉脈孢霉: : 煙酸依賴型煙酸依賴型nicnic 腺膘呤依賴型腺膘呤依賴型adeade nic + nic + + ade + ade 必有必有6 66 63636種子囊類型，種子囊類型， 可歸納為可歸納為7 7種基本子囊型。種基本子囊型。 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 PD NPD T T PD NPD T PD N

18、PD T T PD NPD T 808 1 90 5 90 1 5 808 1 90 5 90 1 5 結(jié)果分析結(jié)果分析 是否連鎖：是否連鎖： PD=808+90=898, NPD=1+1=2: PD=808+90=898, NPD=1+1=2: PDNPD, PDNPD,不是自由組合是連鎖不是自由組合是連鎖 同臂、異臂：同臂、異臂： 著絲點和著絲點和nicnic的重組頻率的重組頻率 （5+90+1+55+90+1+5）/1000/10001001000.50.55.055.05 著絲點和著絲點和adeade的重組率的重組率 （90+90+1+590+90+1+5）/1000/10001001

19、000.50.59.39.3單獨和著絲點的交換比例為單獨和著絲點的交換比例為8 8：1 1 和和9.39.3：5.055.051.81.8：1 1不同。不同。 兩個在同臂。兩個在同臂。 作圖作圖 nicnicadeade的重組率（的重組率（1/2T+NPD)/(T+NPD+PD)=5.2%1/2T+NPD)/(T+NPD+PD)=5.2%5.055.055.205.20一、人類基因定位方法一、人類基因定位方法（一）家系分析與基因定位（一）家系分析與基因定位 1、有時得到合適的家系，也可簡單地計算重組率。如一方親體是雙雜合體，而且連鎖相（linkage phase）知道，另一方親體為雙隱性。這樣

20、的婚配相當于測交試驗。 相偶相偶（xoupling相引組）。兩顯性基因在同一染色體上。 相斥相斥（repulision相斥組）。兩顯性基因分別位于一對同源染色體上。 如 甲臏綜合癥（指甲和臏骨畸形或缺如）和ABO血型的連鎖分析。 圖示：Npa IB/npa i npa i/npa i顯性遺傳2 2、把某一性狀的遺傳與某一染色體畸變聯(lián)、把某一性狀的遺傳與某一染色體畸變聯(lián)系起來系起來，把基因定位在某一染色體的某一區(qū)，把基因定位在某一染色體的某一區(qū)域，作成域，作成細胞學圖（cytological mapcytological map）。）。 l例如, 某一家系中，紅細胞酸性磷酸酯酶1（acid ph

21、osphatase 1）活性的缺乏與2號染色體缺臂遠端的微小缺失相關(guān)聯(lián)。 (二)體細胞遺傳學與細胞學圖的制作l體細胞遺傳學體細胞遺傳學（somatie cell genetics）是以高等生物的體細胞為實驗材料,采用細胞離體培養(yǎng)，細胞融合以及遺傳物質(zhì)在細胞間轉(zhuǎn)移等方法，研究真核細胞內(nèi)基因的結(jié)構(gòu)、功能及其表達規(guī)律和條件等的遺傳學分支學科。它涉及到眾多領域，如為基因定位，植物育種等提供了完全嶄新的方法，也是基因工程和人類遺傳性疾病基因治療的基礎。 l它可以繞過減數(shù)分裂過程，應用細胞培養(yǎng)方法，研究體細胞融合、突變、分離以及連鎖和交換等等。把基因定位在染色體上，作成細胞學圖細胞學圖。 1、體細胞雜交

22、：已成功地應用于異種、異屬、異綱、已成功地應用于異種、異屬、異綱、異門、甚至動物和植物細胞之間，突破了有性生殖中異門、甚至動物和植物細胞之間，突破了有性生殖中種的特異性的限制。不同種的體細胞互相融合就形成種的特異性的限制。不同種的體細胞互相融合就形成種間體細胞雜種。種間體細胞雜種。如人、鼠細胞融合如人、鼠細胞融合 雜種細胞雜種細胞 在有絲分裂時，專一丟失人的染色體，隨即留下在有絲分裂時，專一丟失人的染色體，隨即留下n n條人類染色體，就獲得不同細胞系（克?。l人類染色體，就獲得不同細胞系（克?。﹍促融促融 因子因子 ： l（1 1）仙臺病毒：）仙臺病毒： 通常有幾個特定的附著點（atlachment point）。附著到宿主細胞上，并由此進入細胞。如果兩個細胞靠近在一起，它就能同時附著到兩個不同的細胞，促進兩個細胞膜的融合。 l（2 2）聚乙二醇）聚乙二醇（PEG）可能使細胞膜部分降解，并在細胞質(zhì)間形成細胞質(zhì)橋，促進細胞融合。小鼠細胞為營養(yǎng)缺陷型，要使這種細胞能夠生長，非得在培養(yǎng)基上添加某種營養(yǎng)物不可。這種營養(yǎng)缺陷可由人體染色體上的有關(guān)基因的作用來彌補，所以培養(yǎng)基上不添加某種營養(yǎng)物質(zhì)雜種細胞也可保持下去。 l雜種細胞的形成(圖)： 人的成纖維細胞與帶有選擇性遺傳標記的小鼠細胞混合培養(yǎng)，在促融因子作用下，有些細胞融合，先形成異核體。異核體的兩個核