遺傳學(xué)第三章連鎖互換和基因作圖（章節(jié)課程）

1、第三章 連鎖互換與基因作圖1智囊經(jīng)驗(yàn)第一節(jié) 連鎖與重組2智囊經(jīng)驗(yàn)性狀連鎖遺傳的發(fā)現(xiàn)3智囊經(jīng)驗(yàn)4智囊經(jīng)驗(yàn)5智囊經(jīng)驗(yàn)6智囊經(jīng)驗(yàn)連鎖遺傳的解釋7智囊經(jīng)驗(yàn)測(cè)交：雜合體或未知基因型的個(gè)體與隱性純合體的交配 8智囊經(jīng)驗(yàn)9智囊經(jīng)驗(yàn)10智囊經(jīng)驗(yàn)11智囊經(jīng)驗(yàn) 1912年Morgan用果蠅為材料研究連鎖現(xiàn)象，提出了遺傳學(xué)的第三定律連鎖與互換定律12智囊經(jīng)驗(yàn)13智囊經(jīng)驗(yàn)14智囊經(jīng)驗(yàn)15智囊經(jīng)驗(yàn)16智囊經(jīng)驗(yàn)完全連鎖與不完全連鎖17智囊經(jīng)驗(yàn)18智囊經(jīng)驗(yàn)19智囊經(jīng)驗(yàn)20智囊經(jīng)驗(yàn)21智囊經(jīng)驗(yàn)二、交叉與交（互）換 交叉：1909年Janssens首先觀察到減數(shù)分裂同源染色體部分區(qū)域的交叉。 互換：Morgan 設(shè)想交叉的區(qū)域

2、應(yīng)該是染色體互換的區(qū)域，因此表現(xiàn)為不完全連鎖（如上例的11%重組合）。 完全連鎖：雄果蠅和雌家蠶 22智囊經(jīng)驗(yàn)23智囊經(jīng)驗(yàn)幾個(gè)概念： 1、重組與交換：重組是指基因的重新組合；交換是指染色體片段的交換。 2、單交換和雙交換：?jiǎn)谓粨Q是指在考察區(qū)域內(nèi)發(fā)生了一次交換，同理雙交換是指發(fā)生了兩次交換。24智囊經(jīng)驗(yàn)25智囊經(jīng)驗(yàn)26智囊經(jīng)驗(yàn)27智囊經(jīng)驗(yàn)28智囊經(jīng)驗(yàn)29智囊經(jīng)驗(yàn)30智囊經(jīng)驗(yàn)31智囊經(jīng)驗(yàn)32智囊經(jīng)驗(yàn)33智囊經(jīng)驗(yàn)第二節(jié) 重組率及測(cè)定 34智囊經(jīng)驗(yàn)35智囊經(jīng)驗(yàn)交換值的測(cè)定36智囊經(jīng)驗(yàn)37智囊經(jīng)驗(yàn)38智囊經(jīng)驗(yàn)交換值與連鎖強(qiáng)度的關(guān)系39智囊經(jīng)驗(yàn)影響交換值的因子40智囊經(jīng)驗(yàn)第三節(jié) 基因定位與連鎖遺傳圖 41

3、智囊經(jīng)驗(yàn)基因定位42智囊經(jīng)驗(yàn)兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)43智囊經(jīng)驗(yàn)44智囊經(jīng)驗(yàn)45智囊經(jīng)驗(yàn)46智囊經(jīng)驗(yàn)47智囊經(jīng)驗(yàn)48智囊經(jīng)驗(yàn)三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)49智囊經(jīng)驗(yàn)50智囊經(jīng)驗(yàn)51智囊經(jīng)驗(yàn)52智囊經(jīng)驗(yàn)53智囊經(jīng)驗(yàn)54智囊經(jīng)驗(yàn)果蠅三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)55智囊經(jīng)驗(yàn)果蠅三點(diǎn)測(cè)交作圖： 例：果蠅Y染色體上有 y黃身，Y灰身；ct截翅，Ct正常翅；ec棘眼，Ec正常眼。 雜交：Y Ct Ec/y ct ec() x y ct ec/Y() 子代：y ct ec 1071 Y Ct Ec 1080 Y ct ec 66 y Ct Ec 78 Y Ct ec 6 y Ct ec 282 Y ct Ec 293 y ct Ec 4 56智囊經(jīng)驗(yàn)例如：y+

4、w+ ec+/y w ec可產(chǎn)生8種配子，這8種配子來源于非交換、單交換及雙交換。57智囊經(jīng)驗(yàn)58智囊經(jīng)驗(yàn)分析： 歸類：把一次交換產(chǎn)生的配子（表型）歸為一類，填入表中： 重組 類型 數(shù)目 占總數(shù)% yec ecct yct y ct ec 1071 74.68 Y Ct Ec 1080 Y ct ec 66 5.00 y Ct Ec 78 y Ct ec 282 19.97 Y ct Ec 293 Y Ct ec 4 0.35 y ct Ec 6 59智囊經(jīng)驗(yàn)確定基因順序：根據(jù)雙交換類型的特點(diǎn)，我們知道這3個(gè)基因的順序?yàn)閥ecct。 統(tǒng)計(jì)各類型的數(shù)據(jù), 計(jì)算重組值： yec: 5.00%+0.

5、35%=5.35% ecct: 19.97%+0.35%=20.32% yct: 5.00%+19.97=24.97% 圖距： y 5.35 ec 20.32 ct 24.9760智囊經(jīng)驗(yàn)問題：24.975.35+20.32 原因：雙交換引起 校正： 5.35+20.32=24.97+2 x 0.35=25.67 y 5.35 ec 20.32 ct 25.67 61智囊經(jīng)驗(yàn)雙交換的特點(diǎn)： 雙交換的比率最低：如果3個(gè)基因是自由組合的，則8種配子的比率為1：1：1：1：1：1：1：1，如果是連鎖的，則非交換單交換雙交換。 雙交換的結(jié)果是3個(gè)基因中只有中間的基因位置發(fā)生改變，另兩個(gè)基因位置不變。

6、重組值與交換值的區(qū)別：發(fā)生雙交換后，頭尾兩個(gè)基因間發(fā)生了兩次交換，但兩基因沒有重組。理論上說，染色體圖距應(yīng)由交換值表示，但我們能觀察到的只有表型（基因）的重組。 62智囊經(jīng)驗(yàn)63智囊經(jīng)驗(yàn)64智囊經(jīng)驗(yàn)干擾與符合65智囊經(jīng)驗(yàn)66智囊經(jīng)驗(yàn)干涉（擾）和并發(fā)系數(shù)（率） 干涉：發(fā)生一次單交換后會(huì)影響臨近發(fā)生另一次單交換，稱干涉?？煞譃檎缮婧拓?fù)干涉。真核生物一般為正干涉，原核生物為負(fù)干涉。 干涉的大小用并發(fā)系數(shù)（C）表示： 觀察到的雙交換頻率 并發(fā)系數(shù) C= 兩個(gè)單交換的乘積 干涉 I=1-并發(fā)系數(shù) 上例：C=0.35%/(5.35% x 20.32%)=0.3211 I=1-0.3211=0.6789(

7、67.89%)67智囊經(jīng)驗(yàn)連鎖遺傳圖68智囊經(jīng)驗(yàn)連鎖遺傳圖69智囊經(jīng)驗(yàn)連鎖群：彼此連鎖，具有一起往下傳遞的趨勢(shì)的許多基因，構(gòu)成一個(gè)連鎖群。 某種生物的連鎖群的數(shù)目等于該生物的染色體對(duì)數(shù)。70智囊經(jīng)驗(yàn)重組頻率(值）： 重組合 Rf= X 100% 親組合+重組合 染色體圖距： 兩個(gè)基因在染色體上的相對(duì)距離。1%的重組值定義為1個(gè)圖距單位（map unit, mu)。 也有人將1個(gè)圖距單位稱為1個(gè)厘摩（centi Morgan, cM) 。71智囊經(jīng)驗(yàn)果蠅的4個(gè)連鎖群72智囊經(jīng)驗(yàn)73智囊經(jīng)驗(yàn)74智囊經(jīng)驗(yàn)第三節(jié) 真菌的遺傳分析75智囊經(jīng)驗(yàn)真菌類的遺傳分析-四分子分析順序四分子分析非順序四分子分析:

8、著絲粒作圖重組作圖重組作圖四分子分析76智囊經(jīng)驗(yàn)一、脈孢霉(紅色面包霉)的生活史77智囊經(jīng)驗(yàn)78智囊經(jīng)驗(yàn)無性孢子分生孢子有性孢子子囊孢子79智囊經(jīng)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)： 單倍體生物 生活史簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)快，易培養(yǎng) 具有有性生殖過程 一次減數(shù)分裂的產(chǎn)物在一個(gè)子囊內(nèi)，易分析80智囊經(jīng)驗(yàn) 紅色面包霉的特點(diǎn)生活史簡(jiǎn)單，易于繁殖、培養(yǎng)、管理；子囊孢子是單倍體，表型直接反映基因型,可直接觀察基因表現(xiàn)，無需測(cè)交；一次只分析一個(gè)減數(shù)分裂產(chǎn)物, 可獲得并分析單次減數(shù)分裂的結(jié)果；可進(jìn)行有性生殖，染色體結(jié)構(gòu)和功能類似于高等生物。81智囊經(jīng)驗(yàn)82智囊經(jīng)驗(yàn)粗糙鏈孢霉的生活史83智囊經(jīng)驗(yàn)84智囊經(jīng)驗(yàn)二、順序四分子分析 85智囊經(jīng)驗(yàn)單倍體營(yíng)

9、養(yǎng)體在營(yíng)養(yǎng)或生長(zhǎng)環(huán)境不利時(shí)，轉(zhuǎn)入有性生殖。菌絲產(chǎn)生的單倍體分生孢子與另一個(gè)菌絲的原子囊果中的單倍體子囊孢子雜交。形成2倍體的雜合體，該2倍體經(jīng)過第一次減數(shù)分裂，獲得一個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有4個(gè)單倍體的產(chǎn)物，4個(gè)單倍體產(chǎn)物呈直線排列，稱為：四分子由于脈孢霉一次減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物被包裹在窄窄的子囊內(nèi)，稱為四分子，對(duì)其分析稱四分子分析（tetrad analysis）四分子在子囊中的排列順序取決于減數(shù)分裂時(shí)著絲粒的取向，因此可以將著絲?？醋饕粋€(gè)“基因”，以它作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，將基因與它比較，分析各基因間的順序與距離，該方法也稱著絲粒作圖。 86智囊經(jīng)驗(yàn)Photomicrograph showing segregat

10、ion of dark and light ascospores in Neurospora.87智囊經(jīng)驗(yàn)四分子分析的優(yōu)越性：1、可把著絲粒看作一個(gè)座位2、子囊孢子的對(duì)稱性，證明減數(shù)分裂是一個(gè)交互過程。3、可以檢驗(yàn)染色單體的交換是否有干涉，還可用于基因轉(zhuǎn)變的研究。4、證明雙交換可以包括4線中的兩線、3線或4線。88智囊經(jīng)驗(yàn)三、著絲點(diǎn)作圖（centromere mapping)： 利用四分子分析法，測(cè)定基因與著絲粒間的距離。89智囊經(jīng)驗(yàn)(1)、第一次分裂分離與第二次分裂分離90智囊經(jīng)驗(yàn)M1: 第一次分裂分離 著絲粒與標(biāo)記基因的分離時(shí)期在第一次減數(shù)分裂時(shí)期M2：第二次分裂分離 著絲粒與標(biāo)記基因的分

11、離時(shí)期在第二次減數(shù)分裂時(shí)期91智囊經(jīng)驗(yàn)92智囊經(jīng)驗(yàn)93智囊經(jīng)驗(yàn)94智囊經(jīng)驗(yàn)95智囊經(jīng)驗(yàn)96智囊經(jīng)驗(yàn)97智囊經(jīng)驗(yàn)98智囊經(jīng)驗(yàn)99智囊經(jīng)驗(yàn)100智囊經(jīng)驗(yàn)(3)、著絲點(diǎn)作圖的計(jì)算101智囊經(jīng)驗(yàn)著絲粒作圖與基因重組 交換的子囊孢子數(shù) 著絲粒距離= 總孢子數(shù) 交換型子囊數(shù) = x 1/2 總子囊數(shù) M2 = x 1/2 M1 + M2 102智囊經(jīng)驗(yàn)例：紅色面包霉的連鎖與交換紅色面包霉有一個(gè)與賴氨酸合成有關(guān)的基因(lys)：野生型能夠合成賴氨酸，記為lys+，能在基本培養(yǎng)基(不含賴氨酸)上正常生長(zhǎng)，成熟子囊孢子呈黑色；突變型不能合成賴氨酸，稱為賴氨酸缺陷型，記為lys-，在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)緩慢，子囊孢子

12、成熟較遲，呈灰色。用不同接合型的lys+和lys-雜交，可預(yù)期八個(gè)孢子中l(wèi)ys+和lys-呈4:4的比例，事實(shí)也是如此。在對(duì)子囊進(jìn)行鏡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)孢子中l(wèi)ys+和lys-有六種排列方式，即我們教材p80表3-7所示的六種排列方式。103智囊經(jīng)驗(yàn)粗糙脈孢菌+X-雜交子代子囊類型(1)(2)(3)(4)(5)(6)子囊類型+-+-+-+-+-+-+-子囊型105129951016分裂類型M1M1M2M2M2M2未交換型交換型104智囊經(jīng)驗(yàn)著絲點(diǎn)距離與著絲點(diǎn)作圖將著絲點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)基因位點(diǎn)看待，計(jì)算基因位點(diǎn)與著絲點(diǎn)間的交換值，估計(jì)基因與著絲點(diǎn)間的遺傳距離，稱為著絲點(diǎn)距離。每個(gè)交換型子囊中，基因位點(diǎn)與著絲粒間

13、發(fā)生一次交換，其中半數(shù)孢子是重組型(重組型配子)。因此，交換值（重組率RF）的計(jì)算公式為：M1/2RF= 100% M+MRF 0-lys= (9+5+10+16) 1/2 / (105+129+ 9+5+10+16) 100%=7.3%即著絲粒與 lys 間的距離為7.3cM。105智囊經(jīng)驗(yàn)著絲粒距離=如：將兩種菌株進(jìn)行雜交lys+ lys，得如下結(jié)果子囊類型子囊數(shù)分裂類型（1） （2） （3） （4） （5） （6）105 129 9 5 10 16MIMIMIIMIIMIIMII非交換型 交換型106智囊經(jīng)驗(yàn)107智囊經(jīng)驗(yàn)Lys 基因與著絲粒之間的距離是7.3cM。108智囊經(jīng)驗(yàn)(4)交

14、換型與非交換型109智囊經(jīng)驗(yàn)六種子囊孢子排列方式110智囊經(jīng)驗(yàn)六種子囊孢子排列方式111智囊經(jīng)驗(yàn)第一次分裂分離與第二次分裂分離(1-2)兩種排列方式：野生型lys+和突變型lys-在 M1彼此分離，稱第一次分裂分離(first division segregation)。著絲粒和lys基因位點(diǎn)間不發(fā)生非姊妹染色單體交換，因此這兩種子囊類型就是非交換型子囊。112智囊經(jīng)驗(yàn)(3-6)四種排列方式：第一分裂產(chǎn)物中野生型與突變型未發(fā)生分離，野生型和突變型 M2發(fā)生分離，稱第二次分裂分離(second division segregation)。著絲粒與基因位點(diǎn)間發(fā)生非姊妹染色單體交換，因此這四種子囊均

15、為交換型子囊。113智囊經(jīng)驗(yàn)非交換型、交換型子囊的形成114智囊經(jīng)驗(yàn)四、兩個(gè)連鎖基因的作圖115智囊經(jīng)驗(yàn)親二型（PD）、非親二型（NPD）、四型（T） PD：四個(gè)孢子中只有兩種基因型，且分別與兩親本相同，基因間沒有重組。 NPD：四個(gè)孢子中只有兩種基因型，且分別與兩親本不同，是由基因重組產(chǎn)生的。 T：四個(gè)孢子中只有四種基因型，兩種分別與兩親本相同（沒有重組），另兩種分別與兩親本不同（重組）。 116智囊經(jīng)驗(yàn)117智囊經(jīng)驗(yàn)兩對(duì)基因雜交，如不考慮孢子排列，只考慮性狀組合時(shí)，子囊可以分為3種四分子類型。親二型(parental ditype , PD)，有兩種基因型，并與 親代相同。包括子囊型和。非

16、親二型(non-parental ditype ,NPD)，有兩種基因型 都跟親代不同，是重組型。包括子囊型和。四型（tetratype, T），有四種基因型，2種與親代相 同，2種重組型，包括子囊型、和。下圖是從染色體交換和重組來理解各類子囊的形成原因。118智囊經(jīng)驗(yàn)交換類型染色體圖象重組四分子類型子囊型無交換四 線雙交換單交換0%100%50% an an an a , a , n , n(PD), , na , na(NPD) , a , n , na(T)119智囊經(jīng)驗(yàn)交換類型染色體圖象重組四分子類型子囊型二 線雙交換單交換四 線多交換50%0%100% an a , na , , n

17、(T)a , n, a , n(PD), na , , na(NPD) an an 120智囊經(jīng)驗(yàn)Neurospora crassa雜交結(jié)果 5 1 90 5 90 1808實(shí)得子囊 數(shù) TNPD PD T TNPD PD四分子類 別分離發(fā)生時(shí)期四分子基因型次 序 子囊型+ a+ an +n + + +n an a+ + an +n a+ an a+ +n + an + an + +n a+ +n a+ +n a+ an +MIMIMIMIMIMIIMIIMIMIIMIIMIIMIIMIIMII121智囊經(jīng)驗(yàn) an , na , a , n( T )50%三線雙交換資料分析：計(jì)算nic與著絲粒

18、之間的重組率：122智囊經(jīng)驗(yàn)2. 計(jì)算ade與著絲粒之間的重組率：3. 判斷 nic、ade 基因是獨(dú)立分配還是連鎖。如果兩個(gè)基因是自由組合的話，則PDNPD =11而實(shí)驗(yàn)結(jié)果PD=808+90=898，NPD=1+1=2，PD遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NPD。說明這兩個(gè)基因是相互連鎖的。123智囊經(jīng)驗(yàn)5.059.30nicadenicade5.059.30哪一種排列正確呢？124智囊經(jīng)驗(yàn)如果我們把資料用另一種方式排列，得下表：按照分離時(shí)期排列nic / /ade 子囊數(shù)MIMIMIIMIIMIMIIMIMII(808+1) 809(90)90(5)5(90+5+1)961000RF(nic)=5.05%RF(

19、ade)=9.30%125智囊經(jīng)驗(yàn)若n和a各自獨(dú)立的與著絲粒發(fā)生交換的話，則MII的子囊數(shù)應(yīng)為9.30%5.05%1.841事實(shí)上：交換發(fā)生在著絲粒與ade間，n是MI,a是MII的子囊有90個(gè)。交換發(fā)生在著絲粒與n間，n是MII ，a是MI的子囊只有5個(gè)。比例相差懸殊，所以這兩個(gè)基因處在著絲粒的同一側(cè)。另從上表可見，在n與著絲粒發(fā)生交換時(shí)，a基因也一道與著絲粒發(fā)生了交換。即n是MII ，a也是MII共計(jì)96（=90+1+5)個(gè)子囊。同一交換使/n出現(xiàn)MII型分離，也使/a出現(xiàn)MII型分離，101次中有96次，證明n,a在著絲粒的同一側(cè)。126智囊經(jīng)驗(yàn)著絲粒nicade5.055.210.25

20、 an a n a n 127智囊經(jīng)驗(yàn)被低估的重組值從下表的分析可以將a間的重組值得到校正子囊型每一子囊被計(jì)算為重組子的染色單體數(shù)子囊數(shù)在所有子囊中被計(jì)算為重組子的染色單體數(shù) n na a n na a234567 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總數(shù) 202 208 372128智囊經(jīng)驗(yàn)被低估的重組值129智囊經(jīng)驗(yàn)兩連鎖基因的作圖（二） 雜交實(shí)驗(yàn) P n + X + a (n) (n) + n + a (2n) 減數(shù)分裂 36種不同組合 7

21、種不同類型子囊型130智囊經(jīng)驗(yàn) 粗糙脈孢菌 n + x + a 雜交結(jié)果子囊型（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）四分子基因型順序+ a+ an +n + + +n an a+ + an +n a+ an a+ +n + + an + + an + +n a+ +n a+ +n a+ an +分離發(fā)生時(shí)期M1 M1M1 M1M1 M2M2 M1M2 M2M2 M2M2 M2四分子類 型PDNPDTTPDNPDT實(shí) 得子囊數(shù)80819059015131智囊經(jīng)驗(yàn)2 計(jì)算著絲粒距離 nic-.M2/(M1+M2) X1/2X100% =(5+90+1+5)/1000X100%X1/2 =5.0

22、5% ade-.M2/(M1+M2) X1/2 X100% =(90+90+1+5)/1000X1/2 X100%=9.30% 兩基因可能的位置關(guān)系： 三種：自由組合 連鎖：著絲粒兩側(cè) 著絲粒同側(cè)132智囊經(jīng)驗(yàn)例：n + x + a雜交 n：煙酸依賴型，a：腺嘌呤依賴型133智囊經(jīng)驗(yàn) M2 5+90+1+5 n = x = = 5.05 M1 + M2 1000 x 2 M1 90 + 90 + 1+ 5 a = x = = 9.3 M1 + M2 1000 x 2 NPD+1/2 T (1+1)+1/2(90+5+5) a b = = =5.2 NPD + PD + T 1000 134智囊

23、經(jīng)驗(yàn) 5.05 N 5.2 A 9.3 ? 校正：a的重組應(yīng)為子囊型2、4、7分別有兩次交換，子囊型6有三次，子囊型3、5各一次。但在計(jì)算時(shí)，只計(jì)算了子囊型3、5、6、7各一次。因此校正因子為： 2 x 1 +2 x 5+2 x 1+5 19 = =0.95 1000 x 2 2000 9.30+0.95=5.05+5.2=10.25135智囊經(jīng)驗(yàn)136智囊經(jīng)驗(yàn)分型與連鎖關(guān)系的判斷親二型 (PD):P82非親二型(NPD): 四 型(T):連鎖判斷：自由組合 連鎖 結(jié)果 NPD/PD=1 NPD/PD1 2/898結(jié)果表明：nic 與 ade 連鎖 137智囊經(jīng)驗(yàn)4 兩個(gè)連鎖基因位置的判斷（同

24、臂或不同臂）（1）利用連鎖基因都處于MII時(shí)，PD 和NPD四分子類型 頻率判斷138智囊經(jīng)驗(yàn)（2）比較n和a分別為MI和MII時(shí)的子囊數(shù)進(jìn)行判斷+/n +/a M1 M1 809M1 M2 90 M2 M1 5M2 M2 96如果兩基各在一側(cè)：M2(a)/M2(n)2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：M1M2/M2M1= 90/5 =18(倍)與實(shí)驗(yàn)不符，說明兩基因在同側(cè)。5 作圖： nic ade0 5.05 10.25139智囊經(jīng)驗(yàn)子囊型 每一子囊被計(jì)算為重 組子的染色單體數(shù) .n na .a子囊型在所有子囊中被計(jì)算為重組子的染色單體數(shù) .n na .a2345670 4 00 2 22 2 02 0 22

25、4 22 2 219059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10 總數(shù) 202 208 372202+208-372 = 38 38/ 4000=0.95% 9.3+0.95=10. 25140智囊經(jīng)驗(yàn)兩個(gè)連鎖基因的作圖（三）粗糙鏈孢酶有兩個(gè)突變型：煙酸依賴型(nic)-需在培養(yǎng)基中添加煙酸才能生長(zhǎng)腺嘌呤依賴型(ade)-需在培養(yǎng)基中添加腺嘌呤才能生長(zhǎng) nic+ +ade,必有6 6=36種不同的子囊型，但若把著絲粒在減數(shù)分裂中的隨機(jī)趨向造成的不同歸為一類，可歸納為7種基本子囊型（見P82表3-8） 如只考慮性狀組合，不考慮孢子

26、排列順序，還可把子囊分為3種類型：141智囊經(jīng)驗(yàn)子囊型四分子基因型次序+ ade+ adenic +nic + + + + +nic adenic ade+ + adenic +nic ade+ adenic ade+ +nic + adenic + adenic + +nic ade+ +nic ade+ +nic ade+ adenic +分離發(fā)生的時(shí)期MMM MMMMMMMMMMM 四分子類別PDNPDTTPDNPDT實(shí)得子囊數(shù)808190590151、親二型（parental ditype PD)，2種基因型，都為親型，包括和2、非親二型（non-parental ditype，NPD

27、)：2種基因型，都為重組型，包括和。3、四型（tetratype,T)：4種基因型，2親本2重組，包括、和142智囊經(jīng)驗(yàn)1、判斷nic和ade是獨(dú)立分配還是連鎖： 若獨(dú)立分配，則PD：NPD=1或1 若連鎖，則PD：NPD 1 實(shí)際上： PD：NPD1，所以兩基因連鎖。2、計(jì)算著絲粒和兩基因間的RF： RF（0-nic)=(M1/2) / (M+M) 100%=1/2 (5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;圖距=5.05cM RF（0-ade)=(M1/2) / (M+M) 100%=1/2 (90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;圖距=9.3cM根據(jù)RF值可知兩

28、基因在染色體上有兩種可能排列方式： nic ade nic ade 5.05 9.3 5.05 9.3 143智囊經(jīng)驗(yàn)3、判定兩基因在染色體的同臂還是異臂上：估算兩基因的RF值： RF（nic-ade)=重組型/（親本型+重組型） 100%=（1/2T+NPD）/（T+PD+NPD） 100%= 1/2（90+5+5）+（1+1）/1000 100%=5.2%，圖距=5.2cM 0 nic ade 5.05 5.2 10.25144智囊經(jīng)驗(yàn)利用兩連鎖都處在M時(shí)的PD和NPD四分子類型出現(xiàn)的頻率來判斷它們處在同臂還是異臂上： 類型同一染色體上標(biāo)記基因交換產(chǎn)物在異臂上在同臂上PDMM + a n

29、+兩線雙交換 + a n +單交換+ an + an +MMNPD + a n + + a n + + + n a + + n a145智囊經(jīng)驗(yàn)若兩連鎖基因在異臂上，則PD與NPD都由雙交換形成且機(jī)會(huì)相等，所以PD=NPD。但事實(shí)上PDNPD故此情況不可能 nic和ade在同臂上 已知RF（0-nic)+ RF（nic-ade)=5.05%+ 5.2% RF（0-ade)=9.3% 即RF（0-nic)+ RF（nic-ade) RF（0-ade)原因：著絲粒和ade間發(fā)生過雙交換，但在計(jì)算 RF（0-ade)時(shí)卻沒有計(jì)算在內(nèi)，而在計(jì)算RF（0-nic)和 RF（nic-ade)時(shí)都各計(jì)算一次

30、。146智囊經(jīng)驗(yàn)校正著絲粒與 ade間的重組值子囊型每一子囊被計(jì)算為重組子的染色單體數(shù)子囊數(shù)在所有子囊中被計(jì)算為重組子的染色單體數(shù) o-n n-a o-a o-n n-a o-a234567總數(shù) 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 372147智囊經(jīng)驗(yàn)由上表可以看出202+208 372，低估的重組值= （202+208-372）/4000 100%=0.95%RF（0-nic)+ RF（nic-ade) = RF（0-ade)

31、+0.95%=9.3% +0.95%=10.25%148智囊經(jīng)驗(yàn)五、非順序四分子的遺傳分析149智囊經(jīng)驗(yàn)非順序四分子的遺傳分析AB ab 雜交時(shí)，無論有無連鎖，只產(chǎn)生3種可能的無序四分子。ABABababaBaBAbAbabaBAbABPD NPD T150智囊經(jīng)驗(yàn)RF=0.5A ,B基因不連鎖RF0.5A ,B基因連鎖151智囊經(jīng)驗(yàn)非順序四分子遺傳分析 子囊： PD NPD T AB aB ab AB aB aB ab Ab Ab ab Ab AB RF（重組值）=1/2T+NPD/總子囊數(shù)X100% 重組值可能被低估，可用PD、NPD、T三種子囊的頻率 推導(dǎo)出兩基因間平均每個(gè)減數(shù)分裂的交換

32、數(shù)(m)； m =SCO+2DCO 交換值(X)=1/2m； m = T+6 NPD 交換值(X)=(T+6NPD)X50% 152智囊經(jīng)驗(yàn) 3種無序四分子的形成 a b PD A B NCO a b T A B SCO a b T A B DCO a b NPD A B DCO153智囊經(jīng)驗(yàn)如果假設(shè)雙交換在四條染色單體間隨機(jī)發(fā)生： DCO（4線雙交換）= 4 NPD如果假設(shè)雙交換在三條染色單體間隨機(jī)發(fā)生： DCO（3線雙交換）= 4T=2NPD T=SCO（單交換）+ DCO（3線雙交換） SCO=T-DCO（3線雙交換）=T 2NPD m=SCO+DCO=（T-2NPD）+2（4NPD）

33、=T+6NPD例如：PD=0.56； NPD=0.03；T=0.41 交換值=1/2m=（T+6NPD）X50% 圖距=50（T+6NPD）=50(0.41+6X0.03)=29.5154智囊經(jīng)驗(yàn)第四節(jié) 人類染色體的基因定位 155智囊經(jīng)驗(yàn)一、人類基因定位方法156智囊經(jīng)驗(yàn)(一)家系分析法與基因定位家系分析法(pedigree method)：通過分析、統(tǒng)計(jì)家系中有關(guān)性狀的連鎖情況和重組率而進(jìn)行基因定位的方法。 伴Y遺傳家系中的某一性狀只出現(xiàn)在男性中; 2 X連鎖遺傳 原理：根據(jù)伴性遺傳特點(diǎn) 157智囊經(jīng)驗(yàn)3 外祖父法 (1)前提條件：兩個(gè)連鎖基因位于X染色體上的；母親是兩對(duì)基因的雜合體； 如

34、：紅綠色盲基因a； 蠶豆病(G6PD-)基因：g (2) 外祖父法定位原理 外祖父 母親(雙雜合體) 兒子 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 親組合 重組合 統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算交換值。158智囊經(jīng)驗(yàn)家系分析法家系的連鎖分析首先要從群體中選擇適合的家系，要求被挑選家系中雙親之一或兩個(gè)為雙雜合體，并且注意雙雜合體家系要隨機(jī)抽樣，避免產(chǎn)生偏倚。159智囊經(jīng)驗(yàn)同時(shí)必須剔除下列幾種家系：（1）雙親性狀不能在子代中得到分離的，如GgTtGGTT；（2）家庭中僅

35、有一個(gè)子代的；（3）親本之一的基因型不明或死亡的。160智囊經(jīng)驗(yàn)三代的系譜在三代系譜中較容易確定子代是否發(fā)生基因重組，可直接計(jì)算重組值。例：如圖，設(shè)黑色表示患一種顯性的肌強(qiáng)直功能不全(mytonic dystrophy)；性狀標(biāo)志為唾液分泌類型，由Se和se一對(duì)等位基因所控制， Se為顯性基因。161智囊經(jīng)驗(yàn)圖 肌強(qiáng)直功能不全和唾液分泌類型發(fā)生分離的家庭162智囊經(jīng)驗(yàn)I-1個(gè)體患有肌強(qiáng)直功能不全癥并伴有唾液分泌型的特性；I-2不患此病并為非分泌型。其生育的女兒（II-1）也為肌強(qiáng)直功能不全癥并伴有唾液分泌型，所以她（II-1）的疾病和分泌型性狀的兩個(gè)基因來自父親，說明疾病基因和Se基因在一條染

36、色體上，她的基因型為GSe/gse，為相引相的雙雜合體。第三代的性狀開始分離，有的為分泌型伴疾病，有的不伴病。163智囊經(jīng)驗(yàn)在第三代六個(gè)子代中，III-1個(gè)體為健康者并為分泌型，說明原來疾病基因和Se基因連鎖的染色體與其同源染色體間發(fā)生了交換，因此該個(gè)體為重組體。III-2 III-6均為非重組體。因此重組率為：1/6。164智囊經(jīng)驗(yàn)以人類X連鎖的色盲基因( a )和蠶豆病基因( G6PD )( g )為例說明外祖父法。 若X染色體沒有重組交換，則不論母親是順式還是 反式雜合體，其兒子中的X染色體只有兩種類型。AGagAGag母親兒子或AgaGAgaG正常色盲、蠶豆病蠶豆病色盲165智囊經(jīng)驗(yàn)若

37、母親X染色體的兩個(gè)基因間發(fā)生了交換：外祖父AG母親(雙重雜合子)AGag兒子AGagAgaG（互引相）正常色盲、蠶豆病蠶豆病色盲aGaGAgaGAgagAGAgAgaGAgaGAGag（互斥相）（互斥相）色盲色盲正常正常蠶豆病蠶豆病色盲、蠶豆病色盲、蠶豆病166智囊經(jīng)驗(yàn)根據(jù)外祖父的表型確定作為母親的雙重雜合體的連鎖相（反式或順式），然后判斷其兒子中的各種表型中哪種屬于重組型，統(tǒng)計(jì)其重組體多占的比例，就可計(jì)算兩個(gè)基因間的重組率。RF(a-g)=5%=5cM家系分析法在原則上也可用于常染色體上的基因定位。167智囊經(jīng)驗(yàn)(二)體細(xì)胞雜交定位法克隆分布板法 1) 人鼠細(xì)胞融合培養(yǎng) 2) 雜種細(xì)胞篩選

38、3) 各種雜種細(xì)胞系 4) 生化分析和細(xì)胞學(xué)觀察 5) 觀察,比較分析、定位168智囊經(jīng)驗(yàn)體細(xì)胞是生物體除生殖細(xì)胞外的所有細(xì)胞。細(xì)胞雜交又稱細(xì)胞融合（cell fusion），是將來源不同的兩種細(xì)胞融合成一個(gè)新細(xì)胞。大多數(shù)體細(xì)胞雜交是用人的細(xì)胞與小鼠、大鼠或倉鼠的體細(xì)胞進(jìn)行雜交。這種新產(chǎn)生的融合細(xì)胞稱為雜種細(xì)胞（hybrid cell)，含有雙親不同的染色體。169智囊經(jīng)驗(yàn)雜種細(xì)胞有一個(gè)重要的特點(diǎn)是在其繁殖傳代過程中出現(xiàn)保留嚙齒類一方染色體而人類染色體則逐漸丟失，最后只剩一條或幾條，其原因至今不明。這種僅保留少數(shù)甚至一條人染色體的雜種細(xì)胞正是進(jìn)行基因連鎖分析和基因定位的有用材料。170智囊經(jīng)驗(yàn)

39、由于人和鼠類細(xì)胞都有各自不同的生化和免疫學(xué)特征，Miller等運(yùn)用體細(xì)胞雜交并結(jié)合雜種細(xì)胞的特征，證明雜種細(xì)胞的存活需要胸苷激酶（TK）。但凡含有人第17號(hào)染色體的雜種細(xì)胞都因有TK活性而存活，反之則死亡。從而推斷TK基因定位于第17號(hào)染色體上（表6.6）。這是首例用細(xì)胞雜交法進(jìn)行的基因定位。由此可見，研究基因定位時(shí)，由于有雜種細(xì)胞這一工具，只需要集中精力于某一條染色體上，就可找到某一基因座位。171智囊經(jīng)驗(yàn)172智囊經(jīng)驗(yàn)173智囊經(jīng)驗(yàn) 雜種細(xì)胞系的染色體和TK活性 細(xì)胞系 人類染色體 TK活性 （1） 5，9，12，21 （2） 3，4，17，21 （3） 5，6，14，17，22 （4）

40、3，4，9，18，22 （5） 1，2，6，7，20 （6） 1，9，17，18，20 174智囊經(jīng)驗(yàn)保留的人體染色體號(hào)數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8雜種細(xì)胞克隆ABC+ + + + - - - -+ + - - + + - -+ - + - + - + -克隆分布法基因定位2 利用染色體異常進(jìn)行基因定位（1）基因劑量效應(yīng)法：（2）染色體缺失定位法采用染色體分帶技術(shù) 人類染色體的標(biāo)準(zhǔn)帶型：臂、區(qū)、帶、亞帶。175智囊經(jīng)驗(yàn) 5 3 1 233441176智囊經(jīng)驗(yàn)(三)、利用染色體異常進(jìn)行基因定位（1）基因劑量效應(yīng)法：（2）染色體缺失定位法采用染色體分帶技術(shù) 人類染色體的標(biāo)準(zhǔn)帶型：臂、區(qū)、帶、亞

41、帶。177智囊經(jīng)驗(yàn)（四）DNA介導(dǎo)的基因定位1 克隆基因定位法 原理：采用已克隆基因的cDNA作探針，與雜種細(xì)胞中人染色體DNA進(jìn)行分子雜交。 保留的人體染色體號(hào)數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8雜種細(xì)胞克隆ABC+ + + + - - - -+ + - - + + - -+ - + - + - + -178智囊經(jīng)驗(yàn)2、 原位分子雜交法基因定位 目的基因DNA 重組DNA* + 早中期染色體 變性 復(fù)性 干燥 放射自顯影179智囊經(jīng)驗(yàn)二、 人類染色體作圖 人類基因組計(jì)劃介紹（二）180智囊經(jīng)驗(yàn) 人類基因組計(jì)劃（HGP）的基本任務(wù)可以用4張圖譜來概括：遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜、基因圖譜。 1、

42、遺傳圖譜 遺傳圖譜也稱遺傳連鎖圖譜，構(gòu)建遺傳圖譜的基本原理是真核生物遺傳過程中會(huì)發(fā)生減數(shù)分裂，此過程中兩條同源染色體要進(jìn)行交換重組，重組百分率可以反映出染色體上兩點(diǎn)之間相對(duì)距離，稱遺傳距離，單位為厘摩爾根（cM）。根據(jù)遺傳距離,可以確定同一染色體上基因間的相互距離,繪制遺傳圖譜.181智囊經(jīng)驗(yàn)遺傳標(biāo)記在基因定位時(shí)的作用。不同基因帶有遺傳標(biāo)記的染色體根據(jù)遺傳標(biāo)記，基因在染色體上的位置被確定。182智囊經(jīng)驗(yàn)2、物理圖譜 基因組太大,必需分散測(cè)序 如果將每個(gè)堿基比作一個(gè)英文字母，以每10 cm書寫60個(gè)字母計(jì)算，人類基因組30億個(gè)堿基其長(zhǎng)度可達(dá)5000千米，相當(dāng)于從北美洲的蒙特利爾橫跨大西洋到達(dá)倫敦，洛杉磯 到達(dá)巴拿馬。以上述標(biāo)準(zhǔn)編寫書籍，可寫成3000本每?jī)?cè)200萬字的著作。183智囊經(jīng)驗(yàn)物理圖譜的基本原理是將每一條染色體敲碎、分段克隆，利用重疊的方法將這些克隆頭尾重疊相連，就可以獲得橫跨和覆蓋整條染色體的克隆群。物理圖以Mb、kb、bp作為圖距。物理圖譜的路標(biāo)：STS(sequence-taged site)序列標(biāo)簽位點(diǎn)， STS在基因組中只出現(xiàn)一次，可定義重疊克隆群中某一特定克隆、對(duì)重疊克隆