第四章连锁遗传规律

第一节性状连锁遗传的表现●性状连锁遗传现象的发现最早是由Bateson等于1906在香豌豆的两对性状杂交试验中首先发现的。●Bateson等的香豌豆实验实验一：P紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒PPLL↓ppllF1紫花、长花粉粒PpLl↓F2紫、长紫、圆红、长红、圆总数P_L_P_llppL_ppll实际个体数483139039313386952按9:3:3:1推算的理论数3910.51303.51303.5434.56952从上图看出，F2代也出现四种表现型，但二种新组合的表现型比理论推算少得多，即象亲本组合的实际数偏多，而重新组合的实际数偏少。实验二：P紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒PPll↓ppLLF1紫花、长花粉粒PpLl↓F2紫、长紫、圆红、长红、圆总数P_L_P_llppL_ppll实际个体数22695971419按9:3:3:1推算的理论数235.878.578.526.2419这二个试验的结果都不能用独立分配规律来解释。●连锁遗传的定义原来为同一亲本所具有的两个状性,F2中常有连系在一起遗传的倾向,称为连锁遗传。（图4-1）●相引相(couplingphase)和相斥相(repulsionphase)○相引相:甲乙二个显性性状连系在一起遗传，甲乙两个隐性性状连系在一起遗传的杂交组合,称相引相。○相斥相:甲显性和乙隐性性状连系在一起遗传,乙显和甲隐连系在一起遗传的杂交组合,称为相斥相。F2虽然也表现4种表型，但不符合9：3：3：1比例，亲本组合的偏多重新组合的偏少。不符合独立分配规律。例果蝇杂交实验：首先获得纯种作亲本♂灰身残翅×黑身长翅♀BBvvbbVV↓♂灰长×黑翅BbVvbbvv↓侧交灰残：黑长=1：1♀灰长×黑长↓侧交灰残黑长黑残灰长41.5%41.5%8.5%8.5%问题1.为什么侧交后代比例是如此？2.为何F1作♂或♀侧交后代不一样？上述的实验结果表明：原来为同一亲本所具有的2个性状，在F2中常常有连在一起遗传的倾向，这种现象即为——连锁遗传。连锁——位于同一Chr上的基因伴同遗传的现象。交换——由于同源Chr相互之间发生交换而使原来在同一Chr上的基因不再伴同遗传的现象。（原核生物中多称为重组）第二节连锁遗传的解释内容：一、性状分解单独分析二、测交计算配子的百分数一、性状分解单独分析对以上的试验，按单位性状的相对差异进行比例计算，看是否受分离规律支配。第一个试验：紫花:红花=(4831+390):(1338+393)=5221:1731≈3:1长花粉:圆=(4831+393):(1338+390)=5224:1728≈3:1第二个试验:紫花:红花=(226+97):(97+1)=321:98≈3:1长花粉:圆花粉=(226+97):(95+1)=323:96≈3:1说明两个单位性状的综合分离不符合独立分配规律，但每个单位性状而言，仍是受分离规律支配的。二、测交计算配子的百分数●独立分配遗传的前提独立分配遗传的前提是F1个体形成的不同配子比例相同。对于2对性状而言，F1产生四种配子，比例为1:1:1:1。如果不是这样，F2就不可能获得原来的理论比例。由此可以推论，在连锁遗传中，F1形成各种的配子不相等。●测交试验○相引相举例：玉米籽粒的颜色和外形遗传P有色、饱满×无色、凹陷CCShSh↓ccshsh测交F1有色、饱满无色、凹陷CcShsh×ccshsh配子CShCshcShcshcsh总数测交子代(F1)CcShshCcshshccShshccshsh有色、饱满有、凹无、饱无色、凹陷实得粒数403214915240358368百分比%48.21.81.848.2计算：测交后代中：亲本组合=(4032+4035)/86368×100%=96.4%重新组合=(149+152)/8368×100%=3.6%结论:F1不同类型配子的比例CSh:Csh:cSh:csh=48.2:1.8:1.8:48.2≠1:1:1:1说明两对非等位基因不是独立分配的,而常常是连系在一起遗传,导致亲本型的配子数偏多,而重新组合偏少。○相斥相P有色、凹陷×无色、饱满CCshsh↓ccShSh测交F1有、饱无、凹CcShsh×ccshsh配子CShCshcShcshcsh总数测交子代(F1)CcShshCcshshccShshccshsh有、饱有、凹无、饱无、凹实得粒数638213792109667243785百分比%1.548.548.51.5亲本组合=(21379+21096)/43785×100%=97.01%重新组合=(638+672)/43785×100%=2.99%结论:F1不同类型配子的比例Csh:CSh:csh:cSh=48.2:1.8:1.8:48.2≠1:1:1:1说明两对非等位基因不是独立分配的,而常常是连系在一起遗传,导致亲本型的配子数偏多,而重新组合偏少。●重组率(percentageofrecombination)重组型的配子百分数称为重重组组率率。当两对基因为连锁遗传时,其重组率总是小于50%。第三节连锁和交换的遗传机理内容：一、完全连锁和不完全连锁二、交换与不完全连锁的形成一、完全连锁和不完全连锁●连锁的本质Bateson发现连锁遗传现象不久，Morgan用果蝇为材料，证明具有连锁关系的基因位于同一染色体上。这一点是很容易理解的，因为生物的基因有成千上万，而染色体只有几十条，所以一条染色体必须荷载许多基因。●完全连锁（completelinkage）F1自交或测交，其后代个体的表现型只表现为亲本组合的类型。完全连锁，后代的表现与一对基因的遗传很近似，即自交结果为3:1分离,测交结果为1:1分离(见图4-1)。完全连锁是罕见的。PABab×ABab↓F1ABCShcshabab×测交ab♂ABab♂abF2♀♀ABABABABABF1ABababABabababababababABABabABab比例1:2:11:1ABabababab3:1图4-1完全连锁遗传的自交后代和测交后代的比较●不完全连锁（incompletelinkage）不完全连锁F1不仅产生亲型配子，也产生重组型配子。上节所举的玉米籽粒颜色和粒形的遗传就是不完全连锁。●问题提出：重组型的配子如何产生的？为什么重组率总是少于50%？二、交换与不完全连锁的形成●交换（crossingover）——不完全连锁的形成（图4-1）小孢子母细胞或大孢子母细胞在减数分裂偶线期染色体进行联会配对，偶线期同源染色体中非姐妹染色单体间出现交换，交换导致同源染色体在双线期分开时，出现交叉（chiasma）现象。交换在非姐妹染色单体的任何位点都可能发生交换（除着丝点外，）只是交换频率上，靠着丝点近以区段低于离着丝点远的区段。正是由于交换而引起同源染色体间非等位基因的重组，打破原有的连锁关系，因而表现为不完全连锁。图4-1交换示意图也就是说，交换是不完全连锁形成的原因。举例：玉米第9对染色体上的Cc和Shsh基因，我们很容易推想，如果非姐妹染色体的交换发生在这二对基因之处，那么产生的配子仍是与亲本的一样，即CSh和csh；如果交换发生在C和sh之间，那么就可以新组合的配子，即Csh和cSh，同时也产生相等数目的亲本型的配子，因为非姐妹染色体不发生交换。（图4-2）●重组率总是少于50%的原因重组率50%的原因也容易理解，即使在100%的孢原母细胞内，一对同源染色体之间的交换都发生在某两对连锁基因相连的区段之内，由于交换只发生在同源染色体相靠近的非姐妹染色体之间，而另外的两条非姐妹单体不发生交换，所以最后产生的重组型配子也只能是配子总数的一半，即50%。但这种情况是很难发生的，甚至不可能。通常是一部分交换发生在连锁基因之内，一部分发图4-2交换与重组型配子形成示意图生在外。前者产生的配，一半是亲本型，一半是重组型，而后者全部是亲本型，所以就整个F1植株来说，重组型配子自然就少于50%。CSh举例：假定在杂种（）的100个孢母细胞内，有7个交换发生在基因之内，csh其他有93个，交换后的情况见表。总配子数亲本型配子重组型配子CShcshCshcSh93个孢母细胞在连锁区段内不发生交换934=372个配子7个孢线细胞在连锁区内发生交换74=28个配子186186777740019319377亲本组合=（193+193）/400×100%=96.5%重新组合=（7+7）/400×100%=3.5%即重组型配子数应该是3.5%,恰好是发生基因之内交换的孢母细胞的百分数一半。第四节交换值及其测定内容：一、交换值的概念及计算公式二、交换值的测定方法一、交换值的概念及计算公式交换值（cross-orervalue），即重组率，是指重组型配子数的百分率。计算公式交换值（%）=重组型的配子数×100%总配子数二、交换值的测定方法●测交法：即用F1与隐性组合体交配，然后将组合的植株数除以总数即得：●自交法：用于去雄较困难的植物，如水稻、小麦、花生、豌豆等。计算步骤：（1）求F2代纯合隐性个体的百分率。（2）以上百分率开方即得隐性配子的百分率。（3）两个显性基因配了的百分率等于隐性配子。（4）1-2X隐性配子百分率得重组配子，即得交换值。△交换值是相对隐定的，所以通常以这个数值表示两个基因在同一染色体的相对距离，这种相对距离称为遗传距离。距离越远，交换值越大，反之则越小。•△根据F2后代不同表现型植株数计算不同配子的比例•●假设二对相对基因F1代配子的比例为•CSh:Csh:cSh:csh=a:b:b:a•↓雌雄配子受精•(aCsh:bCsh:bcSh:acsh)(aCsh:bCsh:bcSh:acsh)•=(aCsh:bCsh:bcSh:acsh)2•=a2CCShSh:┅┅：a2ccshsh•即纯合双隐性ccshsh的个体数所占的比率为a2•那么√a2=a=csh配子的频率•由于配子CSh的频率和csh的频率相等•所以CSh配子的频率=a•那么重组型配子的频率=100%-2a•所以交换值=100%-2a•自交法计算交换值的步骤①求F2代纯合隐性个体的百分率•②以上百分率开方即得隐性配子的百分率•③含两个显性基因配子的百分率等于隐性配子的百分率•④100%-2×隐性配子的百分率得重组配子百分率，即得交换值。••实验一•P紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒•PPLL↓ppll•F1紫花、长花粉粒•PpLl•↓•F2紫、长紫、圆红、长红、圆总数•P_L_P_llppL_ppll•实际个体数483139039313386952•①求F2代纯合隐性个体的百分率•=1338/6952×100%=19.2%•②以上百分率开方即得隐性配子的百分率•=√19.2%=44%•③含两个显性基因配子的百分率等于隐性配子的百分率•④100%-2×隐性配子的百分率得重组配子百分率，即得交换值。•100%-2×44%=12%●交换值在0-50%之间变动.交换值越接近0，连锁强度越大，发生交换的孢母细胞越少。反之，则连锁强度越大，发生交换的孢母细胞越多。●交换值的大小因外界条件和内在条件而会发生变化。如性别、年龄和温度等条件都会影响。但交换值还是相对稳定的。△第五节基因定位与连锁遗传图内容：一、基因定位二、连锁遗传图一、基因定位●定义：是指确定基因在染色体上的位置。确定基因的位置主要是确定基因之间的距离和顺序；它们之间的距离是用交换值来表示的。（图4-3）●连锁遗传图（linkagemap）先准确地估算出交换值，以确定基因在染色体上的相对位置，根据相对位置把基因标志在染色体上，绘制成图，这种图称之。●基因定位的方法○两点测验基本步骤（方法）是首先通过一次杂交和一次用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁；然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。举例：已知玉米子粒的有色（C）对无色（c）为显性，饱满（Sh）对凹陷（sh）为显性，非糯性（Wx）对糯性（wx）为显性。确定这三对基因的相对位置。图4-3玉米形状与基因位置基本思路（技术路线）：第一步：确定CCShSh和ccsh