性别决定与性连锁遗传.

第三章连锁遗传分析与染色体作图第六节连锁基因的交换和重组连锁遗传现象的发现连锁法则的建立完全连锁与不完全连锁重组频率的测定交换基因定位与染色体作图难点•三点测交第六节连锁基因的交换和重组一、连锁现象的发现(一)、香豌豆(Lathyrusodoratus)两对相对性状杂交试验.•相引（coupling）•相斥（repulsion)互斥相——互引相——组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒组合二：紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒（二）连锁遗传现象杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。相引相(couplingphase)与相斥相(repulsionphase)描述花色两个显性性状连在一起遗传(显)((隐)((显)圆花粉粒(红花(隐)长花粉粒(描述亲本花色花粉粒形状P1紫花(显)长花粉粒(显)两个隐性性状连在一起遗传P2红花(隐)圆花粉粒((隐)一个显性性状与另一个隐性性状P1紫花(显)((隐)一个隐性性状与另一个显性性状P2(隐)(显)相引相相斥相（三）连锁遗传的解释(一).每对相对性状是否符合分离规律？(二).非等位基因间是否符合独立分配规律？(一)、每对相对性状是否符合分离规律？性状F2表现型F2个体数F2分离比例紫花(显)4831+390=5221红花(隐)1338+393=1731长花粉粒(显)4831+393=5224圆花粉粒(隐)1338+390=1728紫花(显)226+95=321红花(隐)97+1=98长花粉粒(显)226+97=323圆花粉粒(隐)95+1=96花色花粉粒形状相引相相斥相花色花粉粒形状3:13:13:13:1(二)、两对相对性状自由组合？测交法：测定杂种F1产生配子的种类和比例赫钦森(C.B.Hutchinson,1922)玉米测交试验籽粒颜色：有色(C)、无色（c）籽粒饱满程度：饱满(Sh)、凹陷(sh)玉米的有色、无色、饱满、和凹陷测交：相引相二、完全连锁与不完全连锁•连锁——•完全连锁——•不完全连锁——•霍尔丹定律(Haldane‘slaw)•连锁群（Linkagegroup）——•连锁群的数目，等于单倍体染色体数果蝇的完全连锁三、重组频率的测定•交换值（crossing-overvalue）•重组值（recombinationvalue）•重组率（recombinationfrequency）公式：重组频率（RF）=重组型数目/亲组型数目+重组型数目=[重组合∕(亲组合＋重组合)]100％•单位:图距单位m.u.（mapunit）或厘摩（centimorgancM）重组值交换值玉米作为遗传学研究材料的优点:玉米为例，互引、互斥，RF值均约等于3%亲组型远高于重组型相引（coupling）•相斥（repulsion)亲组型远高于重组型四、交换同一染色体上的相互连锁的基因为什么会出现一定频率的重组？出现新组合的机制是什么？（一）交叉型假设要点：核心：交叉是交换的结果，而不是交换的原因细胞学上观察到交叉，表明同源染色体的非姐妹染色单体间已发生交换当F1植株减数分裂时，8%的性母细胞在sh-c间形成交叉（可在显微镜下观察到的），意味着交换发生，由于每一个性母细胞发生一次交换，只有50%重组类型，所以，在F1形成的配子中，重组型配子应为8%×50%=4%另外的92%的性母细胞产生的配子全是亲组型，加上发生过交换的性母细胞产生的4%的亲组型配子，亲组型配子共为96%•测交法可用于计算重组率（=重组型配子百分率）（二）连锁交换定律——遗传学第三定律基本内容：P97生物遗传性状发生变异的主流：自由组合，连锁交换（三）影响交换的因素物理因素化学因素生物本身因素如：性别，霍尔丹定律（四）多线交换与最大交换值最大交换值——多线交换是否会改变最大交换值？图3-13对于A-C基因，理论上计算，产生的亲组型和重组型的比值总是1：1，最大交换值不会超过50%双交换特点：1．频率低2.两个基因间若发生双交换，见不到重组体；若中央有另一个基因，则这个基因改变位置，所以，双交换的结果使两侧基因的重组率低于实际交换值a++•+cb•acb•+++•a+b•+c+•ac+•++b两个基因间若发生双交换，见不到重组体；若中央有另一个基因，则这个基因改变位置•所以，双交换的结果使两侧基因的重组率低于实际交换值五、基因定位和染色体作图（一）基因直线排列原理及其相关概念1．基因定位2．染色体图（基因连锁图或遗传图）3．图距“基因的直线排列原理”任何3个距离较近的a、b、c连锁基因，若已分别测得a、b和b、c间的距离，那么a、c的距离，就必然等于前两者距离的差或和例：果蝇，X染色体上3个基因，w白眼、y黄体、bi粗脉翅，测交得知，bi－w5.3cM，w－y1.1cM要确定3个基因的相对排列位置，还需测出bi－y?即，须做3次两点测交（每次包括2个基因在内，分别进行3次测交的方法）（二）三点测交与染色体作图两点测交：要确定3个基因位点在一条染色体上的相对位置时，须进行3次杂交及相应的测交，较繁琐；另一不足是，检查不出双交换三点测交：将3个基因包括在同一次交配中，3杂合体与3隐性个体做测交，一次实验就等于3次“两点试验”（如上述）；而且，能测出双交换结果分析：1．归类2．确定正确的基因顺序3．计算重组值，确定图距4.绘染色体图为什么两侧基因ec－ct的图距不等于ec－cv，cv－ct2个重组值之和？•因为，两侧基因间发生双交换时，测不出重组型，计算ec－ct重组值时没有将双交换计入，使重组值小于实际交换值•所以，ec－ct的实际交换值应该为重组值（可测得的）加2倍双交换值，即18.4%+2×0.15%=18.7%校正后的图距18.7=10.3+8.4符合“基因直线排列原理”三点测交实验的意义在于:•（1）比两点测交方便、准确。一次三点测交相当于3次两点测交实验所获得的结果；•（2）能获得双交换的资料；•（3）证实了基因在染色体上是直线排列的。二．遗传干涉和并发率•并发系数（coefficidenceofcoincidenceorcoincidence）C•干涉或染色体干涉I•一般，双交换频率小于预期值。预期值=两个单交换的乘积•图3-13•例：ec-ct间，预期双交换值10.3%×8.4%=0.865%实际值5+3/5318=0.15%•这是因为，每发生一次单交换都会影响它邻近发生另一次单交换，该现象称干涉（I）或染色体干涉•当C=1，I=0时，表示无干涉•C=0，I=1时，表示存在完全干涉•1C0时表示存在正干涉（positiveinterference）•C1，I0时，表示存在负干涉（negativeinterference）•负干涉仅在微生物中发生基因转变时才出现。•用并发系数（C）表示干涉作用的大小•C=观察到的双交换率/两个单交换乘积（理论值）•交叉干涉（chiasmainterference）II＝1－C•C越大，干涉作用越小，C=1时，I=0，表示无干涉，反之，C=0时，I=1，干涉完全（意味着一个单交换发生后，邻近的另一个单交换就不会发生）•上述C=0.15%/0.86%=0.17I=1－C=0.83，意味着83%的双交换被干涉掉了三．染色单体干涉(1)(2)(3)(4)(1)2-3二线双交换(2)1-4四线双交换(3)1-3三线双交换(4)2-4三线双交换当第一次交换发生后，第二次交换可在任意两条非姊妹染色单体之间进行。情况如(1)、(2)、(3)或(4)。制图函数(mappingfunction)以重组率为自变量，图距为因变量所得到的函数–在这里只需要重组率一个变量，并不需要考虑两基因座之间是否存在双或多交换为什么使用制图函数？–只有在两个基因座距离较近时，才可以使用以RF表示的图距–在中等距离时开始出现双交换，这时图距与RF已不成线性关系–距离更远时，两基因座之间会出现多重交换，这种非线性关系变得更加明显；呈现非连锁状态在后2种情况下，需寻找一个或多个标记（为发现双或多交换而寻找的居间基因）。实际操作起来很困难Haldane制图函数Haldane(霍尔丹)推导的重组率校正函数RF=(1-e-2x)/2x代表交换率，e是自然底数公式表示重组率与图距的关系图距的单位是1%交换率说明纵轴为重组率。横轴为图距，单位为μ=100x平均交换次数越多，基因座之间的距离越远从上图的实线可以看出，不论染色体上的两个基因座相距有多远，其RF值永不会大于50%。当x→∞时e-x→0，这时RF→50%从上图的虚线可以看出，只有在μ值很小时的一个很小区间内，图距才与RF呈线性关系，斜率为1，重组率是加性的。这时的RF可直接用来作为图距交换次数很多时（曲线较大区域），斜率小于1，重组率不再是加性的，RFacRFab+RFbc。必须用制图函数加以校正由RF=(1-e-2x)/2解出x，x=-ln(1-2RF)/2由此得出：MD=-50ln(1–2RF)m.u.不管基因座之间的远近，该公式都是适用的RF=(1-e-2x)/2第八节人类基因组的染色体作图人类遗传图制图工作始于1936年，主要应用系谱分析法。70年代以后新技术的采用使此工作得到进展。90年代的人类基因组计划(humangenomeproject)人类基因组23对染色体，30亿个碱基对，70%单拷贝，30%重复序列人体基因定位在特定染色体上的方法•（一）家系分析法1．Y连锁基因的定位只出现在男性的性状2．X连锁基因的定位隔代交叉遗传的性状，其基因位于X染色体上如果2个性状都表现为隔代交叉遗传，则可以判断2个性状的基因都在X染色体上，但不能确定它们的排列顺序和连锁强度3.外祖父法可用于计算X染色体上基因的重组率，只需知道母亲的基因型（从外祖父的表型得知），如果是双杂合体，根据儿子的性状重组情况，即可计算（二）基因剂量效应法基因和产物之间有一定的数量关系（三）DNA介导的基因定位将DNA重组技术与体细胞杂交技术结合运用，可以提高定位的准确性和效率1.克隆基因定位法克隆基因cDNA探针与杂种细胞内的人染色体DNA顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体2.原位杂交法荧光原位杂交根据下列杂交,试确定位于中间的基因和遗传学图的结构:AaBbCc×aabbccAabbccaaBbCcaabbCcAaBbcc0.360.360.090.09AabbCcaaBbccAaBbCcaabbcc0.040.040.010.01习题1．基因a和b之间的图距是20个单位。在ab/＋＋×ab/ab杂交后代中仅发现18％的重组体，由此推算基因a和b之间的双交换值是。2.什么是三点测交？两点测交？请比较两种方法的特点。