6真核生物特殊的染色体作图

第六章真核生物特殊的染色体作图第一节真菌类的染色体作图一、两个连锁基因的作图二、三个连锁基因的作图三、红色面包霉的染色体作图第二节有丝分裂分离与重组一、有丝分裂分离二、有丝分裂重组三、姐妹染色单体交换真菌和单细胞水藻中，每一个细胞的减数分裂产物都包含在一个孢囊结构中，从而可以直接通过四分子对减数分裂的产物进行分析，即四分子分析。对无特定排列顺序的四分子的遗传分析称为无序四分子分析；对有特定排列顺序的四分子的遗传分析称为有序四分子分析。有序（线性）排列的四分子比较特殊，存在于子囊菌纲的部分物种中，如红色面包霉。一、两个连锁基因的作图无序四分子分析例：在＋＋×ab的杂交组合的子囊中，若ab连锁，在只考虑单交换和双交换的情况下，产生以下6种类型的交换（多重交换的概率极低）：四分子的基因型可归纳为三种：PD(亲代双型)、NPD(非亲代双型)、TT(四型)其中：NPD的数目低于PD的数目时，就表明有连锁存在。如果根据交换的平均次数来计算遗传图距，则：四种双交换类型随机发生，则双交换类型的频率为：DCO＝4NPD单交换类型的频率等于TT类型的总数减去双交换的一半，即为：SCO＝TT－DCO/2＝TT－2NPDab间交换的平均次数m等于单交换的频率加上2倍双交换频率，即为：m＝SCO＋2DCO＝(TT－2NPD)＋2(4NPD)＝TT＋6NPD转换为遗传图距单位，ab间遗传距离为：图距＝50×(TT＋6NPD)cM（PD、NPD、TT、SCO、DCO均指相应类型的比例，而非具体数目）如果根据重组值来计算遗传图距，则：TT类型中一半孢子为重组型，NPD类型中全部孢子为重组型，则Rf＝TT/2＋NPD则图距＝100×（TT/2＋NPD）＝50（TT＋2NPD）cM将两个图距进行比较，发现后者没有矫正双交换的影响，从而数值偏低。二、三个连锁基因的作图（p110）1、根据三点测验原理，将含2个亲本型和2个重组型且频率最小的TT类型的四分孢子与PD类型的四分孢子比较即可确定3个基因的排列顺序。2、再根据基因顺序判断产生各类型孢子的交换方式，从而计算两基因间的重组值：Rf＝TT/2＋NPD三、红色面包霉的染色体作图（一）、红色面包霉的特点红色面包霉(真菌类)的特点：易于繁殖、培养、管理；可直接观察基因表现，无需测交；可获得、分析单次减数分裂的结果等。红色面包霉减数分裂特点：每次减数分裂结果(四分孢子/子囊孢子)保存在一个子囊中四分子或八分子在子囊中呈直线排列——直列四分子/直列八分子，具有严格的顺序（四分子减数分裂后还要进行一次有丝分裂形成八分子）。红色面包霉的生活周期（二）、四分子分析与着丝点作图四分子分析（tetradanalysis）：指根据一个子囊中四个按严格顺序直线排列的四分子或其有丝分裂产物子囊孢子（如红色面包霉）的表现进行的遗传分析，也称为直列四分子分析。非直列四分子分析（无序四分子分析）：对无严格排列顺序的四分子（如酵母菌）进行遗传分析。着丝点作图（centromeremapping）：如果减数分裂过程中，基因位点与着丝点间不发生非姊妹染色单体间交换，一对等位基因分离产生的两种类型的孢子将分别排列在子囊的两端；如果发生非姊妹染色单体间交换将产生不同的排列方式。可根据子囊中孢子排列方式判断该次减数分裂是否发生交换，并计算基因与着丝点间的交换值；该交换值为基因与着丝点间的交换值，由此可估计基因位点与着丝点间遗传距离，并进行连锁作图，称着丝点作图。（三）、红色面包霉的连锁与交换红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：野生型——能够合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型——不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。用不同接合型的lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例，事实也是如此。在对子囊进行镜检时发现子中lys+和lys-有六种排列方式，即下图所示的六种排列方式：六种子囊孢子排列方式第一次分裂分离与第二次分裂分离(1-2)两种排列方式：野生型lys+和突变型lys-在MI彼此分离，称第一次分裂分离。着丝粒和lys基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是非交换型子囊。(3-6)四种排列方式：第一次分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突变型在MII发生分离，称第二次分裂分离。着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为交换型子囊。非交换型、交换型子囊的形成＋着丝点距离与着丝点作图把着丝点当作一个基因位点看待，可计算其它基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为着丝点距离。每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是交换型（重组型配子）。因此，交换值的计算公式为（未考虑双交换）：同时讨论两个基因时：a、b位于不同染色体：自由组合a、b位于同一染色体的两条臂：a、b分别与着丝粒间发生交换，彼此独立，即：a、b的MⅡ分离方式彼此独立。a、b位于同一染色体臂：a与着丝粒发生交换时b也与着丝粒发生交换；或b与着丝粒发生交换a也与着丝粒发生交换；即a、b常同时出现MⅡ分离方式。解题步骤：①判断a、b是否连锁：PD＞＞NPD→连锁②判断a、b是否位于同一条臂：既有aMⅡ分离、bMⅠ分离的子囊；也有aMⅠ分离、bMⅡ分离的子囊→a、b位于不同染色体臂③判断基因的顺序：aMⅡ分离总与bMⅡ分离连在一起，而bMⅡ分离时aMⅠ分离相对独立→a位于b与着丝粒之间④判断各交换型子囊中交换发生的位置。⑤a-b之间的遗传图距：50×（TT＋6NPD）／总数a与着丝粒之间的距离：100×1/2交换型子囊数／总数⑥作图。基因与着丝粒之间的交换值不超过33.3％，所以基因与着丝粒之间距离较大时要修正。一、有丝分裂分离定义：在体细胞中，处于杂合状态的一对等位基因有丝分裂时偶尔会发生分离。表现：杂合体部分区域出现隐性表型，即单个个体出现表型分离。方式：姐妹染色单体不分离或染色单体丢失。mmmm二、有丝分裂重组定义：体细胞的有丝分裂过程中出现同源染色体的联会，并发生和减数分裂中类似的遗传重组现象。表现：两隐性表型伴同出现的频率高。方式：非姐妹染色单体的片段互换。三、姐妹染色单体交换定义：姐妹染色单体间发生类似减数分裂的交换。表现：不产生新的基因组合。产生：与非同源染色体之间的交换机制类似。