5连锁交换2014

有丝分裂与减数分裂的比较连锁基因的交换和重组连锁基因的交换和重组•孟德尔定律的例外•位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系染色体内重组（intrachromosomalrecombination）染色体间重组（interchromosomalrecombination一、连锁现象的发现•W.Bateson(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。•T.H.Morganetal.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theoryofthegene)。摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)摩尔根等的果蝇遗传试验果蝇(Drosophilamelanogaster)身体颜色与翅长的连锁遗传：–身体：灰色(B)对黑色(b)为显性；–翅长：长翅(V)对残翅(v)为显性。雌果蝇的连锁和交换P灰身长翅×黑身残翅(BBVV)(bbvv)灰身长翅(BbVv)雌F1测交×黑身残翅(bbvv)雄测交后代灰身长翅黑身残翅灰身残翅黑身长翅(BbVv)42%(bbvv)42%(Bbvv)8%(bbVv)8%基因的连锁和互换现象P灰身长翅×黑身残翅(BBVV)(bbvv)×F1测交灰身长翅(BbVv)灰身长翅黑身残翅(BbVv)50%(bbvv)50%雄雌测交后代雄果蝇的连锁遗传黑身残翅(bbvv)灰身长翅果蝇的灰身基因和长翅基因位于同一染色体上，以表示。黑身残翅果蝇的黑身基因和残翅基因位于同一染色体上，以表示。BVbv经过杂交，F1是灰身长翅，其基因型是BbVv()。BVbvPBVbvBV灰身长翅bv黑身残翅×BVbvbvBV灰身长翅×雄bvbv黑身残翅雌BVbvbv配子F1测交配子测交后代BVbvbvbv灰身长翅50%黑身残翅50%F1雌果蝇的位于同一个染色体上的两个基因大都是连锁遗传的，因此生成的两种配子特别多，但也有小部分因为交换而产生两种新的基因组合BV和bvBv和bVF1测交雌BVbvBvbV×bvbv雄bvBVbvBvbVBVbvbvbvBvbvbVbv灰身长翅黑身长翅8%灰身长翅42%黑身残翅42%黑身残翅灰身残翅8%摩尔根等的果蝇遗传试验•结果：–F1形成四种类型的配子；–但比例显然不符合1:1:1:1，且亲本类型配子明显多于重组型配子；–两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。连锁遗传现象的解释连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。•控制果蝇身体颜色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色体上。二、完全连锁和不完全连锁•完全连锁(completelinkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。•不完全连锁(incompletelinkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。交换与不完全连锁的形成•重组合配子的产生是由于：减数分裂前期I同源染色体的非姊妹染色单体间发生了节段互换。(基因论的核心内容)1.同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈线性排列；2.染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基因也随之复制；3.同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体；4.发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子(两种亲本型、两种重组合型/交换型)。5.相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和交换的机会也越大。图5-14交叉及其产物的模式图连锁交换定律•连锁：处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联合在一起的频率大于重新组合的频率。•交换：重组类型的产生是由于配子形成过程中，同源染色体的非姐妹染色单间发生了局部交换的结果。•连锁群(linkagegroup):位于同一染色体上的基因群。–连锁群的数目(=haploidchromatid,n)通常等于单倍体染色体数–Human:22+X+Y三、重组频率（recombinationfrequency,RF）的计算•又称交换值(cross-overvalue)或，重组值，是指重组型配子占总配子的百分率。即：％总配子数重组型配子数交换值100(%)亲本型配子+重组型配子•系谱分析定位法（家系分析法）是通过分析家系中连锁基因的重组来确定同一条染色体上基因的排列顺序以及两个基因之间的遗传距离。•但由于人类的家系相对比较小，世代很长，同时不能像动物那样进行杂交实验，因此这种方法的使用受到了很大的局限，一般较适合X连锁基因的定位，直到60年代后期人们一直都采用这种方法定位。系谱分析定位法（pedigreemethod)1伴Y遗传——家系中的某一性状只出现在男性中;2X连锁遗传：根据伴性遗传特点3外祖父法(1)前提条件：两个连锁基因位于X染色体上的；母亲是两对基因的杂合体；如：红绿色盲基因b；蚕豆病(G6PD-)基因g外祖父法定位原理外祖父母亲(双杂合体)儿子bg/YBG/bgBG/Ybg/YBg/YbG/YbG/YbG/BgbG/YBg/YBG/Ybg/YBg/YBg/bGBg/YbG/YBG/Ybg/Y亲组合重组合统计结果，计算交换值。5%•人类常染色体基因N能导致指甲和髌骨的异常，称为指甲-髌骨综合征(nail-patellasyndrome)。一个有此症的A型血的人和一个正常的O型血的人结婚。生的孩子中有的是A型血的该病患者。假定没有亲缘关系，但都具有这种表型的孩子长大，并且互相通婚。生了孩子。则第二代的这些孩子中间，表型的百分比如下：•有综合征，血型A66%•正常，血型O16%•正常，血型A9%•有综合征，血型O9%•分析数据，解释上述概率的差异。表型分析：亲组合（有综合症A型，正常O型）重组合（有综合症O型，正常A型）有综合症：正常=3：1A型：O型=3：1解释：N对n显性，IA对i显性F1代NnIAi,两基因连锁，产生四种配子：亲组合型配子NIA和ni，重组型配子Ni和nIA连锁频率RF=(重组型配子Ni和nIA)/(亲组合型配子NIA和ni+重组型配子Ni和nIA),NIA型配子=ni型配子=（1-RF）/2Ni型配子=nIA型配子=（RF）/2计算：ni型配子=（1-RF）/2，正常O型=16%=（（1-RF）/2）*（（1-RF）/2），得出RF=0.2=20%从有综合症A型，有综合症O型，正常A型也可计算得出RF，但计算过程稍复杂。NIAniNinIANIA有综合症A型有综合症A型有综合症A型有综合症A型ni有综合症A型正常O型有综合症O型正常A型Ni有综合症A型有综合症O型有综合症O型有综合症A型nIA有综合症A型正常A型有综合症A型正常A型基因定位与染色体作图•基因定位(genemapping/localization/location)：根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。•染色体图（chromaosomemap)：基因连锁图(linkagemap)或遗传图(geneticmap)。根据基因之间的交换值（或重组值），确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的简单线性示意图。•图距：centimorgan,cM,1cM=1%重组值(mapunit)去掉%的数值。基因定位的层次广义的基因定位有三个层次：1.染色体定位(单体、缺体、三体定位法)；2.染色体臂定位(端体分析法)；3.连锁分析(linkageanalysis)。交换值与遗传距离•1.非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；•2.两个连锁基因间交换值的变化范围是[0,50%]，其变化反映基因间的连锁强度、基因间的相对距离；•两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。•3.通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗传距离(geneticdistance)。–通常以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位。–centiMorgan连锁分析的方法基因连锁分析的主要方法：•(一)、两点测交(two-pointtestcross)–通过三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离；每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序。•(二)、三点测交(three-pointtestcross)–一次测验就考虑三对基因的差异，从而通过一次测验获得三对基因间的距离并确定其排列次序。两点测交：三个连锁基因：a,b,c•1.通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考察测交子代的类型与比例。•2.计算三对基因两两间的交换值,估计基因间的遗传距离。a-b：Xb-c：Ya-c：Z（=X+YorX-Y？）两点测交：3.根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。C-Sh:3.6Wx-Sh:20Wx-C:?两点测交：局限性1.工作量大，需要作三次杂交，三次测交；2.不能排除双交换的影响，准确性不够高。–当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验的准确性就不够高。三点测交•将3个基因包括在同一次交配中。例如，用3个基因的杂合体abc/+++与3个基因的隐性纯合体做测交。•一次3点测交=3次2点测交表5-2ecct＋／＋＋cv×ecctcv／Y测交后代的数据三点测交试验举例（果蝇）三点测交结果总结•先只考虑两个基因对间的重组，而把第三个基因对暂时忘掉。三点测交：基因顺序的简单确定•在任何三点测交试验中，在测交后代的8种可能的表型中，个体数最少（甚至完全没有）的两种表型是双交换的产物。根据这一点，不必计算重组值，一眼就能正确无误地判断这三个基因的顺序。•用两种双交换型配子与两种亲本型配子比较：双交换配子与亲本型配子中不同的基因（改变了位置的基因）一定位于中间。三点测交：计算基因间的交换值，绘制连锁遗传图。交换频率ec-cv:10.3%,cv-ct:8.4%,ec-ct:18.4%，双交换：0.15%三点测交：双交换与校正由于双交换实际上在两个区域均发生交换，所以在估算每个区域交换值时，都应加上双交换值，才能够正确地反映实际发生的交换频率。用双倍双交换值来校正。例：交换频率ec-cv:10.3%,cv-ct:8.4%,ec-ct:18.4%双交换：0.15%ec-cv:18.4%+2*0.15%干涉和并发1.理论双交换值–连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何一点均有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换是否会发生相互影响呢？–如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值)应该是两个区域交换频率(交换值)的乘积。2.干涉(interference)：–实际双交换值低于理论双交换值，这是由于两个基因间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换的频率下降。–这种现象称为干涉(interference)，或干扰：一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使实际双交换值不等于理论双交换值。并发系数(coefficientofcoincidence，C)•为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了并发系数的概念。•用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度。•并发系数C=观察到的双交换率/两个单交换率的乘积•交叉干涉（chiasmainterference）II＝1－C•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出现。假设Spock先生的父亲是来自火星的星际飞船“企业号”的船长，他母亲是地球人。火星人有尖耳朵（由等位基因P决定）、无肾上腺（由等位基因A决定）、心脏