遗传学第6章 真核生物的遗传分析

第六章真核生物的遗传分析基因组：一个物种单倍体的染色体数目及其所携带的全部基因。一、C值悖理C值：一个物种基因组的DNA含量是相对稳定的，通常称为该物种DNA的C值，即单倍体所含DNA量。C值悖理：物种的C值及其进化复杂性之间没有严格的对应关系。第一节真核生物基因组二、N值悖理N值：一个物种基因组的基因数目。N值悖理：生物的基因数目与生物在进化树上的位置不完全相关。三、真核生物基因组DNA序列的复杂度⑴单拷贝序列（非重复序列）⑵中度重复序列⑶高度重复序列第二节真菌类的四分子分析与作图比德尔在红色面包霉的生化研究中取得杰出成果而获诺贝尔奖•粗糙链孢霉，也称红色面包霉。属于子囊菌，具有核结构，属真核生物。特点：个体小、生长迅速、易于培养；可进行无性生殖或有性生殖。•粗糙链孢霉的无性世代是单倍体染色体上各显性或隐性基因均可从表现型上直接表现出来，便于观察和分析。•一次只分析一个减数分裂产物，方法简便。一、顺序四分子的遗传分析无性世代:菌丝体→分生孢子→菌丝体有性世代:四分子：脉孢菌二倍体合子减数分裂形成的4个单倍体子囊孢子,称为四分子。它们以直线方式排列在子囊中,又称为顺序四分子(orderedtetred)。受精同步分裂形成二倍性母细胞减数分裂有子囊壳的子囊有性孢子A型母体核a型母体核粗糙脉胞菌生活史1)减数分裂的4个产物,呈现有规律的排列.2)8个子囊孢子中,两相邻者的基因型一致.1、着丝粒作图以着丝粒作为一个座位，测定某一基因与着丝粒之间的距离，并进行基因在染色体上的位置作图。1)减数分裂的4个产物,呈现有规律的排列.2)8个子囊孢子中,两相邻者的基因型一致.（1）原理如果基因与着丝粒之间发生交换，则该基因与着丝粒分离不同步，在第二次减数分裂时才分开，即第二次减数分裂分离（MⅡ）。如果基因与着丝粒之间没有发生交换，则该基因与着丝粒同步分离，即第一次分裂分离（MⅠ）。(2)方法：以着丝点为位点，估算某一个基因与着丝粒的重组值，进行着丝点作图。£粗糙链孢霉赖氨酸缺陷型lys遗传：基本培养基上正常生长的粗糙链孢霉菌株野生型lys成熟后呈黑色；由于基因突变而产生的一种不能合成赖氨酸的菌株赖氨酸缺陷型lys，其子囊孢子成熟后呈灰色。11lys×lys子囊孢子黑色↓灰色8个子囊孢子按黑色、灰色排列顺序，可有6种方式。非交换型(1)．++++----(2)．----++++交换型(3)．++--++--(4)．--++--++(5)．++----++(6)．--++++--其中：(1)、(2)非交换型；(3)~(6)交换型，都是由于着丝点与+/-等位基因间发生了交换，其交换均发生在同源染色体非姐妹染色单体间，即发生于四线期(粗线期)。1100%2交换型子囊数交换值交换型子囊数非交换型子囊数在交换型子囊中，每发生一个交换后，一个子囊中就有半数孢子发生重组：表6-3粗糙脉孢菌Lys+×Lys-杂交子代子囊类型(1)(2)(3)(4)(5)(6)子囊类型++----+++-+--+-++--+-++-子囊型105129951016分裂类型M1M1M2M2M2M2未交换型交换型二、遗传第三定律1、重组率的测定：•重组率（值）：测交后代中重组型或交换型数目占测交后代总数目的百分率。重组率（RF）=（重组型数目／总数目）×100•交换率（值）：遗传物质局部交换的频率。⑵两个连锁基因的作图Pnic+×+aden++a(2n)减数分裂36种不同组合可归纳为７种基本的子囊型表6-4粗糙脉孢菌n+×+a杂交结果子囊型（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）四分子基因型顺序+a+an+n+++++nana+++an+na+ana++n++an++an+++na++na++na+an+分离发生时期M1M1M1M1M1M2M2M1M2M2M2M2M2M2四分子类型PDNPDTTPDNPDT实得子囊数80819059015说明及分析方法：1、7种基本子囊型中的四个基因型次序是各不一样的，分别由7种不同的交换方式而来。2、分离发生的时期：分别判断每一对基因分离发生的时期（M1或M2），用于计算基因与着丝粒的图距。3、子囊型分类：只考虑两对基因间是否发生了重组，用于计算两对基因间的重组值。⑴亲二型（PD）：两种基因型，与亲代相同。⑵非亲二型（NPD）：两种基因型，与亲代不同。⑶四型（T）：四种基因型，两种与亲代相同，两种为重组型。4连锁关系的判断结论：nic与ade连锁连锁判断：自由组合连锁实际结果PD/NPD＝1PD/NPD＞1898/25重组值的计算6作图：0nicade5.055.259.3≠10.2510.25－9.30=0.95，双交换的结果被遗漏了。子囊型每一子囊被计算为重组子的染色单体数.—nn—a.—a子囊型在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数.—nn—a.—a234567040022220202242222190590150400180180101001800180242101010总数202208372202+208-372=3838/4000=0.95%9.3+0.95=10.256.2.2非顺序四分子遗传分析子囊：PDNPDTABaBabABaBaBabAbAbabAbABRF=1/2T+NPD/总子囊数×100%由于RF无法校正双交换，重组值可能被低估。根据PD、NPD、T三种子囊的频率，可以推导出两基因间平均每次减数分裂的交换数(m)，m×0.5即两基因间的图距。abABabABNCOSCODCO二线PDTABDCO四线abDCO三线PDABabTNPDababDCO三线ABTAB如果假设双交换在四条染色单体间随机发生：DCO(所有双交换)=4NPD其中:DCO（3线双交换)=T（三线）=2NPD而:T（总）=SCO（单交换）+DCO（3线双交换）所以:SCO=T（总）-DCO（3线双交换）=T（总）－2NPD因此:m=SCO+2DCO(所有双交换)=T（总）-2NPD+2（4NPD）=T（总）+6NPD第三节真核生物重组的分子机制一、同源重组(Homologousrecombination)同源重组：DNA同源序列间发生的重组,或称非特异性重组。特点：①同源重组是双链DNA间的反应。②反应中涉及的酶可以用任何一对同源序列作为底物。③存在重组热点。④基因组中重组频率受染色体结构影响。如在异染色质附近，交换受到抑制。⑤两个DNA分子序列同源区越长越有利于重组。二、同源重组的分子模型⑴Holliday模型HollidayR.于1964年提出，适用于原核类和真核类，既说明了同源重组的过程，又解释了基因转变现象。⑵双链断裂起始重组模型重组机制ABabABabABabABabABabABabABabABabABabABABababAbaB正常分离:重组是交互的,两等位基因分离时,呈现2：2或1：1：1：1或1：2：1的分离。第四节基因转变及其分子机制一、异常分离与基因转变1、异常分离:减数分裂是非交互的。两等位基因分离时,呈现3：1或1：3的分离。6-7基因转变(geneconversion)：一个基因转变为它的等位基因的遗传学现象。2、基因转变基因转变往往伴有转变区外基因的重组，但区外基因的重组是正常的交互方式，仍显示正常的2：2(或4：4)分离。⑴染色单体转变：减数分裂的一个产物(一条染色单体)的两条链均发生了基因转变。6：2或2：6。二、基因转变的类型⑵半染色单体转变：基因转变只影响半个染色单体，即一条DNA链。5：3或3：5或3：1：1：3。三、基因转变的分子机制实质是遗传重组过程中留下的局部异源双链区，DNA错配碱基在细胞内的修复系统识别下所发生的一个基因转变为它的等位基因的现象。*不同的切除会产生不同的结果。假设用于g+×g-杂交的两亲本仅有一对碱基之差，如：g+或+是g-或g是则异源双链DNA区应为或如何修复不配对的碱基？两种切除方式基因转变的解释⑴两个杂种分子均未校正,复制后出现异常的4+:4g(或3:1:1:3)的分离。⑵只有一个杂种分子校正为+或g时，修复后出现5：3（或3：5）的分离。⑶两个杂种分子都被校正为+（或g)时，修复后出现6：2（或2：6）的的异常分离。⑷当两个杂种分子都按原来的两个亲本的遗传结构进行修复时，则减数分裂的四个产物恢复成正常的配对状态，子囊孢子呈现正常的4：4分离。