第5章 真菌类染色体作图14

单林娜制作1第5章真菌类染色体作图单林娜制作2第5章真菌类的染色体作图5.1两个连锁基因的作图5.2三个连锁基因的作图5.3红色面包霉染色体着丝粒作图5.4线性四分子分析和无序四分子分析结合使用单林娜制作35.1两个连锁基因的作图无序四分子分析（unorderedtetradanalysis）•酵母Yeast:Saccharomycescerevisiae•单细胞藻类singlecelledalga:衣藻Chlamydomonasreinhardtii，•构巢曲霉以酿酒酵母为例，研究A、B基因是否连锁？如连锁，图距多少？每一个子囊中的8个子囊孢子的排列是杂乱无序的。单林娜制作4单林娜制作5名词•四分子(tetrad)：在真菌和单细胞藻类中，减数分裂的四个产物（子囊孢子），以特定的方式结合在一起，称为四分子。•线性四分子(lineartetrad)：子囊孢子以线性方式排列的四分子。•无序四分子(unorderedtetrad)：子囊孢子无序排列的四分子。•八分子(actad)：减数分裂的四个产物又经一次有丝分裂所生成的八个产物。八分子是双倍的四分子，对它的分析与对四分子的分析是一样的。单林娜制作6无序四分子三种可能的类型ab×a＋b＋孢子aba+ababa+a++++b+b+++b++亲本二型非亲二型四型(parentalditype)(nonparentalditype)(tetratype)PDNPDT单林娜制作7单林娜制作8•对于连锁的两个基因座a和b，它们之间可能存在以下三种情况（图）：1.a、b间无交换(nocrossovers,NCO)。2.一次单交换(asinglecrossover,SCO)。3.存在双交换(doublecrossover,DCO)。4.当然，三次或多次交换也可能出现，但是太少了，可以忽略。单林娜制作9parentalditype(PD)(4parentals)tetratype(T)(2parentals,2recombinants)PD(4parentals)T(2parentals,2recombinants)T(2parentals,2recombinants)Nonparentalditype(NPD)(4recombinants)abab++++abab++++aba++b++aba++b++aba++b++a+a++b+ba)Nocrossoversc)Doublecrossover(2-strand)b)Singlecrossoverd)Doublecrossover(3-strand)e)Doublecrossover(4-strand)单林娜制作10ToP16NPD的期望频率是DCO/4双交换频率为DCO=4NPD四型总频率为T=SCO+2NPD，所以SCO=T–2NPDNCO=1–(SCO+DCO)单林娜制作11•从上图可以求出在a、b基因座之间的单交换和双交换数。1、NPD只存在于双交换中，NPD的期望频率是DCO/4，所以双交换频率为DCO=4NPD2、在双交换中四型频率=2NPD，在单交换中只有四型，四型总频率为SCO+2NPD，所以SCO=T–2NPDBackP10单林娜制作123、不发生交换的频率NCO=1–(SCO+DCO)4、平均交换率m是单交换率加上2倍双交换率（每个双交换含2个单交换）m=SCO+2DCO=(T-2NPD)+2(4NPD)=T+6NPD5、把m转换成图距MDMD=50m=50(T+6NPD)单林娜制作13•例•在ab×++杂交中，各类子囊的频率为：56%PD，41%T和3%NPD。•求基因座之间的图距。•MD=50(T+6NPD)=50[0.41+(6×0.03)]=50×0.59=29.5m.u.单林娜制作14•用重组率估计图距：因NPD子囊全都是重组孢子，T子囊一半是重组孢子，所以•RF=T/2+NPD•=0.205+0.03•=0.235•MD=23.5m.u.•用RF估计图距，低估了6m.u.。这是由于RF无法校正双交换所致。只有在基因座距离较小时方可用RF作为图距。BackP11单林娜制作15•用作图函数求图距：把重组率代入作图函数中，求出图距。•MD=-50ln(1-2RF)=-50×ln0.53•=-50×0.635=31.74m.u.•该结果大于29.5，原因是用作图函数求图距时，考虑了多重交换，使其结果向上偏欹。单林娜制作16染色体交换与四分子类型的关系基因连锁基因不连锁交换类型四分子类型和着丝粒之间的交换四分子类型不交换PD两个染色体均不发生交换1PD:1NPD单交换T一个染色体发生交换T双交换1PD:2T:1NPD二个染色体发生交换1PD:2T:1NPD判断依据：PD＞＞NPD判断依据：PD=NPD单林娜制作17aa+bb+图基因不连锁PD=NPDaba+b+单林娜制作18第5章真菌类的染色体作图5.1两个连锁基因的作图5.2三个连锁基因的作图5.3红色面包霉染色体着丝粒作图5.4线性四分子分析和无序四分子分析结合使用单林娜制作195.2三个连锁基因的作图•例如：用粗糙链孢霉的两个品系杂交：arg++×+pabthi•arg(精氨酸):arginlnerequirement•pab(对氨基苯甲酸)：paraaminobenzoicacidrequirement•thi(硫胺素)：thiaminerequirement•这一杂交产生9种四分子：单林娜制作20单林娜制作21•解：1、为了确定三个基因中每两个之间的重组频率，每两个一组，按可能的组合成三组：arg-pab，arg-thi,pab-thi，然后分别对每一组确定和计算PD、NPD及T等四分子类型的数目。•例如第(3)类四分子，就arg-pab来说属于PD类型；但就arg-thi来说，属于T类型；•又如第(7)类四分子，就arg-pab与pab-thi来说为T，而就arg-thi来说则为NPD。单林娜制作22•2、根据四分子类型的数目，求每两个基因之间的重组频率：•公式R＝（1/2T+NPD）/（T+NPD+PD）X100•Rarg-pab=〔1/2(71)+1〕/191×100=19.1%•Rarg-thi=〔1/2(167)+8〕/191×100=47.9%•Rthi-pab=〔1/2(121)+2〕/191×100=32.7%单林娜制作23•arg-pab:•由上表资料算出的每两个基因之间的PD、NPD及T三种四分子的数目arg-pabarg-thipab-thiPD1191668NPD182T71167121总数191191191重组频率19.147.932.7⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDTPDTTTTPDNPD1454103263621(PD=14+103+2=119T=54+2+6+3+6=71NPD=1)→191单林娜制作24•arg-thi:•thi-pab⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDTTPDTTNPDNPDT1454103263621(PD=14+2=16T=54+103+6+3+1=167NPD=6+2=8)→191⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDPDTTTTTNPDT1454103263621(PD=14+54=68T=103+2+6+3+6+1=121NPD=2)→191单林娜制作25•3、确定基因排列顺序：这里arg-thi重组值最高，这两个基因应相距最远，相对位置应位于两边，而pab处于中间：•arg—pab—thiRarg-pab=19.1Rthi-pab=32.7Rarg-thi=47.9•这是因为在arg-thi基因间有双交换。最简单的校正办法是：19.1+32.7=51.8•这三个基因的遗传图：19.1+32.7≠47.9单林娜制作26第5章真菌类的染色体作图5.1两个连锁基因的作图5.2三个连锁基因的作图5.3红色面包霉染色体着丝粒作图5.4线性四分子分析和无序四分子分析结合使用单林娜制作275.3红色面包霉染色体着丝粒作图•高等生物和单倍体低等生物，均具有连锁和交换现象。•红色面包霉(Neurosporacrassa)属于子囊菌，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。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。单林娜制作285.3.1链孢霉的生活史分生孢子(conidia)交配型（matingtype）子囊果(perithecium)子实体子囊(ascus)子囊孢子(ascospore)单林娜制作29营养菌丝体萌发单倍体子囊孢子AscusAscospore单林娜制作30红色面包霉的遗传（n=7）①.有性生殖过程：•+、-接合型菌丝接合受精􀃎子囊果的子囊菌丝细胞中形成二倍体合子（2n）􀃎减数分裂􀃎形成4个单倍的子囊孢子（四分孢子)􀃎有丝分裂􀃎形成8个子囊孢子、按严格顺序直线排列在子囊内。•（四分子分析：对四分孢子进行遗传分析）②.通过四分子观察，可直接观察其分离比例，检验其有无连锁。单林娜制作31单林娜制作32•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的特点：–每次减数分裂结果(四个分生孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；–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。单林娜制作335.3.2线性四分子分析与着丝粒作图•四分子在子囊中的排列顺序取决于减数分裂时着丝粒的取向，因此可以将着丝粒看作一个“基因”，以它作为标准点，将基因与它比较，分析各基因间的顺序与距离，该方法也称着丝粒作图。•原养型（prototroph）•营养缺陷型（auxotroph）单林娜制作34方法以着丝点为位点，估算某一个基因与着丝粒的重组值，进行着丝粒作图。红色面包霉赖氨酸缺陷型lys―遗传：基本培养基上正常生长的红色面包霉菌株——野生型lys+或+，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-或−，其子囊孢子成熟后呈灰色。5.3.2线性四分子分析与着丝粒作图单林娜制作35（一）线性四分子分析（lineartetradanalysis）lys+×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)．--++++--单林娜制作36•其中：•(1)、(2)非交换型；•(3)~(6)交换型，都是由于着丝点与+/-等位基因之间发生了交换，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)。•根据着丝粒与某杂合基因座之间是否发生交换，减数分裂中，等位基因+和-的分离有两种模式。（一）线性四分子分析单林娜制作37(1)(2)(3)(4)(5)(6)单林娜制作38某对杂合基因在减数分裂时，基因与着丝粒间未发生交换，这对杂合等位基因在第一次减数分裂期间就彼此分离，称为第一次分裂分离。AAaaMIAAaanAAaaAAaanAAaa2nMⅡ1)第一次分裂分离(first-divisionsegregation,MI)单林娜制作39AAAAAMⅠAMⅡAAaaAaaaaaaa(a)第一次分裂分离模式Ⅰ（一）线性四分子分析单林娜制作40某对杂合基因在减数分裂时与着丝粒间发生了交换，在第一次减数分裂时，等位基因没有分离，而在第二次减数分裂时彼此分离，称为第二次分裂分离。MIIAAaa2nAaAanAaAanAaAaAaAan2)第二次分裂分离(Second-divisionsegregation,MII)MI单林娜制作41AAAAaAMⅠMⅡaaaAAaaAaAaa(b)第二次分裂分离模式Ⅱ（一）线性四分子分析二、线性四分子分析与着丝粒作图单林娜制作42BackP52