5连锁遗传分析

学习要点：1．性别决定的类型，掌握伴性遗传的概念、特点及相互关系。2．连锁与交换的原理，重组值、交换值、染色体干涉和并发率的概念及计算方法，特别是通过三点测交绘制连锁图的方法。3．人类基因的连锁分析的特点、人类基因定位的原理。5连锁遗传分析与染色体作图5.1性染色体与性别决定5.1.1性别与染色体性比：雌性：雄性=1：1。5.1.2人类的性染色体X染色体和Y染色体形态结构不同，功能也不同。X染色体约155Mb，含1098个基因。Y染色体约60Mb，含78个基因。X染色体和Y染色体的同源区主要位于端部。X连锁基因Y连锁基因假常染色质区2假常染色质区1人类的性染色体5.1.3性染色体决定性别的几种类型⑴XX-XY型雌性为同配性别，雄性为异配性别。⑵ZZ-ZW型雌性为异配性别，雄性为同配性别。⑶XO型雌性为XX，雄性为X0型。⑷植物的性别决定大部分雌雄异株植物，XX为雌株，XY为雄株。5.1.4环境因子的性别决定⑴温度决定性别：如龟、蜥蜴等。⑵位置决定性别：如后。单倍体型性别决定（蜜蜂型）：未受精的卵发育成雄蜂，受精卵发育成可育的雌蜂（蜂皇），或不育的雄峰（职蜂）。5.1.5其他类型的性别决定5.1.6果蝇性别决定的染色体机制性指数果蝇的性别决定取决于Ｘ染色体数目和常染色体（A）倍数之比，即性指数（Ｘ／Ａ）。X/A=0.5→雄性。如2A+X（不育），2A+X+Y（可育）。X/A=1→雌性。如2A+2X，2A+2X+Y。X/A＞1→变态雌性，也称超雌。2A+3X（死亡）X/A＜0.5→变态雄性，也称超雄。2A+Y（死亡）X/A介于0.5～１→雌雄间性（不育）5.2性连锁遗传分析5.2.1黑腹果蝇的伴性遗传分析1果蝇的伴X隐性遗传现象P红眼×白眼↓F1红眼（♀×♂）↓F2红♀红♂白♂245910117822摩尔根的假设(1)白眼基因为隐性基因，位于X染色体上；(2)Y染色体上无对应的显性等位基因。3假设的验证P红眼♀×白眼♂X+XwXwYF1红♀红♂白♀白♂X+XwX+YXwXwXwY129：132：88：861：1：1：1结论:1红眼雌蝇是杂合体。2白眼雄蝇带隐性基因，位于X染色体上;实验1P白♀×红♂XWXW↓X+YF1红眼♀白眼♂X+Xw×XwY↓F2：红♀红♂白♀白♂X+XwX+YXwXwXwY1：1：1：1实验2结论：1进一步地证明白眼基因位于X染色体上；2交叉遗传现象。概念：由性染色体所携带的基因在遗传时与性别相联系的遗传方式。特点：1当同配性别传递纯合显性基因时，F１均为显性性状，F２性状呈３：１，性别的分离为１：１；其中隐性个体的性别与祖代隐性体一样，即外祖父的性状传给外孙。２当同配性别传递纯合隐性基因时，F１表现交叉遗传，即儿子象母亲，女儿象父亲。4伴性遗传（Ｘ连锁遗传）5.2.2遗传的染色体学说的直接证明①果蝇眼色遗传的例外现象白♀×红♂XwXw↓X+Y正常→红♀白♂(不育)初级例外→红♂白♀(可育)×红♂(1\2000)↓正常红♀白♂次级例外→红♂(可育)白♀(4%）推测:减数分裂形成配子时,母本两条X染色体不分离.②例外遗传现象的解释——减数分裂中:X染色体不分开③从果蝇眼色例外遗传现象得出的结论由于不分离的X染色体上的突变基因的作用，导致果蝇颜色遗传的例外现象，即雌蝇偏母，雄蝇偏父。这就证明了基因位于染色体上，染色体是基因的载体。5.2.3人类的性连锁遗传分析伴X显性遗传(sex-linkeddominantinheritance,XD)：如抗维生素D佝偻病、先天性多毛症等。伴X隐性遗传(sex-linkedrecessiveinheritance,XR)：如红绿色盲、血友病、鱼鳞病等。Y连锁遗传(Y-linkedrecessiveinheritance)先天性多毛症的遗传X连锁显性遗传病特点：①人群中女性患者比男性患者约多一倍，前者病情常较轻；②患者的双亲中必有一名是该病患者；③男性患者的女儿全部都为患者，儿子全部正常④女性患者（杂合子）的子女中各有50％的可能性是该病的患者；⑤系谱中常可看到连续传递现象，这点与常染色体显性遗传一致。X连锁隐性遗传病特点：①人群中男性患者远较女性患者多，系谱中往往只有男性患者；②双亲无病时，儿子可能发病，女儿则不会发病；儿子如果发病，母亲肯定是一个携带者，女儿也有1/2的可能性为携带者；③男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等也有可能是患者；④如果女性是一患者，其父亲一定也是患者，母亲一定是携带者。一例红绿色盲系谱：存在于Y染色体差别区段上的基因所决定的性状，将随Y染色体的行为而传递。它们仅仅由父亲传给儿子，不传给女儿，表现为所谓限雄遗传(holandricinheritance)现象。Y连锁遗传(Y-linkedrecessiveinheritance5.2.4其他伴性基因的遗传分析①鸡羽斑纹的遗传ZB—芦花，Zb—非芦花P非芦花♂×芦花♀ZbZbZBW↓F1芦花♂×非芦花♀F1识别雌雄ZBZbZbW↓F2芦花♂芦花♀ZBZbZBW非芦花♂非芦花♀ZbZbZbW②女娄菜宽叶基因B的伴性遗传阔叶♀×细叶♂XBXBXbY阔叶♂(XBY)阔叶♀×细叶♂XBXbXbY阔叶♂XBY细叶XbY♂阔叶♀×阔叶♂XBXbXBY阔叶♀阔叶♂细叶♂XBXBXBYXbYXBXb5.3剂量补偿效应及其分子机制5.3.1性染色质体1949年,由Barr发现,又称为Barr小体.存在于间期核中的惰性的异染色质化的小体,位于细胞核膜的内侧边缘或靠近核膜,其数目为X-1.①剂量补偿效应：XY性别决定机制的生物中，性连锁基因在两种性别中相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。⑴♀性两条X失活一条，雄性单条X染色体保持活性；（哺乳类）⑵♀性两条X染色体均有活性，雄性中唯一的X染色体超活性；（果蝇）⑶♀性两条X染色体低活性。（线虫）5.3.2剂量补偿效应与Lyon假说②Lyon假说（哺乳动物）1两条X染色体中一条失活，使雌性和雄性具有相同的基因产物。2失活是随机的，可以是来自母源的X染色体失活，也可以是来自父源的X染色体失活。3失活发生在胚胎发育的早期。4杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。Lyon假说的证据（1）玳瑁猫毛色遗传雌性杂合体玳瑁猫的毛色具黑色与黄色斑块。XＯ：黄色；Xo：黑色XＯ失活黑色斑块Xo失活黄色斑快结果：同一个体出现黄、黑斑块（2）6-PGD杂合体细胞电泳实验5.3.3X染色体随机失活的分子机制1大多数X连锁基因在胚胎发育早期失活，但并非整条X染色体上的基因均失活。2在失活的X染色体上，表达的基因与失活基因是穿插排列的。3在X染色体上存在失活中心。5.4连锁交换与重组5.4.1连锁遗传现象的发现P紫花长形X红花圆形PL/PL↓pl/plF1紫长(PL/pl)↓⊕F2：紫长紫圆红长红圆合计实验结果：483139039313386952自由组合预期:3910.51303.51303.5434.56952F2中四个类型的个体数同理论数相差很大，原来组合在两个亲本中的性状在F2代中仍然多数联合在一起遗传，即原本属于亲本的两个非等位基因较多地联系在一起遗传,这种现象称为连锁遗传(定律)。5.4.2连锁遗传5.4.3连锁遗传现象的解释5.4.3.1重组的解释1同源染色体非姐妹染色单体发生了交换。2交换是对等交换(正常情况下)，发生在两条同源染色体的相同位点。3性母细胞中连锁基因间每发生一个交叉，只有一半的重组类型。4最大交换是50%。5.4.3.2亲组合类型大于重组合类型的解释并非100%的性母细胞均在两基因位点之间发生交换,因此,F1杂合体产生的亲组合配子远远大于重组合配子。PPL/PL×pl/pl↓F1PL/pl配子PLplpLPl预期1：1：1：1实际大于50%小于50%5.4.4完全连锁和不完全连锁完全连锁：杂种个体在形成配子时没有发生非姐妹染色单体之间交换的连锁遗传，无重组类型。不完全连锁：杂种个体的连锁基因在形成配子时，同源染色体非姐妹染色单体间发生了交换，出现了重组类型。全部为亲组合配子完全连锁不完全连锁亲组合配子亲组合配子重组合配子重组合配子果蝇的完全连锁与不完全连锁雄果蝇的完全连锁雌果蝇的不完全连锁重组型数目亲组合数目+重组合数目⑴重组频率(RF)=5.4.5重组频率的测定重组率是度量基因间连锁程度或两基因间距离的的一个参数，两基因距离较近，则连锁较紧密，其重组率低，两基因距离越远，则连锁越不紧密，两基因间发生交换的机会多，重组合率亦高。P有色饱满X无色凹陷CSh/CShcsh/cshF1CSh/cshXcsh/csh9（测交）↓F2CSh/cshcsh/cshCsh/cshcSh/csh有满无凹有凹无满自由组合:1111合计实验结果：403240351491528368亲组合重组合亲组合:96.4%重组合:3.6%,即:重组频率=3.6%CSh/CSh×csh/cshF1CSh/cshXcsh/csh（双隐性）F1配子CShcshcShCshcsh48.2%48.2%1.8%1.8%F2CShcshcShCsh48.2%48.2%1.8%1.8%亲组合:96.4%重组合:3.6%⑵多线交换与最大交换值①当两连锁基因距离较近，即紧密连锁时，重组率接近交换值。两连锁基因间发生一次交换的最大交换值是50%。②当两连锁基因相距较远，其间可能发生不止一次的交换，涉及的染色单体不限于两条，即多线交换，此时，重组值小于交换值，但最大交换值仍然是50%。对于基因座A.C来说,偶数次交换（如双交换）等于没有交换,奇数次交换等于单交换。双交换的特点：1、双交换概率显著低于单交换概率。2、3个连锁基因间发生双交换的结果，旁侧基因无重组，此时旁侧基因的重组率低于实际的交换值。只要4条染色单体发生交换的机会相等，在所研究的两个基因之间（如A-C）产生重组型与亲组型的比总是1：1，所以最大交换值也是50%。ABCabc123412345.5染色体作图5.5.1相关概念基因定位:确定基因在染色体上的排列顺序和相对距离的过程.染色体图:基因连锁图、遗传图图距：两个基因在染色体图上距离的数量单位。1个图距单位是1%重组率去掉%。(1厘摩=1cM）5.5.2基因定位的方法⑴两点测交例玉米：Ｃ－有色；Sh－饱满；Ｗx－非糯性通过三次两点测交，得：Ｃ－Sh＝3.6；Sh－Ｗx＝20；Ｗx－Ｃ＝２２22？ＣShＷx3.620缺点:1太烦琐;2三次实验条件难保一致,亲本也不可能相同;3不能得到双交换的资料。⑵三点测交用三杂合体abc/+++跟三隐性个体abc/abc测交的实验叫三点测交，简称三点实验。P棘眼、截翅♀×横脉♂ecct+/ecct+++cv/y↓F1ecct+/++cv♀×ecctcv/y♂测交后代的表型和比例与F1三杂合体产生配子的表型和比例一致ec+ct+cv+ec+ct+cv+ec+++cvcteccv+++cteccvct+++双交换单交换单交换无交换ec+ct+cv+ec+ctec+ct+cv++cv+ecct+/++cv♀×ecctcv/y♂↓序号表型实得数1ecct+2125（亲组合）2++cv22073ec+cv273（单交换I）4+ct+2655ec++217（单交换II)6+ctcv2237+++5（双交换）8ecctcv3合计5318三点实验的分析方法--中间位点法作图B找出亲本类型和双交换类型,确定正确的基因顺序;亲组合ecct+++cv双交换ecctcv+++基因顺序为:eccvct或ctcvecA归类:将8种表型按对等交换分成4组,统计数目;D作图ec10.2cv8.4ct18.4≠18.6？C分别计算两个单交换ec-cv:(273+265+5+3)/5318X100%=10.2%cv-ct:(217+223+5+3)/5318X100%=8.4%ec-ct:(273+265+217+223)/5318=18.4%原因:1忽略了双交换的存在。双交换率=0.1%2(ec-ct)实际交换值=18.4%+2×0.1%=18.6%三点测交的优缺点１）一次三点实验得