《连锁互换与基因作》PPT课件.ppt

1,第四章 连锁互换与基因作图,2,第一节 连锁和交换,连锁遗传现象 完全连锁和不完全连锁 交换及其细胞学证据,3,一、连锁遗传现象,4,1906年Bateson和Punnett研究了香碗豆的两对性状（花色和花粉的形状）的遗传,5,实验二,P 紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒 （PPLL） （ppll） F1 紫花、长花粉粒（PpLl） F2 实计数 紫长、 紫圆、 红长、 红圆、 总数 4831 390 393 1338 6952 预计数 3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952,6,P 紫花、圆花粉粒 红花、长花粉粒 （PPll） （ppLL） F1 紫花、长花粉粒（PlLl） F2 实计数 紫长、 紫圆、 红长、 红圆、 总数 226 95 97 1 419 预计数 235.8 78.5 78.5 26.2 419,7,实验一与实验二的一致结果：,亲组合比例比预期的大 重组合的比预期的小,8,“相引和相斥”理论,相引：把两个显性基因一起进入配子的倾大于随机比例的这种情况称为“相引”。如实验一中的P与L。 相斥：一个显性基因和一个隐性基因一起进入配子占较大比例的倾向称为”相斥”。,9,“相引和相斥”,10,二、完全连锁和不完全连锁,1910年，Morgan和他的同事首次证实了完全连锁和不完全连锁现象。 实验材料,11,果蝇的优点,体细胞只有4对染色体、突变型多 翅：长翅、小翅、残翅； 体色：灰、黑、檀黑、黄体等； 眼色：红眼、白眼等。 生活周期短,繁殖快,易培养,23下,11天可完成一个世代。,12,实验：灰身长翅黑身残翅,13,测交实验1-完全连锁,：,1,1,F1,14,测交实验1的解释,1,1,15,连锁遗传常用的符号：,ab/ab： 表示a与b连锁。,16,测交实验2-不完全连锁,F1 ,415 92 88 405,17,F1雌性果蝇配子的形成,18,测交实验2的解释,19,不完全连锁的普遍性,不完全连锁遗传普遍存在 完全连锁遗传则较为少见： 果蝇、家蚕,20,21,22,三、连锁与互换的本质 连锁与互换的本质体现为F1杂种在减数分裂时的行为。 在粗线期，同源染色体配对完毕，非姊妹染色单体的对应区段间发生交换。 当减数分裂进入到双线期时在细胞学上才看见二价双中非姊妹染色单体对应区段间之间的交叉，可见，先有遗传学上的交换后有细胞学上的交叉，交叉是发生过交换后的有形结果。,23,交换,指减数分裂过程中,每一对同源染色体在(配对)联会时,染色体常常交叉,因而使同源染色体的非姐妹染色体互相调换相应或同源的片段,这一过程叫交换。,24,交换值与重组值,交换率/交换值：是指发生交换的染色体数占总染色体数目的百分率。 重组率/重组值：是指重组型配子数占总配子数的百分率。 重组值=（重组型配子数数/总配子数） 100%,25,重组值与交换值的关系,B与C之间只交换1次,重组值=交换值,26,重组值=交换值,27,重组值交换值,A B,A B,A B,a b,a b,a b,28,交换值与基因间的距离以及基因间连锁程度的关系,29,重组值的大小,为050% 为什么?,30,解释,因为即使所有性母细胞中的某一同源染色体的非姐妹染色体之间都发生交换,形成了4种配子中只有2种为重组合,另2种为亲组合。 所以重组值的最大值为2/（2+2） 100%=50%,31,三、交换及其细胞学证据,1913年Stern以果蝇为材料，提出交换的细胞学证据。,32,果蝇：有2条带特殊标记的X-染色体,c B,C b,33,交换的细胞学证据,c,34,Creighton和McCintock利用玉米有染色体畸变的第9号染色体进行实验，这条染色体带有色素基因C和糯质基因wx，另外在其短臂上带有一个扭结（Knob），在长臂上附加了一段第8号染色体。,35,美国著名的遗传学家麦克林托克（左）和她的博士生克莱（右),36,第二节 三点测验和基因在染色体上定位,一、两点测验和三点测验 二、干涉和并发系数 三、连锁图,37,一、两点测验和三点测验,两点测验 单交换与双交换 三点测验,38,1、两点测验,以两对基因为单位，通过三次杂交和三次测交，来计算重组值求得基因间的距离而进行定位的方法，叫两点杂交/两点测验。,39,测定玉米第9染色体上C、Sh、Wx的次序和位置,C-Sh Wx-Sh C-Wx,40,测定C-Sh的交换值,41,测定Wx-Sh的交换值,Wx Sh,wx sh,wx sh,wx sh,Wx Sh,wx sh,wx sh,wx sh,wx sh,wx sh,wx Sh,Wx sh,5885 1531 1488 5991,42,Wx-Sh交换值的计算,重组值=（1531+1488）/（5885+5991+1531+1488）100% =20% 交换值=20%，两个基因之间距离为0.20M=20cM(mu),43,测定C-Wx的交换值,Wx C,wx c,wx c,wx c,Wx C,wx c,wx c,wx c,wx c,wx c,wx C,Wx c,2542 2716 739 717,44,Wx-C交换值的计算,重组值=（739+717）/（2542+2716+739+717）100% =22% 交换值=22%,45,C、Sh、Wx在染色体上的次序和位置,C,Sh,Wx,3.6,20,3.6%+2022%,46,2、单交换与双交换,A B C,a b c,A B C,A B c,a b c,a b C,单交换,A B C,A B C,A b C,a b c,a B c,a b c,双交换,47,双交换具有两个重要的特点：,1) 如果两次同时发生的交换互不干扰，按乘法定理，双交换值=单交换值I单交换值II。表明双交换值小于任何一个单交换值。 2) 双交换的结果，三个基因中，位于中间的这个基因位置发生变动，而两边两个基因位置不变。 A-C的交换值=A-B的交换值 + B-C的交换值=A-C重组值+2双交换值,48,3、三点测验,以三对基因为单位，通过一次杂交和一次测交，来进行基因定位的方法。,49,果蝇的三点测计算,50,ec ct +/+ +cv ec ct cv/Y,51,比较双交换与亲组合，确定三个基因的顺序,52,则ec +与+ cv为亲组合，ec cv +为重组合。 重组合RFec-cv=(273+265+3+5) /5318 100%=10.2%,53,54,0,25,50,75,100,125,0.25,0.50,R=1/2（1e2x）,Haldane的作图函数。反映交换值与真实图距的相关性,55,三点测验,+/+,56,玉米三对基因三点测验的结果,57,计算,双交换值：（ 39+19）/6033=0.96% C-Sh： （ 98+107+ 39+19 ）/6033=4.36% Sh-Wx： （672+662+ 39+19 ）/6033=23.07% C-Wx： （ 98+107+ 672+662）/6033+2 0.96%=27.43%,58,C、Sh、Wx在染色体上的次序和位置,C,Sh,Wx,4.36,23.07,4.36%+23.07=27.43%,59,二、干涉和并发系数,从理论上讲：双交换值=单交换值I单交换值II。 实际双交换值理论双交换值 干涉：一个区段的交换抑制和干扰了邻近区段的交换，这种现象叫干涉。 以并发系数/符合系数表示干扰的程度。 并发系数 = 实际双交换值/理论双交换值 0 并发系数 交换值与基因间距离的关系,60,并发系数的计算,实际双交换值：0.96% 单交换值I： 4.36% 单交换值II： 23.07% 并发系数：0.96%/(4.36% 23.07%)=0.95,61,62,63,第二节 真菌类的基因定位,64,链孢霉的生活史,65,链孢霉是遗传分析的好材料。它有以下优点：,1、个体小，后代多，生活周期短，在短时间可以获得大量的杂交后代，便于分析。 2、易培养，可利用各种培养基筛选各种突变型。 3、链孢霉属真核生物，进行有性生殖，染色体的结构和功能类似于高等动植物，可作为真核生物的研究模型。 4、子囊孢子是单倍体，不存在二倍体的显隐性问题的复杂性，表型与基因相一致。 5、一次只分析一个减数分裂的产物。手续简便，不需要象二倍体生物那样通过测交试验来分析杂合一方产生的减数分裂所形成配子的比例。,66,一、顺序四分子,链孢霉单一减数分裂的四个产物留在一起，称为四分子，不尽如此，由于子囊的外形十分狭窄，链孢霉减数分裂的四个产物（有丝分裂后变为四对子囊孢子）不仅留在一起，而且以直线方式排列在子囊中，故称为顺序四分子，这种顺序四分子在遗传分析中有很多的好处。,67,顺序四分子的优越性,（ 1）、通过子囊中子囊孢子存在的正确对称性质，证明减数分裂是一个交互过程，可以作为验证分离规律的直接证据。 （2）、可以把着丝粒作为一个座位，计算某一基因与着丝粒的重组率。 （3）、可以检验染色单体的交换是否有干涉现象，而且还可以进行基因转变的研究。 （4）、证明每一交换只包括四线中的两线，但多重交换可以包括两线、三线或四线。,68,二.着丝粒作图,着丝粒作图：以着丝粒作为一个位点来计算相对于着丝粒的基因位置就称为着丝粒作图。 野生型链孢霉（记为lys+或+）与赖氨酸缺陷型（记为lys-或-）杂交，得到的8个子囊孢子中，4个黑色、4个灰色（为赖氨酸缺陷型，成熟较晚，故为灰色。）。根据黑色孢子和灰色孢子在子囊中排列次序，将有6种子囊孢子。,69,6 种子囊孢子,非交换型：+ + - - - - + + 交 换 型：+ - + - - + - + + - - + - + + -,第一次分裂分离,第二次分裂分离,70,第一次分裂分离,+,-,+,+,-,-,-,-,+,+,+,+,-,-,+,+,+,+,-,-,-,-,M1,M2,有两种排列方式（即+ +- -与- -+ + ），且互为镜影。,71,2n,M 1,M 2,n,n,第一次分裂分离,n,72,73,第二次分裂分离,+,-,+,+,-,-,-,-,+,+,+,+,-,-,+,+,+,+,-,-,-,-,M1,M2,在此子囊中有几个子囊孢子是交换的产物？ （有四种排列方式，两两互为镜影）,74,四种交换型子囊孢子排列方式,+,+,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,互为镜影,75,第二次分裂分离,2n,M 1,M 2,n,n,n,76,77,78,重组率的计算,重组率（R）=,交换型子囊数1/2,交换型子囊数+非交换型子囊数,51/2 5+9,= 100 % 18 %,79,80,三. 重组作图,两个连锁基因的作图，用两种不同类型链孢霉的杂交为例，即AbaB，形成四分孢子类型可能有三种： 亲二型（parental ditype，简写PD） 非亲二型（noparental ditype，简写NPD） 四型（tetratype，简写T）,81,染色体交换和重组四分子的关系,不交换 0% PD(Ab Ab aB aB) ( 1-M1M1),单交换 50% T (Ab AB ab aB) (3-M1M2),A b,a B,A b,a B,四 线 双交换,100% NPD(ab ab AB AB) (2-M1M1),A b,a B,82,染色体交换和重组四分子的关系,单交换 50% T (Ab ab AB aB) (4-M2M1),二 线 0% PD(Ab aB Ab aB) 双交换 （5-M2M2）,四 线 双交换,100% NPD(ab AB ab AB) （6-M2M2）,A b,a B,A b,a B,a B,A b,83,染色体交换和重组四分子的关系,A b,a B,三 线 双交换,50% T(Ab aB ab AB) （7-M2M2）,以上是形成亲二型（PD）、非亲二型（NPD）、四型（T）三种四分子的机理。,84,两个基因连锁作图,利用顺序四分子可以对两个基因进行连锁作图，链孢霉的一中缺陷型为烟酸依赖型nic(nicosqinic)，不能合成烟酸，需要在培养基中添加烟酸才能生长。另一种为腺嘌呤依赖型ade(adenine)，不能合成腺嘌呤，要添加腺嘌呤才能生长。如将nic+与+ade杂交，,85,86,解题步骤,（1）首先要判断nic与ade是否连锁 从表中数据可得PD=808+90=898,NPD=1+1=2，PD大大大于NPD说明nic与ade不是自由组合，而是相互连锁的，如果是自由组合PD与NPD的比值应=或1。,87,着丝粒与nic间的重组率=交换型子囊数/（交换型子囊数+非交换型子囊数） 100%1/2= M/(M+M) 100%1/2=（4）+（5）+（6）+（7）/总子囊数100%1/2=（5+90+1+5）/1000100%1/2=5.05% 着丝粒与ade间的重组率=交换型子囊数/（交换型子囊数+非交换型子囊数）100%1/2=（3）+（5）+（6）+（7）/总子囊数100%1/2=（90+90+1+5）/1000100%1/2=9.30%,88,（2）判断nic与ade是同臂还是异臂,如果nic与ade在异臂，则nic与着丝粒的交换和ade与着丝粒的交换应相对独立。 着丝粒与ade间发生交换的子囊数（MM）是90，着丝粒与ade间不发生交换而着丝粒与nic间发生交换的子囊数（MM）是5，两子囊数之比为90：5=8：1，远远超过两重组率之比9.30%：5.05%=1.84：1，这就说明了着丝粒与nic间的交换与着丝粒与ade的交换不是相互独立的，而是密切相关的。 当着丝粒与nic发生交换时（96+5=101），着丝粒与ade同时发生交换的是96个子囊，也就是在同一交换使nic出现M型分离的同时也使ade出现了M型分离，这就说明了nic与ade位于同臂。,89,在T型中只有1/2是重组基因型，在NPD中全部4对孢子为重组基因型。 nic-ade的重组率=（1/2T+NPD）/(T+NPD+PD)100%=5.2%,90,染色单体干扰,91,如果第二个双交换发生在任意两个非姊妹染色单体间的机会是相等的，则二线双交换:三线双交换: 四线双交换之比为1 : 2 : 1。 如果与此比例有偏差，就认为有染色单体干扰。即第一次交换会影响第二次交换的发生。,92,第三节 有丝分裂分离与重组,在有丝分裂过程中，一对同源染色体通常不发生配对，但在果蝇和一些其它二倍体生物中确实会发生非姐妹染色单体间的遗传交换。 二倍体体细胞通过有丝分裂产生基因型