连锁遗传分析课件

1、连锁遗传分析课件第三节 剂量补偿效应n性染色质体n剂量补充效应nLyon假说连锁遗传分析课件一、性染色质体 发现：发现：1949年，加拿大年，加拿大BarrBarr等人在雌猫的神等人在雌猫的神经元细胞核中首次发现一种染色较深的浓缩经元细胞核中首次发现一种染色较深的浓缩小体，而在雄猫则没有这种结构。小体，而在雄猫则没有这种结构。 进一步研究发现，除猫外其他雌性哺乳动进一步研究发现，除猫外其他雌性哺乳动物（包括人类）也同样有这种显示性别差异物（包括人类）也同样有这种显示性别差异的结构。而且不仅是神经元细胞，在其他细的结构。而且不仅是神经元细胞，在其他细胞的胞的间期间期核中也可以见到这一结构。称之为

2、核中也可以见到这一结构。称之为巴氏小体巴氏小体(Barr body)(Barr body)，也称为，也称为X X染色质体。染色质体。连锁遗传分析课件2.巴氏小体观察 刮取颊部粘膜上皮细胞（用灭菌玻璃刮取颊部粘膜上皮细胞（用灭菌玻璃片）片）涂片（两片涂片（两片45角）角）60%冰醋酸固定冰醋酸固定5分钟分钟吸去冰醋酸，用吸去冰醋酸，用改良苯酚品红染色改良苯酚品红染色1-2分钟分钟压片压片镜检镜检 正常女性口腔粘膜细胞中约正常女性口腔粘膜细胞中约30-50%有一个巴氏小有一个巴氏小体，男性则低于体，男性则低于1-2%。连锁遗传分析课件（一）人类XY染色体形态 差异很大，Y染色体很小X染色体：155

3、Mb,1098个功能基因Y染色体：60Mb,78个功能基因54个基因是两者共有，特殊联会方式。二、剂量补偿与莱昂假说二、剂量补偿与莱昂假说连锁遗传分析课件n在在XY性别决定的生物中，性连锁基因在两种性别决定的生物中，性连锁基因在两种性别中有相等或者近似相等的有效剂量的遗性别中有相等或者近似相等的有效剂量的遗传效应，称为剂量补偿效应（传效应，称为剂量补偿效应（dosage compensation effect） 。n由于雌性细胞中的两个由于雌性细胞中的两个X染色体中的一个发生染色体中的一个发生异固缩，失去活性，这样保证了雌雄两性细异固缩，失去活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条胞中都只有一

4、条X染色体保持转录活性，使两染色体保持转录活性，使两性性X连锁基因产物的量保持在相同水平上。连锁基因产物的量保持在相同水平上。（二）剂量补偿效应（dosage compensation effect）连锁遗传分析课件（三）剂量补偿机制n哺乳动物：雌性中XX中的一条失活，雄性中单条X保持活性，雌性X染色体失活是随机的。n果蝇：雌性XX均有活性，雄性XY或XO中的X具有超活性n线虫：雌性中XX转录活性同时减弱一半，雄性XO保持不变连锁遗传分析课件三 Lyon假说（Lyon hypothesis） 1961年，年，Mary Lyon 提出了提出了X染色体失活的假说，即染色体失活的假说，即Lyon假说

5、。假说。n正常哺乳动物体细胞中，雌性XX中只有一条X有活性，使得雌性与雄性具有相同的有效基因产物n失活是随机的，发生在胚胎发育早期。某一个细胞的一条X染色体一旦失活，由这个祖先细胞分裂的所有后代细胞中的该X染色体均处于失活状态。n雌性在伴性基因的作用表现为嵌合体。连锁遗传分析课件莱昂假说的证据 玳瑁猫：玳瑁猫的皮毛：玳瑁猫：玳瑁猫的皮毛：腹部白色，背部黄色和腹部白色，背部黄色和黑色镶嵌。背部毛斑由黑色镶嵌。背部毛斑由一对一对X连锁的等位基因连锁的等位基因控制。控制。B基因控制产生基因控制产生黑色毛斑，黑色毛斑，b基因控制基因控制产生黄色毛斑。产生黄色毛斑。 连锁遗传分析课件取自基因型GdAGd

6、B杂合妇女的皮肤细胞原始培养物，测定G6PD酶活性，电泳图谱上出现A、B两种条带。进一步检测单个细胞的培养物时（克隆培养），它们或者完全表现为A型条带，或者完全为B型条带。连锁遗传分析课件n巴氏小体的数目X染色体数1n这种X染色体在代谢上是失活的，所以不能产生mRNA；而其DNA的复制也较其他染色体为迟。连锁遗传分析课件 对于莱昂假说的理解 失活的失活的X X染色体上基因是否都失去了活性？染色体上基因是否都失去了活性？并非并非所有所有基因都失去了活性基因都失去了活性。19741974年，新莱昂假说认为年，新莱昂假说认为X X染色体的失活是部分片段的染色体的失活是部分片段的失活。失活。 失活的失

7、活的X X染色体是否永远都失去了活性？染色体是否永远都失去了活性？ 减数分裂时恢复到常染色体状态。减数分裂时恢复到常染色体状态。连锁遗传分析课件四 X染色体随机失活的分子机制n大多数的X连锁基因在胚胎早期发育过程中表现为稳定的转录失活，但并非整条X染色体上的所有基因全失活。n在哺乳动物X染色体上存在一个特异性失活位点，即X失活中心（X inactivation center，XIC）。表达的基因（逃避表达的基因（逃避失活）与失活的基失活）与失活的基因在因在X染色体上是染色体上是穿插排列的。穿插排列的。连锁遗传分析课件n在XIC内鉴定出了一个新的基因XIST（X inactive specifi

8、c transcript，X染色体失活特异转录物）nX染色体失活始于X染色体上的XIC基因座的启动。在X失活中，两个非编码基因，Xist和它的反义转录产物Tsix扮演了重要角色。Tsix在保留活性的染色体上表达，而表达Xist的X染色体则失活。连锁遗传分析课件n被XISTRNA覆盖的X染色体上的大多数基因的活性被抑制，成为失活的X染色体。连锁遗传分析课件第四节 连锁交换与重组连锁遗传的发现连锁遗传的发现1906年年 W. Bateson & Pannett在香豌豆在香豌豆两对相对性状杂交试验中首先发现。两对相对性状杂交试验中首先发现。 花色：花色： 紫花紫花(P) 对对 红花红花(p)

9、 为显性；为显性； 花粉粒形状：花粉粒形状： 长花粉粒长花粉粒(L) 对对 圆花粉粒圆花粉粒(l) 为显性。为显性。连锁遗传分析课件连锁遗传分析课件连锁（Linkage）n连锁（连锁（Linkage）：某些基因由于它们位于相同）：某些基因由于它们位于相同的染色体上，在一起遗传。这些在相同染色体上的染色体上，在一起遗传。这些在相同染色体上的基因表现为连锁。决定不同性状的基因位于相的基因表现为连锁。决定不同性状的基因位于相同的染色体上称为连锁基因（同的染色体上称为连锁基因（Linked Genes）。）。n连锁群（连锁群（Linkage group）：位于同一对染色体）：位于同一对染色体上的全部基

10、因称作一个连锁群。对于某一生物而上的全部基因称作一个连锁群。对于某一生物而言，连锁群的数目应该等于染色体的对数。连锁言，连锁群的数目应该等于染色体的对数。连锁基因属于同一个连锁群。基因属于同一个连锁群。连锁遗传分析课件由于由于F1杂合雄蝇（杂合雄蝇（BbVv)只产生两种类型的配子，数目只产生两种类型的配子，数目相等，所以用双隐性雌蝇测交的后代，只能有两种表现相等，所以用双隐性雌蝇测交的后代，只能有两种表现型，比例为型，比例为1:1 灰身长翅灰身长翅黑身残翅黑身残翅 一、果蝇的完全连锁与不完全连锁完全连锁（complete linkage）连锁遗传分析课件黑身残翅黑身残翅灰身长翅灰身长翅灰身长翅

11、灰身长翅 灰身残翅灰身残翅 黑身长翅黑身长翅 黑身残翅黑身残翅 由于由于F1杂合雌蝇不仅产生亲本型配子也产生重组型配子，当以双隐性雄性杂合雌蝇不仅产生亲本型配子也产生重组型配子，当以双隐性雄性测交时，表现为测交时，表现为4中表现型，但不符合孟德尔中表现型，但不符合孟德尔1：1：1：1的比例的比例42% 8% 8% 42% 不完全连锁（incomplete Linkage）：连锁遗传分析课件连锁遗传的解释n亲本型出现的频率高亲本型出现的频率高而重组型出现的频率而重组型出现的频率低。几乎所得到的两低。几乎所得到的两个亲本类型的数目是个亲本类型的数目是相等的，同样所得到相等的，同样所得到的两重组类型

12、间的数的两重组类型间的数目也相等。目也相等。n摩尔根假设相同染色摩尔根假设相同染色体上的两个基因出现体上的两个基因出现部分连锁是由于减数部分连锁是由于减数分裂期交叉使它们彼分裂期交叉使它们彼此物理上的分开。此物理上的分开。连锁遗传分析课件Crossing-over的基本概念n1、一个交叉是同源染色体对间正在发生物理互换的地方，即：它是交换（crossing-over）的位点（site）n2、交换（crossing-over）是在同源染色体相应的染色体片段相互交换的实际过程，该过程包括对称的断裂和重接。n3、交换既是原核生物也是真核生物中导致连锁基因间遗传重组的产生的事情。连锁遗传分析课件连锁与

13、交换的遗传PF1(复制)同源染色体联会(偶线期)非姊妹染色单体交换(偶线期到双线期)终变期 四分体连锁遗传分析课件连锁遗传的细胞学基础n连锁遗传的相对性状是由位于同一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，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。于非姊妹染色单体间交换形成的。连锁遗传分析课件二、连锁交换定律（一）.交换的细胞学证据麦克林托克（McClintock,B）克莱顿 （Creighton, B） No. 9 染色体 C : 色素

14、基因 Wx : 糯质基因一端带有一个染色结，一端附加了由第八染色体易位而带来的片段一端带有一个染色结，一端附加了由第八染色体易位而带来的片段在细胞学上能够区别的特性叫做细胞学标记（cytological markers），而这些染色体上所带的基因称为遗传标记（genetic markers）或基因标记（gene markers）。连锁遗传分析课件 C Wx 8 c wx c wx c wx 产生配子 产生配子 C Wx 8 c wx c wxc wx c wx c wx c wxC wxc Wx 8 C Wx 8 c wx C wx c Wx 8有色非糯性有色非糯性有色糯性有色糯性无色非糯性无

15、色非糯性无色糯性无色糯性有色糯性有色糯性无色非糯性无色非糯性连锁遗传分析课件（二）连锁交换定律n遗传的第三定律连锁定律（law of linkage），是指位于同一染色体上的基因联合在一起伴同遗传的频率大于重新组合的频率，重组体或重组子（recombinant）的产生是由于在配子形成过程中同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换。连锁遗传分析课件1.重组率及其测定（1）重组率：测交后代中重组型或交换型数目占测交后代总数目（亲本型数目重组型数目）的百分率定义为重组率，其计算公式为：重组率重组率=重组类型数目重组类型数目/（重组类型数目（重组类型数目+亲型数目）亲型数目）连锁遗传分析课件重组率（

16、RF）（149152）/（4 0324 035149152） 3018 368 3.6%测交法连锁遗传分析课件 重组型配子数重组型配子数 = 149 + 152 = 301 总配子数总配子数 = 4032 + 149 + 152 + 4035 = 8368 交换值交换值 = (301/8368) 100 = 3.6%，两种重组配子各，两种重组配子各1.8 %；CShcshCshcShcshCcShshccshshCcshshccShsh亲本型重组型连锁遗传分析课件(2)自交法自交法思考题：重组率？连锁遗传分析课件（2）交换率与重组率n交换是指遗传物质的局部互换，而重组则是交换后形成基因的重新组

17、合。 连锁基因距离近，重组率可靠， 连锁基因距离远，重组率低估交换率连锁遗传分析课件 重组率与连锁的关系重组率与连锁的关系 重组率的幅度重组率的幅度经常变化于经常变化于0 50%之间：之间：当重组率当重组率 0%，连锁强度越大，两个连锁的非等位基，连锁强度越大，两个连锁的非等位基因之间交换越少；因之间交换越少；重组率重组率 50%，连锁强度越小，两个连锁的非等位基，连锁强度越小，两个连锁的非等位基因之间交换越大。因之间交换越大。重组率的大小主要与基因间的距离远近有关。重组率的大小主要与基因间的距离远近有关。连锁遗传分析课件影响重组率的因子影响重组率的因子:1.性别：雄果蝇、雄蚕不交换；性别：雄

18、果蝇、雄蚕不交换；2.温度：家蚕第二对染色体上温度：家蚕第二对染色体上PS-Y(PS黑斑、黑斑、Y幼虫黄血幼虫黄血)饲养温度饲养温度() 30 28 26 23 19重组率（重组率（%） 21.48 22.34 23.55 24.98 25.863.基因位于染色体上的部位：基因位于染色体上的部位：离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。4.其它：年龄、染色体畸变等也会影响交换值。其它：年龄、染色体畸变等也会影响交换值。连锁遗传分析课件染色体的臂越长，交叉数目越多染色体的臂越长，交叉数目越多靠近着丝粒和末端的区域，不易发生交换靠近着丝粒和末端的

19、区域，不易发生交换交换发生在特定基因之外，无重组产物交换发生在特定基因之外，无重组产物连锁遗传分析课件注意！（1）尽管在发生交换的性母细胞所产生的配子中，亲本型和重组型配子各占一半，但是双杂合体所产生的四种配子的比例并不相等，因为并不是所有的性母细胞都发生两对基因间的交换。（2）重组型配子比例是发生交换的性母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等。连锁遗传分析课件（三）染色体作图（本章重点）n基因定位（gene mapping，gene localization）:确定基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。n染色体图（chromosome map）:又称连锁图（linkage map

20、）或遗传图（genetic map）。依据测交实验所得重组值及其他方法确定连锁基因或遗传标记在染色体上相对位置的线性图。n图距（map distance）两个连锁基因在染色体图上相对距离的数量单位称为图距。1%重组率去掉其百分率的数值定义为一个图距单位，将图距单位称为厘摩（centimorgan，cM），1 cM1%重组率去掉%的数值。连锁遗传分析课件基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度基因定位的方法连锁遗传分析课件n先用三次杂交、再用三次测交（隐性纯合亲本）分别测定两先用三次杂交、再用三次测交（隐性纯合亲本）分别测定两对基因间是否连锁，然后根据其交换值确定它们在同一染色对基因间是否连锁，

21、然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置体上的位置n如果上述如果上述3次测验确认次测验确认3对基因间连锁根据交换值大对基因间连锁根据交换值大小确定这三对基因在染色体上的位置。小确定这三对基因在染色体上的位置。ABCabc分别测出分别测出Aa-Bb间重组率间重组率 确定是否连确定是否连锁锁分别测出分别测出Bb-Cc间重组率间重组率 确定是否连确定是否连锁锁分别测出分别测出Aa-Cc间重组率间重组率 确定是否连确定是否连锁锁1. 两点测验连锁遗传分析课件两点测验的步骤n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。n计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。

22、n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。连锁遗传分析课件如：玉米C（有色）对c（无色）、Sh（饱满）对sh（凹陷）、 Wx（非糯性）对wx（糯性）为显性。为证实三对基因是否连锁遗传，分别进行3个试验：n第一组试验：CCShShccshsh F1 CcShsh ccshshn第二组试验：wxwxShShWxWxshshF1 WxwxShshwxwxshshn第三组试验：WxWxCCwxwxccF1WxwxCcwxwxcc连锁遗传分析课件连锁遗传分析课件第一、二个试验结果表明，第一、二个试验结果表明，Cc和和Shsh是连锁遗传的，是连锁遗传的，Wxwx和和Shsh是连锁遗传的。

23、所以是连锁遗传的。所以Cc和和Wxwx肯定是连锁遗传的，肯定是连锁遗传的，根据这二个试验结果，这三对基因在同一染色体上的排列顺根据这二个试验结果，这三对基因在同一染色体上的排列顺序有两种可能：序有两种可能： 连锁遗传分析课件两点测交的局限性(1). 工作量大，需要作三次杂交，三次测交；工作量大，需要作三次杂交，三次测交；(2). 不能排除不能排除双交换的影响，准确性不够高双交换的影响，准确性不够高,需需 进行矫正。进行矫正。连锁遗传分析课件1. 用三对性状差异的两个纯系亲本进行杂交、测交2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计3. 按各类表现型的数目，对测交后代进行分组；4. 进一步确定两种亲

24、本类型和两种双交换类型；5. 确定三对基因在染色体上的排列顺序确定三对基因在染色体上的排列顺序6. 确定基因间的距离确定基因间的距离2. 三点测验三点测验 优点：优点：纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更加准确；纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更加准确；通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。连锁遗传分析课件三点测验的步骤n1. 用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交以玉米Cc、Shsh和Wxwx三对基因为例：P 凹陷、非糯、有色 饱满、糯性、无色 shsh + + + + + + wxwx ccF1 饱满、非糯、有色 凹陷、糯性、无色+sh +

25、wx +c shsh wxwx cc连锁遗传分析课件2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计连锁遗传分析课件单交换单交换 双交换双交换不交换不交换A B Ca b cA B CA B Ca b ca b cA B Ca b c连锁遗传分析课件双交换有两个重要特点1、双交换的概率明显低于单交换的概率2、双交换的结果，三个基因仅中间一个位置变动，两边两个相对位置不变，但却同时发生了两次交换.n三点试验中，两边两个基因对间的重组值一定等于另外两个重组值之和减去两倍的双交换值，这个法则叫基因直线排列定律。连锁遗传分析课件单交换：在三个连锁基因之间仅发生了一次交换。双交换：在三个连锁区段内，每个基因之间

26、都分别要发生一次交换Ft中亲型最多，发生双交换的表现型个体数应该最少。 + wx c + wx c 和和 sh + + sh + + 为亲型为亲型+ + + + + + 和和 sh wx c sh wx c 为双交换配子类型为双交换配子类型其它均为单交换配子类型其它均为单交换配子类型连锁遗传分析课件3. 基因间排列顺序确定连锁遗传分析课件sh + +sh + += wx= wx在中间在中间+ wx c+ wx c+ sh + sh += sh= sh在中间在中间wx + cwx + c+ + sh+ + sh= c= c在中间在中间wx c +wx c +根据根据F1的染色体基因型有三种可能性

27、：的染色体基因型有三种可能性：？连锁遗传分析课件+ sh + sh += = sh sh 在中间在中间 wx + cwx + csh + +sh + += wx= wx在中间在中间+ wx c+ wx c+ sh + sh += sh= sh在中间在中间wx + cwx + c+ + sh+ + sh= c= c在中间在中间wx c +wx c +第第 种种排列顺序才有可能出现双交换配子。排列顺序才有可能出现双交换配子。所以这三个所以这三个连锁基因在染色体的位置连锁基因在染色体的位置为为 wx sh c 。关键是确定中间一个基因一般以最少的双交换型与最多的亲型相比，关键是确定中间一个基因一般以

28、最少的双交换型与最多的亲型相比，可以发现只有可以发现只有sh基因发生了位置改变。所以基因发生了位置改变。所以sh一定在中间。一定在中间。连锁遗传分析课件4.确定基因之间的距离：由于每个双交换中都包括两个单交换，故估计两个单交换值时，应分别加上双交换值：双交换值=(4+2)/6708100% = 0.09%wx-sh间单交换=(601+626)/6708100% + 0.09% = 18.4%sh-c 间单交换=(116+113)/6708100% + 0.09% = 3.5%连锁遗传分析课件5.绘制染色体图？RF W-xc=(626+601+113+116)/6708=21.7%校正的方法是把双交换类型加进去（2倍双交换类型的频率）。连锁遗传分析课件连锁群凡处于同一条染色体上的基因群，称为连锁群，数目与单倍染色体数目相等。连锁遗传分析课件关于遗传图说明n基因在遗传学图上有一定的位置，这个位置叫做座位。一般以最先端的基因位置为0，但随着研究进展，发现有基因在更先端的位置时，把0点让给新的基因，其余的基因位置，作相应的移动。n重组值在0到50之间，但在遗传学图