连锁遗传分析与染色体作图

1、1第四章第四章连锁遗传分析与染色体作图连锁遗传分析与染色体作图 2要点要点n连锁与交换连锁与交换n连锁互换与基因作图连锁互换与基因作图n连锁群连锁群3第一节第一节 连锁和交换连锁和交换q连锁遗传现象连锁遗传现象q完全连锁和不完全连锁完全连锁和不完全连锁q交换及其细胞学证据交换及其细胞学证据q连锁群连锁群4一、连锁遗传现象一、连锁遗传现象 染色体对数基因的数目玉米10数千个果蝇4500以上人233-4万个51906年年Bateson和和Punnett研究了香研究了香碗豆的两对性状（花色和花粉的碗豆的两对性状（花色和花粉的形状）的遗传。形状）的遗传。 6实验1 P 紫花、长花粉粒紫花、长花粉粒 红

2、花、圆花粉粒红花、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 69524种表型的比率不符合种表型的比率不符合9：3：3：1，其中紫长，其中紫长和红圆的比率远远超出和红圆的比率远远超出916和和116而相应而相应的紫圆和红长却大大少于的紫圆和红长却大大少于316。7 P 紫花、圆花粉粒 红花、长花粉粒 （PPll） （ppLL） F1 紫花、长花粉粒（PpLl） F2 实计数 紫长、 紫圆、 红长、 红圆、 总

3、数 226 95 97 1 419 自由组合预计数 235.8 78.5 78.5 26.2 419 从这两个实验的数据可以看出一种共同的倾向从这两个实验的数据可以看出一种共同的倾向: :即与自由组合定律所预期结果相比较即与自由组合定律所预期结果相比较, ,亲组合比例亲组合比例比预期的大，而重组合的比预期的小。比预期的大，而重组合的比预期的小。也就是说，也就是说，在在F1F1杂种形成配子时两对基因可能发杂种形成配子时两对基因可能发生的生的4 4种类型中，有更多保持亲代原来组合的倾向。种类型中，有更多保持亲代原来组合的倾向。实验28“相引和相斥相引和相斥”理论理论n相引相引：把实验：把实验1 1

4、杂合子中两个显性基因一杂合子中两个显性基因一起进入配子的倾大于随机比例的这种情起进入配子的倾大于随机比例的这种情况称为况称为“相引相引”。n相斥相斥：实验：实验2 2杂合子中一个显性基因和一杂合子中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个隐性基因一起进入配子占较大比例的倾向称为倾向称为”相斥相斥”。 9n他们没有和他们没有和Sutton和和Bovei在在1903年就提年就提出的出的遗传的染色体学说遗传的染色体学说做进一步的联系，做进一步的联系，没有真正地揭示基因在染色体上的连锁没有真正地揭示基因在染色体上的连锁和互换的规律。和互换的规律。 n但但1910年摩尔根通过对果蝇的研究，把

5、年摩尔根通过对果蝇的研究，把连锁和互换现象与遗传的染色体学说相连锁和互换现象与遗传的染色体学说相结合结合，进行科学的分析建立了遗传学的，进行科学的分析建立了遗传学的第三基本定律第三基本定律“连锁互换定律连锁互换定律”，从而，从而揭开了遗传学发展史上新的篇章。揭开了遗传学发展史上新的篇章。10二、完全连锁和不完全连锁n1910年，年，Morgan和他的同事首次证实和他的同事首次证实了完全连锁和不完全连锁现象。了完全连锁和不完全连锁现象。n实验材料实验材料11果蝇的优点果蝇的优点个体小、易培养、繁殖能力强、生活周期短个体小、易培养、繁殖能力强、生活周期短（ 2525下下,10,10天可完成一个世代

6、）。天可完成一个世代）。体细胞只有体细胞只有4 4对对染色体染色体突变型多突变型多v翅：长翅、小翅、残翅；翅：长翅、小翅、残翅；v体色：灰、黑、檀黑、黄体等；体色：灰、黑、檀黑、黄体等；v眼色：红眼、白眼等。眼色：红眼、白眼等。12实验：灰身长翅黑身残翅13测交实验测交实验1完全连锁完全连锁：11F114测交实验1的解释1115n象上述测交结果只产生两种表型后代象上述测交结果只产生两种表型后代的连锁方式称为的连锁方式称为完全连锁完全连锁。n完全连锁的例子是不多见的，如上述完全连锁的例子是不多见的，如上述的雄性果蝇、家蚕中的雌家蚕为完全的雄性果蝇、家蚕中的雌家蚕为完全连锁的，而雌果蝇、雄家蚕则表

7、现为连锁的，而雌果蝇、雄家蚕则表现为不完全连锁。不完全连锁。16测交实验测交实验2不完全连锁不完全连锁F1415928840517F1雌性果蝇配子的形成18测交实验测交实验2 2的解释的解释19n连锁与互换的本质体现为连锁与互换的本质体现为F1杂种在减数分裂杂种在减数分裂时时的行为。的行为。n在粗线期，同源染色体配对完毕，在粗线期，同源染色体配对完毕，非姊妹染色非姊妹染色单体单体的对应区段间发生的对应区段间发生交换交换。n当减数分裂进入到双线期时在细胞学上才看见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二价双中非姊妹染色单体对应区段间之间的交叉，可见，叉，

8、可见，先有遗传学上的交换后有细胞学上先有遗传学上的交换后有细胞学上的交叉的交叉，交叉是发生过交换后的有形结果。，交叉是发生过交换后的有形结果。二、连锁与互换的本质二、连锁与互换的本质20nP53.图图3.3n完全连锁可以理解为，杂交中灰长完全连锁可以理解为，杂交中灰长F1雄蝇（雄蝇（BbVv）在减数分裂过程中非姊）在减数分裂过程中非姊妹染色体单体基因间妹染色体单体基因间不发生交换不发生交换，所，所以以只产生两种不同的配子只产生两种不同的配子，测交后，测交后只只产生两种后代产生两种后代。21不完全连锁不完全连锁22交换交换n指减数分裂过程中指减数分裂过程中, ,每一对同源染色体每一对同源染色体在

9、在( (配对配对) )联会时联会时, ,染色体常常交叉染色体常常交叉, ,因而因而使同源染色体的使同源染色体的非姐妹染色体非姐妹染色体互相调换互相调换相应或同源相应或同源的片段的片段, ,这一过程叫交换。这一过程叫交换。23交换值与重组值交换值与重组值交换率交换率/ /交换值：交换值：是指发生交换的染色单体是指发生交换的染色单体数占总染色单体数目的百分率。数占总染色单体数目的百分率。重组率重组率/ /重组值：重组值：是指重组型配子数占总配是指重组型配子数占总配子数的百分率。子数的百分率。重组值重组值= =（重组型配子数数（重组型配子数数/ /总配子数）总配子数） 100%100%24重组值与交

10、换值的关系B与与C之间只交换之间只交换1次，则次，则重组值等于交换值重组值等于交换值25若多于两次交换，则重组值小于交换值若多于两次交换，则重组值小于交换值26交换值与基因间的距离以及基因间连锁程度的关系交换值与基因间的距离以及基因间连锁程度的关系交换值交换值基因间的距离基因间的距离连锁程度连锁程度大大大大小小小小小小大大27三、交换及其细胞学证据n摩尔根的连锁互换定律是通过假设在减数时相应摩尔根的连锁互换定律是通过假设在减数时相应基因之间发生了交换而导致遗传重组而确定的。基因之间发生了交换而导致遗传重组而确定的。n由于作为同源染色体的两条染色体十分相似，不由于作为同源染色体的两条染色体十分相

11、似，不容易辨认，很难直接证明基因重组的确是通过同容易辨认，很难直接证明基因重组的确是通过同源染色体之间发生交换而发生的。源染色体之间发生交换而发生的。n直到直到19311931年克莱顿与她的老师著名遗传学家麦克年克莱顿与她的老师著名遗传学家麦克林托克用玉米为材料，证明了这一结果。林托克用玉米为材料，证明了这一结果。28a.a.染色体畸变的玉米染色体畸变的玉米9 9号染色体；号染色体；b,c,db,c,d. .正常玉米正常玉米9 9号染色体号染色体29n同样是同样是1931年，年，Stern通过研究，在果蝇中发通过研究，在果蝇中发现了两种有异常的现了两种有异常的X染色体特殊品系，通过杂染色体特殊

12、品系，通过杂交获得含有两种异常交获得含有两种异常X染色体的雌果蝇。染色体的雌果蝇。n这二条这二条X染色体，一条为附加有染色体，一条为附加有Y染色体，带染色体，带有野生有野生Car+红眼基因（红眼基因（C）和野生）和野生b+正常眼基正常眼基因因(b+)，另一条为有部分缺失的带有，另一条为有部分缺失的带有car粉红粉红眼隐性基因（眼隐性基因（c）和）和B棒眼显性基因（棒眼显性基因（B）。）。 30果蝇：有果蝇：有2条带特殊标记的条带特殊标记的X-染色体染色体31第二节第二节连锁互换与基因作图连锁互换与基因作图 n一、两点测交与三点测交一、两点测交与三点测交 n二、真菌的遗传分析二、真菌的遗传分析

13、n三、连锁群三、连锁群 32一、两点测验和三点测验一、两点测验和三点测验q（一）重组与交换（一）重组与交换 重组值等于重组值等于F1杂种测交后的重组合除以亲组合和重组杂种测交后的重组合除以亲组合和重组合之和。合之和。 重组值重组值=重组合重组合 /( 亲组合亲组合+重组合重组合)q同源染色体两个基因间的重组是染色体间基因交换的同源染色体两个基因间的重组是染色体间基因交换的结果，染色体中两个基因距离越远，发生交换的机会结果，染色体中两个基因距离越远，发生交换的机会越多，两个基因之间的重组值也越大，也就是说越多，两个基因之间的重组值也越大，也就是说重组重组值的大小直接反映着基因之间的距离值的大小直

14、接反映着基因之间的距离。33n通过重组值确定基因在染色体上的通过重组值确定基因在染色体上的排列顺序和相对位置排列顺序和相对位置而绘制的线性示意图，称为而绘制的线性示意图，称为基因作图基因作图。n两个基因间的距离用两个基因间的距离用图距图距来表示，来表示，1%的重组值等于一个的重组值等于一个图距单位（图距单位（map unit，mu），图距单位用），图距单位用厘摩厘摩（ceorti Morgan cM）表示，）表示，1cM即为即为1%重组值去值百分比的数重组值去值百分比的数值值。q雌蝇灰身与长翅基因位点的重组值雌蝇灰身与长翅基因位点的重组值: （8%+8%）/（42%+42%+8%+8%）=16

15、% 表示灰身基因与长翅基因的距离为表示灰身基因与长翅基因的距离为16 cM。34（二）（二） 三点测交三点测交 n二点测交是通过两对基因的杂合体与双隐性个二点测交是通过两对基因的杂合体与双隐性个体的测交。如体的测交。如ab/+与与ab/ab测交以确测交以确a与与b之间之间的重组值与图距。的重组值与图距。n摩尔根和他的学生史特蒂文特（摩尔根和他的学生史特蒂文特（Sturtevant，A.H.）创立了一种新的测交方法即）创立了一种新的测交方法即三点测交三点测交。n三点测交就是把三点测交就是把3个基因包括在同一次交配中，个基因包括在同一次交配中，如利用三杂体如利用三杂体abc/+与三隐性纯合体与三隐

16、性纯合体abc/abc测交，相当于一次交配试验就等于测交，相当于一次交配试验就等于a与与b，b与与c，a与与c三次两点测交。三次两点测交。 35P56表n在具体解题分析中，我们可以按以下步骤进行：在具体解题分析中，我们可以按以下步骤进行：n1、首先要确定亲组合和双交换。、首先要确定亲组合和双交换。实得数最多的实得数最多的、二种表型为亲组合，实得数最少的二种表型为亲组合，实得数最少的、为双交换。为双交换。n2、比较双交换与亲组合，确定三个基因的顺序。、比较双交换与亲组合，确定三个基因的顺序。把双交换把双交换ec ct cv、+ + +分别与亲组合分别与亲组合ec ct+、+ cv比较，可以发现只

17、有比较，可以发现只有cv这个基因位置发生了改这个基因位置发生了改变，说明变，说明cv在中间在中间(只有只有cv在中间在中间)，亲组合通过，亲组合通过双交换才能到上述结果。双交换才能到上述结果。36只有只有cv基因在中间，亲组合通过双交换才能基因在中间，亲组合通过双交换才能产生产生ec ct cv、+ + +双交换个体双交换个体37n3、计算基因间的重组值na、计算相邻ec-cv的重组值，就应该忽视表中的中间一行ct/+，只对ec-cv考虑。38n 重组合重组合 RFec-cv =(273+265+3+5) /5318 100%=10.2%39b. 计算相邻基因计算相邻基因cv-ct的重组值，同

18、理忽视表的重组值，同理忽视表中第一行（中第一行（ec/+） 重组值重组值RFcv-ct=8.4%c. 同理计算同理计算ec-ct的重组值的重组值 重组值重组值RFec-ct为为18.4%。404. 染色体连锁图的绘制染色体连锁图的绘制在计算在计算RFec-cv 、RFcv-ct时都把时都把ec、ct、cv 与与+ + +这这8个果个果蝇算进去了，也就是它们在蝇算进去了，也就是它们在ec-cv间和间和cv-ct间各进行了一次间各进行了一次交换。虽然这交换。虽然这8个果蝇在个果蝇在ec-ct间进行了两次交换，即双交换。间进行了两次交换，即双交换。但我们在计算但我们在计算RFec-ct时，并没有把这

19、时，并没有把这8个果蝇算进去。个果蝇算进去。 所所以在计算以在计算ec-ct间的图距、交换值时，一定要在间的图距、交换值时，一定要在ec-ct的重组值的重组值18.4%基础上基础上加上两倍的双交换值，即加上两倍的双交换值，即18.4%+20.1%=18.6%。415、干涉和并发系数n从理论上讲：双交换值=单交换值I单交换值II。n实际双交换值理论双交换值n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。n以并发系数/符合系数表示干扰的程度。n 并发系数C = 实际双交换值/理论双交换值 42干涉与并发系数的关系干涉与并发系数的关系nI=1-CnC=1，I=0时，不存在干涉时，不存在干

20、涉nC=0，I=1时，存在完全干涉时，存在完全干涉n1 C0时，存在正干涉时，存在正干涉nC0，I0时，存在负干涉时，存在负干涉43二、真菌类的遗传分析（顺序四分子）二、真菌类的遗传分析（顺序四分子）估算标记基因与着丝粒之间的距离及基因之间估算标记基因与着丝粒之间的距离及基因之间距离。距离。子囊中子囊孢子的正确对称性质，证明减数分子囊中子囊孢子的正确对称性质，证明减数分裂是一个交互的过程。裂是一个交互的过程。是遗传学分析的好材料，可以直接看出分离比是遗传学分析的好材料，可以直接看出分离比和计算重组率。和计算重组率。可检验染色单体的交换有否干涉现象。可检验染色单体的交换有否干涉现象。四线分析证明

21、每一交换只包括四线分析证明每一交换只包括4线中的两线，线中的两线，但多重交换可以包括一个二价体的两线、三线但多重交换可以包括一个二价体的两线、三线或四线。或四线。44（一）着丝粒作图（一）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位置就称为着丝粒作图着丝粒作图。 野生型链孢霉（记为野生型链孢霉（记为lyslys+ +或或+ +）与赖氨酸缺陷型（记）与赖氨酸缺陷型（记为为lyslys- -或或- -）杂交，得到的）杂交，得到的8 8个子囊孢子中，个子囊孢子中，4 4个黑色、个黑色、4 4个灰色（为赖氨酸缺陷型，成熟较晚，故为灰色

22、。）。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，将有根据黑色孢子和灰色孢子在子囊中排列次序，将有6 6种子种子囊孢子。囊孢子。456种子囊孢子非交换型：非交换型：+ + - -+ + - - - - + +- - + + 交换型：交换型：+ - + -+ - + - - + - +- + - + + - - + - - + - + + - + + - 第一次分裂分离第一次分裂分离 第二次分裂分离第二次分裂分离 46非交换型，第一次分裂分离（非交换型，第一次分裂分离（M)47交换型，第二次分裂分离（交换型，第二次分裂分离（M)48基因与着丝粒重组率的

23、计算基因与着丝粒重组率的计算重组率重组率（R） 交换型子囊数交换型子囊数 1/2 交换型子囊数交换型子囊数+非交换型子囊数非交换型子囊数=100%4950（二) 连锁作图 两个连锁基因的作图，用两种不同类型两个连锁基因的作图，用两种不同类型链孢霉的杂交为例，即链孢霉的杂交为例，即Ab aB。 形成四分孢子类型可能有三种：形成四分孢子类型可能有三种：亲二型亲二型（parental ditype，简写，简写PD）非亲二型非亲二型（noparental ditype，简写，简写NPD）四型四型（tetratype，简写，简写T）51染色体交换和重组四分子的关系染色体交换和重组四分子的关系不交换不交换 0% PD (Ab Ab aB aB) ( 1-M1M1) 单交换单交换 50% T (Ab AB ab aB) (3-M1M2) AbaBAbaB四四 线线双交换双交换 100% NPD (ab ab AB AB) (2-M1M1)AbaB52染色体交换和重组四分子的关系染色体交换和重组四分子的关系 单交换单交换 50% T (Ab ab AB aB) (4-M2M1) 二二 线线 0% PD(Ab aB Ab aB) 双交换双交换 （5-M2M2） 四四 线线双交换双交换 100% NPD(ab AB ab