性别决定与性连锁遗传

1、第三章第三章 连锁遗传分析与染色体作图连锁遗传分析与染色体作图第第六节六节 连锁连锁基因的交换和重组基因的交换和重组u连锁遗传现象的发现连锁遗传现象的发现u连锁法则的建立连锁法则的建立u完全连锁与不完全连锁完全连锁与不完全连锁u重组频率的测定重组频率的测定u交换交换u基因定位与染色体作图基因定位与染色体作图难点 三点测交三点测交第六节第六节 连锁基因的交换和重组连锁基因的交换和重组一、一、 连锁现象的发现连锁现象的发现(一一)、香豌豆、香豌豆(Lathyrus odoratus)两对相对性状杂两对相对性状杂交试验交试验. 相引相引（coupling） 相斥相斥（repulsion)互斥相互斥相

2、互引相互引相 组合一：组合一：紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒组合二：组合二：紫花、圆花粉粒紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒红花、长花粉粒 （二）（二） 连锁遗传现象连锁遗传现象杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。遗传现象。相引相相引相(coupling phase)与与相斥相相斥相(repulsion phase)描述花色两个显性性状连在一起遗传两个显性性状连在一

3、起遗传(显)(隐)(显)圆花粉粒圆花粉粒(红花红花(隐)长花粉粒长花粉粒(描述描述亲本亲本花色花色花粉粒形状花粉粒形状P1紫花紫花(显显)长花粉粒长花粉粒( (显显) )两个隐性性状连在一起遗传两个隐性性状连在一起遗传P2红花红花(隐隐)圆花粉粒圆花粉粒( (隐隐) )一个显性性状与另一个隐性性状一个显性性状与另一个隐性性状P1紫花紫花(显显)( (隐隐) )一个隐性性状与另一个显性性状一个隐性性状与另一个显性性状P2(隐)( (显显) )相引相相引相相斥相相斥相（三）连锁遗传的解释（三）连锁遗传的解释(一一).每对相对性状是否符合分离规律？每对相对性状是否符合分离规律？(二二).非等位基因间

4、是否符合独立分配规律？非等位基因间是否符合独立分配规律？(一一)、每对相对性状是否符合分离规律？、每对相对性状是否符合分离规律？性状性状F2表现型表现型F2个体数个体数F2分离比例分离比例紫花紫花(显显)4831+390=5221红花红花(隐隐)1338+393=1731长花粉粒长花粉粒(显)显)4831+393=5224圆花粉粒圆花粉粒(隐)隐)1338+390=1728紫花紫花(显显)226+95=321红花红花(隐隐)97+1=98长花粉粒长花粉粒(显)显)226+97=323圆花粉粒圆花粉粒(隐)隐)95+1=96花色花色花粉粒花粉粒形状形状相引相相引相相斥相相斥相花色花色花粉粒花粉粒

5、形状形状3:13:13:13:1(二二)、两对相对性状自由组合？、两对相对性状自由组合？测交法：测定杂种测交法：测定杂种F1产生配子的种类和比例产生配子的种类和比例 赫钦森赫钦森(C. B. Hutchinson, 1922)玉米测交试验玉米测交试验籽粒颜色：籽粒颜色： 有色有色(C)、无色（、无色（c）籽粒饱满程度：饱满籽粒饱满程度：饱满(Sh)、凹陷、凹陷(sh)玉米的玉米的有色、有色、无色、无色、饱满、饱满、和凹陷和凹陷测交：相引相测交：相引相二、二、 完全连锁与不完全连锁完全连锁与不完全连锁 连锁连锁 完全连锁完全连锁 不完全连锁不完全连锁 霍尔丹定律霍尔丹定律 ( Haldanes

6、law) 连锁群连锁群（Linkage group） 连锁群的数目，等于单倍体染色体数连锁群的数目，等于单倍体染色体数 果蝇的完全连锁果蝇的完全连锁三、三、 重组频率的测定重组频率的测定 交换值（交换值（crossing-over value） 重组值（重组值（recombination value） 重组率（重组率（recombination frequency）公式：公式：重组频率（重组频率（RF）= 重组型数目重组型数目 / 亲组型数目亲组型数目+ 重重组型数目组型数目= 重组合重组合( (亲组合重组合亲组合重组合) ) 100100 单位单位: :图距单位图距单位 m.u. m.u.（

7、map unit）或）或 厘摩（厘摩（centimorgan cM）重组值重组值 交换值交换值玉米玉米作为遗传学研究材料的优点作为遗传学研究材料的优点:玉米为例，互引、互斥，玉米为例，互引、互斥， RF值均约等于值均约等于 3%亲组型远高于重组型亲组型远高于重组型相引相引（coupling）相斥相斥（repulsion)亲组型远高于重组型亲组型远高于重组型四、四、 交换交换同一染色体上的相互连锁的基因为什么会同一染色体上的相互连锁的基因为什么会出现一定频率的重组？出现一定频率的重组？出现新组合的机制是什么？出现新组合的机制是什么？ （一）（一） 交叉型假设交叉型假设 要点：要点： 核心：交叉是

8、交换的结果，而不是交换的核心：交叉是交换的结果，而不是交换的原因原因细胞学上观察细胞学上观察到交叉，表明到交叉，表明同源染色体的同源染色体的非姐妹染色单非姐妹染色单体间已发生交体间已发生交换换当当F1植株减数分裂时，植株减数分裂时，8%的性母细胞在的性母细胞在sh-c间间形成交叉形成交叉（可在显微镜（可在显微镜下观察到的），意味着下观察到的），意味着交换发生，交换发生，由于每一个性母细胞发由于每一个性母细胞发生一次交换，只有生一次交换，只有50%重组类型重组类型，所以，在，所以，在F1形成的配子中，形成的配子中，重组型重组型配子配子应为应为8% 50% = 4% 另外的另外的92%的性母细胞产

9、生的性母细胞产生的配子全是亲组型，加上发的配子全是亲组型，加上发生过交换的性母细胞产生的生过交换的性母细胞产生的4%的亲组型配子，的亲组型配子，亲组型配亲组型配子子共为共为96% 测交法可用于计算测交法可用于计算重组率重组率 （= 重组型配子百分率）重组型配子百分率）（二）（二） 连锁交换定律连锁交换定律遗传学第三定律遗传学第三定律基本内容：基本内容：P97生物遗传性状发生生物遗传性状发生变异变异的主流：的主流： 自由组合，连锁交换自由组合，连锁交换 （三）（三） 影响交换的因素影响交换的因素物理因素物理因素化学因素化学因素生物本身因素生物本身因素 如：性别，如：性别， 霍尔丹定律霍尔丹定律

10、（四）（四） 多线交换与最大交换值多线交换与最大交换值最大交换值最大交换值多线交换是否会改变最大交换值？多线交换是否会改变最大交换值？图图3-13对于对于A-C基因，理论上计算，产生的亲组基因，理论上计算，产生的亲组型和重组型的比值总是型和重组型的比值总是1：1，最大交换最大交换值不会超过值不会超过50% 双交换特点双交换特点：1 频率低频率低2.2.两个基因间若发生双交换，见不到重组两个基因间若发生双交换，见不到重组体；若中央有另一个基因，则这个基因体；若中央有另一个基因，则这个基因改变位置，所以，双交换的结果使两侧改变位置，所以，双交换的结果使两侧基因的重组率低于实际交换值基因的重组率低于

11、实际交换值 a + + + c b a c b + + + a + b + c + a c + + + b两个基因间若发生双交换，见不到重组体；两个基因间若发生双交换，见不到重组体；若中央有另一个基因，则这个基因改变位置若中央有另一个基因，则这个基因改变位置所以，双交换的结果使两侧基因所以，双交换的结果使两侧基因的重组率低于实际交换值的重组率低于实际交换值五、基因定位和染色体作图五、基因定位和染色体作图（一）（一） 基因直线排列原理及其相关概念基因直线排列原理及其相关概念1 基因定位基因定位2 染色体图（基因连锁图或遗传图）染色体图（基因连锁图或遗传图）3 图距图距“基因的直线排列原理基因的直

12、线排列原理”任何任何3个距离较近的个距离较近的a、b、c连锁基因，若已分别连锁基因，若已分别测得测得a、b和和b、c间的距离，那么间的距离，那么a、c的距离，的距离，就必然等于前两者距离的差或和就必然等于前两者距离的差或和例：果蝇，例：果蝇，X染色体上染色体上3个基因，个基因，w白眼、白眼、y黄体、黄体、bi粗脉翅，粗脉翅，测交得知，测交得知，biw 5.3cM， wy 1.1cM要确定要确定3个基因的相对排列位置，还需测出个基因的相对排列位置，还需测出biy ?即，须做即，须做3次两点测交（每次包括次两点测交（每次包括2个基因个基因在内，分别进行在内，分别进行3次测交的方法）次测交的方法）

13、（二）（二） 三点测交与染色体作图三点测交与染色体作图两点测交两点测交：要确定：要确定3个基因位点在一条染色个基因位点在一条染色体上的相对位置时，须进行体上的相对位置时，须进行3次杂交及相次杂交及相应的测交，应的测交，较繁琐较繁琐；另一不足是，；另一不足是，检查检查不出双交换不出双交换三点测交三点测交：将：将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，3杂合体与杂合体与3隐性个体做测交，一次实验隐性个体做测交，一次实验就等于就等于3次次“两点试验两点试验”（如上述）；而且，（如上述）；而且，能测出双交换能测出双交换 结果分析：结果分析：1 归类归类2 确定正确的基因顺序确定正确的基因

14、顺序3 计算重组值，确定图距计算重组值，确定图距4. 4. 绘染色体图绘染色体图 为什么两侧基因为什么两侧基因ecct的图距不等于的图距不等于eccv，cvct 2个重组值之和？个重组值之和？ 因为，两侧基因间发生因为，两侧基因间发生双交换双交换时，测不时，测不出重组型，计算出重组型，计算ecct重组值时没有将双重组值时没有将双交换计入，使重组值小于实际交换值交换计入，使重组值小于实际交换值 所以，所以，ecct的实际交换值应该为重组值的实际交换值应该为重组值（可测得的）加（可测得的）加2倍双交换值，即倍双交换值，即18.4% + 20.15% = 18.7% 校正后的图距校正后的图距 18.

15、7 = 10.3 + 8.4 符合符合“基因直线排列原理基因直线排列原理”三点测交实验的意义在于: （1）比两点测交方便、准确。 一次三点测交相当于3次两 点测交实验所获得的结果； （2）能获得双交换的资料； （3）证实了基因在染色体上是 直线排列的。二遗传干涉和并发率二遗传干涉和并发率 并发系数并发系数（coefficidence of coincidence or coincidence）C 干涉干涉或或染色体干涉染色体干涉 I 一般，双交换频率小于预期值。一般，双交换频率小于预期值。 预期值预期值=两个单交换的乘积两个单交换的乘积 图图3-13 例：例：ec-ct 间，间，预期双交换值预

16、期双交换值 10.3%8.4%=0.865%实际值实际值 5+3 / 5318 = 0.15% 这是因为，每发生一次单交换都会影响这是因为，每发生一次单交换都会影响它邻近发生另一次单交换，该现象称它邻近发生另一次单交换，该现象称干干涉涉（I）或）或染色体干涉染色体干涉 当当 C =1，I = 0时，时， 表示表示 无干涉无干涉 C = 0，I = 1时，时， 表示存在表示存在完全干涉完全干涉 1 C 0 时时 表示存在表示存在正干涉正干涉 （positive interference） C 1，I 0 时，时， 表示存在表示存在负干涉负干涉 （negative interference） 负干

17、涉仅在微生物中发生负干涉仅在微生物中发生基因转变基因转变时才时才出现。出现。 用用并发系数并发系数（C）表示干涉作用的大小）表示干涉作用的大小 C= 观察到的双交换率观察到的双交换率 / 两个单交换乘积两个单交换乘积（理论值）（理论值） 交叉干涉（交叉干涉（chiasma interference） I I1C C越大，干涉作用越小，越大，干涉作用越小，C = 1 时，时，I = 0，表示无干涉，反之，表示无干涉，反之，C = 0 时，时，I = 1，干，干涉完全（意味着一个单交换发生后，邻涉完全（意味着一个单交换发生后，邻近的另一个单交换就不会发生）近的另一个单交换就不会发生） 上述上述 C

18、 = 0.15% / 0.86% = 0.17 I = 1C = 0.83，意味着，意味着83%的双交换被干涉掉了的双交换被干涉掉了 三染色单体干涉三染色单体干涉 (1) (2) (3) (4) (1)2-3二线双交换 (2)1-4四线双交换 (3)1-3三线双交换 (4)2-4三线双交换 当第一次交换发生后，第二次交换可在任意两条非姊当第一次交换发生后，第二次交换可在任意两条非姊妹染色单体之间进行。情况如妹染色单体之间进行。情况如(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)或或(4)(4)。制图函数制图函数(mapping function)p以重组率为自变量，图距为因变量所得到的函数以重组率为

19、自变量，图距为因变量所得到的函数在这里只需要重组率一个变量，并不需要考虑两基因座之间是否存在这里只需要重组率一个变量，并不需要考虑两基因座之间是否存在双或多交换在双或多交换p为什么使用制图函数？为什么使用制图函数？只有在两个基因座距离较近时，才可以使用以只有在两个基因座距离较近时，才可以使用以RF表示的图距表示的图距在中等距离时开始出现双交换，这时图距与在中等距离时开始出现双交换，这时图距与RF已不成线性关系已不成线性关系距离更远时，两基因座之间会出现多重交换，这种非线性关系变得距离更远时，两基因座之间会出现多重交换，这种非线性关系变得更加明显；呈现非连锁状态更加明显；呈现非连锁状态在后在后2

20、种情况下，需寻找一个或多个标记（为发现双或多交换而寻找的种情况下，需寻找一个或多个标记（为发现双或多交换而寻找的居间基因）。实际操作起来很困难居间基因）。实际操作起来很困难Haldane制图函数制图函数pHaldane(霍尔丹霍尔丹)推推导的重组率校正函数导的重组率校正函数RF = (1 - e-2x) / 2x代表交换率，代表交换率，e是自然底数是自然底数公式表示重组率与图距的关公式表示重组率与图距的关系系图距的单位是图距的单位是1%交换率交换率说明说明p 纵轴为重组率。横轴为图距，单位为纵轴为重组率。横轴为图距，单位为= 100 xp 平均交换次数越多，基因座之间的距离越远平均交换次数越多

21、，基因座之间的距离越远p 从上图的实线可以看出，不论染色体上的两个基因座相距有多远，其从上图的实线可以看出，不论染色体上的两个基因座相距有多远，其RF值永不会大于值永不会大于50%。当。当x 时时e-x 0，这时，这时RF50%p 从上图的虚线可以看出，只有在从上图的虚线可以看出，只有在值很小时的一个很小区间内，图距值很小时的一个很小区间内，图距才与才与RF呈线性关系，斜率为呈线性关系，斜率为1，重组率是加性的。这时的，重组率是加性的。这时的RF可直接用可直接用来作为图距来作为图距p 交换次数很多时（曲线较大区域），斜率小于交换次数很多时（曲线较大区域），斜率小于1，重组率不再是加性，重组率不

22、再是加性的，的，RFacRFab+RFbc。必须用制图函数加以校正。必须用制图函数加以校正p 由由RF = (1 - e-2x) / 2解出解出x，x = -ln (1 - 2RF ) / 2由此得出：由此得出：MD = -50 ln (1 2 RF ) m.u.p 不管基因座之间的远近，该公式都是适用的不管基因座之间的远近，该公式都是适用的RF = (1-e-2x)/2第八节第八节 人类基因组的染色体作图人类基因组的染色体作图人类遗传图制图工作始于人类遗传图制图工作始于1936年，主要应用系谱年，主要应用系谱分析法。分析法。70年代以后新技术的采用使此工作得到进展。年代以后新技术的采用使此工

23、作得到进展。90年代的人类基因组计划年代的人类基因组计划(human genome project) 人类基因组人类基因组 23对染色体，对染色体，30亿个碱基对，亿个碱基对，70%单单拷贝，拷贝，30%重复序列重复序列 人体基因定位在特定染色体上的方法人体基因定位在特定染色体上的方法 （一）（一） 家系分析法家系分析法1 Y连锁基因的定位连锁基因的定位 只出现在男性的性只出现在男性的性状状2 X连锁基因的定位连锁基因的定位 隔代交叉遗传的性隔代交叉遗传的性状，其基因位于状，其基因位于X染色体上染色体上如果如果2个性状都表现为隔代交叉遗传，则可个性状都表现为隔代交叉遗传，则可以判断以判断2个性状的基因都在个性状的基因都在X染色体上，染色体上，但不能确