连锁与互换规律

1、.第五章 连锁与互换规律1910年摩尔根将果蝇白眼基因定位于X上后，又发现一些伴性遗传基因，证明X上确有许多基因（人有23对染色体和十万个基因）。提出问题：（1） 同一染色体上众多基因如何排列（2） 遗传传递有何规律经研究得到结论：（1）基因论（2）连锁交换规律第一节 基因的连锁与交换一、连锁遗传现象（一）连锁遗传现象发现1906年英国学者贝特森（Bateson）和潘耐特（Pannett）研究香豌豆两对性状遗传时，首先发现的。花颜色紫色P对红色p显性，花粉粒形状长形L对圆形l显性。F2分离比不符合9：3：3：1，亲组合类型较多，重组合类型偏少。原为同一亲本的两个性状，在F2中常常有联系在一起的

2、倾向，这说明来自同一亲本的基因，有较多的在一起传递的可能。但贝特森和潘耐特未能提出科学的解释。摩尔根认为应从F1产生配子数找原因，4种配子数目不等，亲组合类型多，重组类型少。（二）摩尔根的实验 果蝇翅的长短，复眼的颜色 长翅Vg，残翅vg，红色复眼Pr，紫色复眼pr解释相引组杂交红眼雄果蝇产生两种数目相同的配子，测交后代1：1，红眼雌果蝇产生四种配子，但亲组型配子Vg Pr和vg pr多，而重组型配子Vg pr和vgPr少。同理可解释相斥组杂交结果。果蝇翅的长短和眼的颜色是两对相对性状，这两对相对性状在杂交后代中具有某种程度的相关性或相连性，把这种现象叫连锁。把这两对相对性状叫连锁性状。控制连

3、锁性状的基因叫连锁基因，连锁基因位于同一对同源染色体上。连锁基因之间能够发生交换的连锁叫不完全连锁（雌果蝇），不能发生交换的连锁叫完全连锁（雄果蝇、雌家蚕）。目前人们经过研究发现仅有两种动物雄果蝇和雌蚕属于完全连锁，不发生交换。相引组：两个显性在一起，两个隐性在一起配成的杂交组合。相斥组：一个显性一个隐性和一个隐性一个显性在一起配成的杂交组合。（三）连锁的细胞学基础同一染色体上非等位基因随染色体一起遗传完全连锁，又能按一定比例发生交换而重组不完全连锁。图示：（四）连锁交换规律位于同一染色体上非等位基因随染色体一起遗传，又能按一定比例发生交换而重组，杂合体产生的配子亲组型多，重组型少。二、交换和

4、重组值(一)交换同源染色体在减数分裂配对时，偶尔在相应的位置发生断裂，然后错接，造成同源染色体中的非姐妹染色单体之间染色体片段的互换，这个过程叫交换或重组。交换的染色体叫重组染色体。染色体片段的交换导致连锁基因之间的交换。特点：（图示）（1）连锁基因之间的交换发生在减数分裂的前期的粗线期。（2）一般发生在靠近的非姐妹染色单体之间，等量互换片断。（3）每发生一次有效交换，将产生两条重组染色体，两条非重组染色体（亲染色体），含有重组染色体的配子叫重组合配子，含有非重组染色体的配子叫亲组合配子。（4）测交后代亲组型多，重组型少（说明原因），两亲组型配子相等ABab，两重组型配子相等Ab=aB。判断基

5、因之间关系： 测交后代表型及比例：（1）1：1：1：1，自由组合；（2）1：1，完全连锁；（3）两多两少，连锁交换。（二）重组值（交换值）1、 概念重组型配子占总配子数的百分率。(两基因之间发生交换的频率，含义有别)重组值（交换值）=100% 重组合配子 配子总数（亲组合配子+重组合配子）2、重组值大小0重组值50% =0 完全连锁；50 自由组合 反映两连锁基因连锁强弱，小强；大弱3、 反映减分中发生交换的性母细胞比例发生交换性母细胞2交换值发生交换的性母细胞的百分率是重组合配子百分率的2倍。因此如果交换值为4%，则表明有8%的性母细胞发生了交换。4、 表示连锁基因间距离重组值重组型配子数两

6、基因间发生交换的频率两基因间距离（距离越远交换点越多）。用重组值大小表示连锁基因间距离图距，度量单位染色体图单位；图距重组值去掉，当连锁基因间距离大时有双交换，不能代表图距，需要校正。(三) 重组值测定方法1、 测交法 简单，常用，但有时操作困难测交后代的表型和数目直接反应F1产生的配子类型和数目，用公式：重组值（交换值）测交后代中重组型数/测交后代总数100上例相引组12；相斥组13例如：果蝇 正常腿T，粗腿t；长翅V，残翅v；直翅C，弯翅c。相引相正常腿长翅TV/TV 粗腿残翅tv/tv TV/tv tv/tv TV /tv tv/ tv Tv/ tv tV/ tv 510 508 65

7、68=1151Tv之间重组值=65+68/1151=11%相斥相 正常腿残翅Tv/Tv 粗腿长翅tV/tVTV/tv tv/tv Tv /tv tV/tv TV/tv tv/tv 401 398 51 48Tv之间重组值= (51+48 )(401+398+51+48)100% =11%相引相长翅直翅VC/VC 残翅弯翅vc/vc VC/vc vc/vc V C/vc v c/vc Vc/vc v C/vc 318 296 25 31VC之间重组值=(25+31 )(318+296+25+31)100% =8%相斥相长翅弯翅Vc/Vc 残翅直翅vC/vC Vc/vC vc/vc V c/vc

8、v C/vc VC/vc vc /vc 218 209 20 18Vc之间重组值=(20+18)(218+209+20+18)100% =8%同法求TC之间重组值18.4%2、自交法 对难以去雄不能杂交，可采用自交法（1） 平方根法 例如：紫花长花粉红花园花粉 PL Pl pL pl PL/PL pl/pl PLF1 PL/pl Pl pLF2 PL Pll ppL ppll pl pl/pl 4831 390 393 13386952设pld, 则PLd， Pl pL0.5d，d21338/69520.192 d0.44 重组型配子占总配子比例120.4412 重组值12因此法仅用双隐性和总

9、数，会影响准确度（2） 乘积比例法 由公式求乘积比例X值，再查“乘积比例法估算重组值”表，得重组率值。 相引组Xa2 a3/ a1 a4 相斥组Xa1 a4 / a2 a3a1代表双显 a4代表双隐 a2 a3 代表一显一隐上例为相引组 Xa2 a3/ a1 a4390393/483113380.024查表得0.12即12 因后代四种类型都有，更准确三、交换的细胞学基础1913年斯特恩（Stern）在果蝇、麦克林托克在玉米中找到证据（玉米种子颜色有色C，无色c，种质非糯性Wx，糯性wx，位于第九染色体上特殊品系，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）。以果蝇为例 X：断裂

10、，不含着丝粒片断易位到4号染色体上，比正常X短，带粉眼a、棒眼BX：带Y的勾状部分，带红眼A、非棒眼b（图示）F1 观察测交后代X染色体长度和有无Y钩雄果蝇粉非 X染色体正常长度且无Y钩；红棒X染色体短且有Y钩证明：基因重组是由于交换了染色体片断。练习：如AB交换值10，预期100个后代，问：（！）有多少性母细胞在AB间发生交换 21020（2）红棒眼果蝇数（雄） 为重组型1001/210=5（雄2.5）（3）粉非眼果蝇数（雌） 为亲组型1004545（雌22.5）第二节基因定位和遗传学图一、基因定位的方法基因定位即将连锁的基因按一定顺序和距离排列（一） 两点测交 用两连锁的基因杂合体测交，求

11、出重组值一次测定两个基因的位点，TV之间交换值为11%，则TV基因距离为11；VC之间交换值为8%，则VC基因距离为8； TC之间交换值为18.4%，则TC基因距离为18.4（11+8=19,不准确），因此排列顺序为TVC。两点测交虽是最基本的方法，但它的手续烦琐（3次杂交3次测交），而且在连锁基因相距较远的情况下，对可能发生的双交换，用两点测交无法测出，所以数据不够准确，如上例TC基因距离为18.419,通常采用三点测交。（二）双交换 两连锁的基因之间同时发生二次单交换，结果两基因不发生重组重组型配子对A-B， (1)（3）对C-B，(2)（3）对A-C，(1)（2）+(3) 当两点测交时如

12、B不考虑，求重组值A-C时，（3）未计入，因（3）产生配子都为AC和ac，没有重组型配子，实际（3）发生2次交换，因此两点测交求出的重组值实际交换率，需校正。实际交换值=重组值+2双交换值。 无双交换值时，用作图函数：R=1/2(1-e12),X=-1/2ln(1-2R)，R代表重组值。（三）三点测交用三个连锁基因杂合体测交，求出两两基因间重组值。优点1次杂交1次测交，可测出双交换。例1：果蝇X染色体上三个突变基因，均为隐性，ec（棘眼）、sc（缺胸刚毛）、cv（缺横脉）；对应等位基因都为显性野生型。棘眼 ec/ec+ sc cv/Y野生型ec/+ sc cvec sc cv/Y测交后代表型

13、后代数 F1配子基因型 交换发生ecsc sccv eccv棘眼 810 ec 无交换缺毛、缺横脉 828 +sc cv棘眼、缺毛 62 ec sc 缺横脉 88 + cv 棘眼、缺横脉 103 ec cv 缺毛 89 + sc 计算重组值：重组值ecsc6288/19807.6重组值sccv628810389/198017.3重组值eccv10389/1980=9.7%d（ecsc）7.6图单位；d(eccv)=9.7图单位；d（sccv）17.3图单位无双交换。例2：果蝇 直翅 + 无纹胸 + 灰身 + 弯翅 c 条纹胸 s 黑檀体 e+/+ cse/cse（随机的排列顺序）+/cse c

14、se/cse 计算重组值：重组值c-s =10.6%+0.2%=10.8%重组值s-e =9.3%+0.2%=9.5%重组值c-e =10.6%+9.3%=19.9%基因之间发生三次交换（奇数次交换），产生了重组配子，为有效交换；基因之间发生四次交换（偶数次交换），没产生重组配子，为无效交换。为什么10.8+9.519.9.因为c-e之间两次交换值0.22未被加进去，需校正交换率=19.9%+0.2%2=20.3%。20.3个图单位表示c-e之间的距离，而19.9%表示c-e之间的重组值。基因排列顺序csed(c-s)= 10.8图单位；d(e-s)= 9.5图单位; d(c-e)= 20.3

15、图单位如只确定基因排列顺序，可不求交换值（1） 判断有无双交换（测交后代6种类型，无双交换，必须求交换值；8种类型则有双交换，数目最少为双交换类型）（2） 比较双交换与亲本类型（数最多），位置改变的基因位于中间上例数最少 +s+和c+e为双交换型，最多+和cse，s位置改变位于中间。二、干涉和并发系数（一）干涉如染色体上某一单交换发生对另一相邻单交换发生没有影响，则二单交换同时发生的频率即双交换率PP；上例理论上双交换率10.8%9.5%1实际双交换率0.2，表明一交换的发生影响另一交换的发生。染色体上某一位置发生交换将影响相邻部位发生交换，这种现象叫干涉。干涉的大小用并发系数表示。干涉=1并

16、发系数（二）并发系数并发系数=实际交换值理论交换值（两个单交换的乘积）该例中并发系数C=0.2%1%=0.2，干涉I=1-0.2=0.8表示理论预期双交换中有20%发生，80由于干涉不能发生正干涉：一处发生交换将抑制多次交换负干涉：一处发生交换将促进多次交换， C=0 实际不发生双交换；C1无干涉，基因相距远三、 遗传学图(一)连锁群位于同一染色体图上的全部基因构成的群体。连锁群、同源染色体和基因之间的关系：连锁群反映了一对同源染色体上的基因排列。如人类有46条染色体，经测定有23个连锁群。（二）连锁图标有基因座位的图，也叫遗传学图、基因位置图、染色体图。绘制连锁图的规则：（1）一般绘制某种生

17、物单倍体全部染色体。（2）纵线代表染色体，右侧基因符号，左侧标出基因座位（位点即距离0点的图距），小写字母代表突变基因，而不表示基因的显隐性。（3）把染色体的某一端作为原点（一般短臂）标为O,其它的基因所在的位置距O点的单位标出来,若以后发现在0点前有新的基因，则以新基因为0点，基因座位相应改变。连锁图反映了一对同源染色体上的基因排列情况，并不反映某一位点基因为A或a。 a bcdeABO0 10 15 20 30 200表明控制血型的位点，而不是ABO基因 ，下图为玉米遗传图说明豌豆7对基因（孟德尔研究7对相对性状）位于4条染色体上。第三节 真菌的遗传分析一、研究材料优点 链孢霉是一种丝状的

18、真菌，是一类菌的名称，属于子囊菌纲。遗传学上常用的叫粗糙链孢霉。菌丝是单倍体， 1、 个体小，繁殖快，一次产生大量后代。 2、 具有一定形状、数目的染色体有7条染色体，形态功能行为似高等生物，可进行有性生殖。3、 单倍体占优势，菌丝、分生孢子、子囊孢子为单倍体，性状在单倍体表型，直接反应基因型。4、 后代即为子囊孢子，一次减分则可产生子囊孢子，且按顺序排列在同一子囊中。二、四分子分析减数分裂产生4个孢子，按一定顺序排列在子囊内，叫顺序四分孢子或顺序四分子，对其进行分析叫顺序四分子分析。特点：一个顺序四分子是一个合子一次减数分裂的产物，它不和其它合子的减数分裂产物相混合，四分孢子来源清楚，因此能

19、够对合子进行单个的分析。链孢霉菌丝体、子囊孢子、分生孢子都是单倍体，无显隐性之分，不管显性还是隐性都能表现，表现型就代表基因型。有以下优点：1、不需要测交，可以证明Aa产生二种数目相同的配子白菌丝a Aa 减分 有丝 单个培养 4红红菌丝A 2N 4白证明Aa产生A和两种数目相同配子2、把着丝粒作为一个座位，计算某基因与着丝粒间重组值，可得到该基因与着丝粒间距离即着丝粒作图。3、子囊中子囊孢子对称性证明交换为交互过程。4、四线分析证明，四线中常2、3线交换，但有三线、四线。5、可检验交换有无干涉。三、着丝粒作图把着丝粒作为一个座位，计算某一基因与着丝粒之间距离例如：赖氨酸缺陷型：在培养基中必须

20、加lys才能生长，表示为lys，赖氨酸野生型：在培养基中不加lys也能生长，加lys后生长快，表示为lys。孢子在子囊中发育的过程由无色到灰色到黑色，由于lys生长快，因此存在一个时期lys子囊孢子灰色，lys子囊孢子黑色。lys与lys杂交后子囊孢子的排列顺序有（代表黑色，代表灰色）： （1） 非交换型子囊（2） （3） （4） 交换型子囊 （5） （6） （一）非交换型子囊后 或 后 或 1、 着丝粒与lys基因之间未发生交换，属非交换型子囊2、 （1）、（2）两种排列是由于后同源染色体分开时着丝粒随纺锤牵丝随机运动造成。3、 lyslys在后同源染色体分开时分离，属第一次分裂分离M1(二

21、)交换型子囊后 后 或 或 或或 1、着丝粒与lys基因之间发生交换，属交换型子囊2、（3）、(4)、(5)、(6)四种排列是由于后姐妹染色单体分开时着丝粒随纺锤牵丝随机运动造成。3、lyslys在后同源染色体分开时未分离，后姐妹染色单体分开时分离，属第二次分裂分离M2（三）基因与着丝粒间交换值一个交换型子囊中有一半子囊孢子是交换后产生的(位置改变)。基因和着丝点之间的交换值=交换型子囊孢子数/总子囊孢子数100%=交换型子囊数/总子囊数1/2100%着丝点作图：测出某染色体上的每个基因和着丝点的距离，据此距离可以绘制染色体图，这种绘图方法叫着丝点作图。四、着丝粒距离和重组频率将着丝粒作为一座

22、位，同时研究两对连锁基因，作出连锁图例如：接合型A、a，生长野生型V ，生长缓慢型V，有性生殖，将有6636种排列，不考虑后染色单体随机运动，36种可归纳为7种基本子囊型，例如上例（3）、(4)、(5)、（6）归纳为一种。实验结果：子囊型1234567四分体（1）AVAV+AVAVAVAV+AV基因（2）AVAV+AV+aVaV+aVaV+排列（3）aV+aVaVAV+AVAV+aV顺序（4）aV+aVaV+aV+aV+aVAV+分离发生期M1 M1M1 M1M1M2M2M1M2 M2M2 M2M2 M2四分子类型PDNPDTTPDNPDT子囊数116188811261285310PD：亲二型

23、，子囊孢子只有亲本AV和aV+两种类型；NPD：非亲二型，子囊孢子与亲本完全不同，即AV和aV+两种；T:四型，子囊孢子有四种AV、aV+、AV和aV+计算重组值：重组值（A着丝粒）=Aa交换型子囊数/总子囊数1/2100Aa的M2/11611285310/11611/2100=6.28%重组值（V着丝粒）=V+V交换型子囊数/总子囊数1/2100V+V的M2/11611/21001265310/1161=6.2%重组值（VA）=(0.5T+NPD)/1161100=0.5(126+128+10)+1+3/1161100=11.71% 在A-V间有双交换，重组值低于交换率，例如第5类型PD，在

24、A-V间发生双交换，无重组型，在计算A-V间重组值时没有记入。各类型产生原因：发生两线、三线、四线交换。第四节人类基因的定位一、家谱分析法中除5外，凡甲膑都为A型，正常都为B型，所以，N与IA连锁，n与IB连锁.中母iinn,父IAIBNn；交换型为5IAN/in交换值1/812.5。不准确（交换无对应产物，后代数少）二、生化测定和细胞学观察如红细胞型酸性磷酸脂酶活性缺乏，与2号染色体断臂缺失平行，该基因位于2号染色体的断臂上。三、体细胞杂交把同种或异种细胞通过特殊处理，使它们融合在一起，形成杂种细胞的过程。特殊处理的方法：PEG（聚乙二醇），仙台病毒，电融合。融合过程（了解）： 处理细胞A+细胞B 相互靠近（膜溶解） 异核体（一个细胞两个核） 杂种细胞 将人细胞与小鼠