第三章连锁遗传分析与染色体作图ppt课件

1、第三章 连锁遗传分析与染色体作图第一节 性染色体与性别决议一、性染色体的发现 性染色体sex chromosome是指直接与性别决议有关的一个或一对染色体；其他各对染色体那么统称为常染色体autosome，通常以A表示。 果蝇：2n=8 雌性：AA44+XX2 雄性：AA44+XY2 二、性染色体决议性别的几种类型 果蝇的常染色体和性染色体 1、XY型 果蝇、鼠、牛、羊、 人等属于这一类型。其雄性个体是异配子性别 Cheter-ogametie sex，可产生含有X和Y两种雄配子，而雌性个体是同配子性别homoganetic sex，只产生含有X一种配子，受精时，X与X结合XX，将发育为雌，X

2、与Y结合成XY，将发育为雄性。性比为1:1。 人类有23对染色体2n=46，22对为常染色体，1对是性染色体。女性的染色体为AA+XX，男性的染色体为AA+XY。X显然地大于Y染色体，生男生女由男性决议。 人的染色体2、ZW型 家蚕、鸟类鸡、鸭等、蛾类、蝶类等属于这一类型。与XY相反，雌性为异配子性别ZW，雄性为同配子性别，即ZZ。3、XO型 雌性的性染色体为XX；雄性只需X，而没有Y，不成对。蝗虫、蟋蟀属于这一类。4、植物性别的决议 不象动物明显。低等的有性别分化，但形状差别不明显。种子植物虽有性的不同，但多数是同花、同株异花，但也有一些是异株的，如大麻、菠菜、蛇麻、番木瓜等。蛇麻属于雌性X

3、X型和雄性XY型。第二节 性连锁遗传 摩尔根等人1910以果蝇为资料进展实验时发现性连锁景象。 性连锁sex linkage：指性染色体上基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的景象。 又称伴性遗传sex-linked inheritance。 性连锁是连锁遗传的一种特殊表现方式。孟德尔做的几个实验P45实验结果阐明：白眼雄果蝇永远都是纯合体，即就这个白眼基因此说，雄蝇永远不会成为杂合子。摩尔根假设：控制白眼性状的隐性基因w位于X染色体上，Y染色体上不带有这个基因的显性等位基因。从而圆满解释了摩尔根的实验！ P47 图伴性遗传归纳为两条规律：1、同配性别传送显性纯合基因时，F1雌、雄个体都为显

4、性性状。F2性状的分别呈3显：1隐；性状分别呈1:1，且隐性个体的性别与祖代隐性个体一样，即外祖父的性状经过其女儿传送给外孙；2、同配性别传送显性纯合基因时， F1表现交叉遗传，即母亲的性状传送给儿子，父亲的性状传送给女儿。 F2性状与性别比均为1:1 。二、人类的伴性遗传一伴X显性遗传：决议遗传性状的显性基因在X染色体上的遗传方式称。女性多于男性，且多为杂合子。例如：抗维生素D佝偻病该致病基因定位在Xp22.2-Xp22.1：P48二伴X隐性遗传：由X染色体携带的隐性基因的遗传方式称。如色盲、A型血友病等表现为伴X隐性遗传.P49图3-2色盲性连锁： 控制色盲的基由于隐性c，位于X染色体上，

5、Y染色体上不带其等位基因； 由于色盲基因存在于X染色体上，女人在基因杂合时仍正常；而男人Y基因上不带其对应的基因，故男人色盲频率高。 女：XCXc杂合时非色盲，只需XcXc纯合时才是色盲； 男：Y染色体上不携带对应基因，XCY正常、XcY色盲(3)(三)Y连锁遗传人类中此遗传方式很少,仅仅由父亲传给儿子,不传给女儿,又称限雄遗传。如男性的毛耳缘遗传。伴Y遗传的毛耳缘性状在印第安人群中常见，其他地域的人群中极少见。研讨阐明：Y染色体是雄性哺乳动物所必需的，某种雄性化基因一定存在于Y染色体的差别区段上，如睾丸决议因子TDF图4-8 耳毛的性连锁 三、芦花鸡的毛色遗传. 芦花基因B为显性，正常基因b

6、为隐性，位于Z性染色体上。. 染色体上不带它的等位基因。. 雄鸡为ZZ，雌鸡为ZW。F1 F2 P P F1 F2 全部豢养母鸡多生蛋四、限性遗传和从性遗传：限性遗传sex-limited inheritance：指Y染色体XY型或W染色体ZW型上基因所控制的遗传性状，只局限于雄性或雌性上表现的景象。限性遗传的性状多与性激素有关。例如，哺乳动物的雌性个体具有兴隆的乳房、某种甲虫的雄性有角等等。限性遗传与伴性遗传的区别： 限性遗传只局限于一种性别上表现，而伴性遗传那么可在雄性也可在雌性上表现，只是表现频率有所差别。从性遗传sex-controlled inheritance或称为性影响遗传sex

7、-influenced inheritance：不是指由X及Y染色体上基因所控制的性状，而是由于内分泌及其它关系使某些性状只出现于雌、雄一方；或在一方为显性，另一方为隐性的景象。例如，羊的有角因种类不同而有三种特征： . 雌雄都无角；. 雌雄都有角；. 雌无角而雄有角。以前两种交配，其F1雌性无角，而雄性有角。反交结果和正交一样。五、植物的伴性遗传第三节 遗传的染色体学说的直接证据摩尔根的上述实验间接证明：一个特定基因的行为对应于某一条特定的性染色体。 伴性遗传的直接证明是他的学生和Bridges提出的。Bridges反复摩尔根伴性遗传时发现了例外，称为初级例外和次级例外。P53 P54第四节

8、 果蝇的Y染色体及其性别决议果蝇Y染色体不象人一样对于决议雄性那么重要。如： XXY XO 雌性 雄性 雌性 雄性 果蝇 人类 人类 果蝇 果蝇的性别决议除了性染色体外，常染色体也起重要作用，性别决议由性指数X/A决议。 X染色体数与常染色体数的比例。 见P56表3-1假设雄性果蝇无Y染色体，那么不育。缘由：Y染色体上带有精子生成所必需的生殖力基因。黑腹果蝇截毛基因bb的遗传：XbbXbb Xbb+Ybb XbbXbb XbbYbb+ (截毛) (正常 (截毛) (正常XbbXbb+ XbbYbb XbbXbb XbbYbb+ (正常 (截毛) (截毛) (正常 从而证明：截毛基因存在Y染色体

9、上。第五节 剂量补偿效应一、Barr小体：一种浓缩的、惰性的异染色质的小体，与性别及X染色体数目有关，所以又称性染色质体sex-chromatin body)，又名巴氏小体。 1949年Barr在雌猫的神经细胞间期核中发现。 之后在大部分正常女性表皮羊水等组织的间 期核中也发现，但男性没有。why?) 二、剂量补给效应对于果蝇和哺乳动物来说实际上：雌性具两条X染色体，其上基因产物应有两份，而雄性只需一份。实践上：雌、雄X染色体基因产物根本一样。缘由：补偿效应dosage compensation effect) A：X染色体转录速率不同，雌性慢； B：雌性一条X染色体失活。Lyon假说三、Ly

10、on假说一正常雌性体细胞中，只需一条X有活性activation X,Xa)，另一条在遗传上无活性inactivation X,Xi ，保证雌雄性X染色体上基因产物一样。二失活是随机的。三失活发生在胚胎发育的早期，如人类合子细胞增殖到56千个细胞时，且一旦失活，此细胞一切后代细胞的此染色体均处于失活形状。四杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。 例如：玳瑁猫几乎都是雌性。 黄毛皮 O基因对黑皮毛 o是显性且位于X染色体上： XO Xo个体发育早期，一条X随机失活，所以呈现黑黄相间斑点。 雄性个体XO Xo Y也是玳瑁型，切每个细胞有一个Barr小体。研讨阐明： Barr小体的数目正好是X染色体

11、数目减1。失活的X染色体上一切基因并不都失活，而且失活的X染色体在进入减数分裂前将重新被激活，所以在成熟的卵母细胞中两条X染色体都是有活性的。第六节 连锁基因的交换和重组一、连锁遗传景象Bateson 和Punnett对香豌豆的研讨中发现的。 (一)、香豌豆(Lathyrus odoratus)两对相对性状杂交实验. 花样： 紫花(P)对红花(p)为显性； 花粉粒外形：长花粉粒(L)对圆花粉粒(l)为显性。1. 紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒.2. 紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒1、紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒结果：F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:

12、3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫长和红圆)的实践数高于实际数，而两种新性状组合类型(紫圆和红长)的实践数少于实际数。2、紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒结果：F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫圆和红长)的实践数高于实际数，而两种新性状组合类型(紫长和红圆)的实践数少于实际数。(二)、连锁遗传景象.杂交实验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一同遗传的倾向，这种景象叫做连锁(linkage)遗传景象。相引相(coupling phase)与相斥相(repul

13、sion phase).二 完全连锁和不完全连锁完全连锁 (complete linkage)：假设连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。不完全连锁 (incomplete linkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。完全连锁(complete linkage)A Ba b例：果蝇的完全连锁遗传 黑腹果蝇中灰体 B对黑体b是显性，长翅V对残翅v为显性，且都位于常染色体上。 B V b v B V b v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长

14、黑残果蝇的不完全连锁(complete linkage) B V b v B V b v 灰长 黑残 B V b v b v b v 灰长 黑残 B V b v B v b V b v b v b v b v 灰长 黑残 灰残 黑长 42% 42% 8% 8%亲本的类型远远多于新类型。缘由：同源染色体上的非等位基因之间重新组合的结果，此景象称重组。 三、重组频率的测定 重组型数目重组频率(RF)= 亲组型数目+重组型数目以玉米为测交实验阐明重组频率的测定方法。P65 玉米中的连锁遗传 P 有色丰满 X 无色伸展 C Sh/C Sh c sh/c sh 测交：F1 C Sh/c sh X c s

15、h/c sh双隐性 CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh 有、满 有、皱 无、满 无、皱 自在组合预期： 1 1 1 1 合计实 验 结 果 ：4032 149 152 4035 8368 亲组合 重组合 96.4% 3.6% 四、交换一同一染色体上相互连锁的基因出现重组的缘由Janssens提出的交叉型假设： 1、减数分裂前期，同源染色体非姐妹染色单体某些区段发生交换，从而出现交叉景象。 2、假设处于同源染色体不同座位的两个连锁基因发生交换，即可导致此连锁基因的重组。此学说的中心：交叉是交换的结果，而不是交换的缘由，即遗传学上的交换发生在细胞学似的交叉发生之前。普通

16、情况下，染色体越长，交叉越多。一个交叉代表一次交换。二连锁交换定律的根本内容：处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联在一同的频率大于重新组合的频率。自在组合与连锁交换的差别：1、前者基来由非同源染色体传送，而后者由同源染色体非姐妹染色单体交换重组呵斥。2、自在组合受生物染色体对数局限，而连锁交换那么遭到其染色体本身长度的限制三 影响交换的要素1.性别：雄果蝇、雌蚕未发现染色体片断发生交换；2.温度：家蚕第二对染色体上PS-Y(PS黑斑、Y幼虫黄血)豢养温度()3028262319交换值%21.48 22.34 23.55 24.9825.863.基因位于染色体上的部位：离着丝点越近，其

17、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。 由于交换值具有相对稳定性，常以该数值表示两个基因在同一染色体上的相对间隔遗传间隔。 例如：3.6%即可称为3.6个遗传单位。 遗传单位值愈大，两基因间间隔愈远，愈易交换； 遗传单位值愈小，两基因间间隔愈近，愈难交换。四多线交换与最大交换值两个基因之间发生一次交换时的最大交换值：1/2100%=50%如两个基因间隔较远时，其间可以发生两次或两次以上的交换，那么涉及的染色单体将不限于2条，可以是多线交换。那么最大交换值又会怎样？ a b c 对于基因座A.C来说,偶数次交 换等于没有交换,奇数次交换等于单交换。P67：只需

18、4条染色单体发生交换的时机相等，在所研讨的两个基因之间产生重组型与亲组型的比总是1：1，所以最大交换值也是50%。双交换特点：1、双交换概率显著低于单交换概率。2、3个连锁基因间发生双交换的结果，旁侧基因无重组，此时旁侧基因的重组率低于实践的交换值。 A B C五、基因定位与染色体作图一相关概念1、基因定位gene mapping)：根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和陈列顺序的过程。2、染色体图chromosome map)又称基因连锁图linkage map)或遗传图 genetic map)。根据基因之间的交换值或重组值，确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的一种简单线性表示图

19、。3、图距map distance)：；两个基因在染色体图上间隔的数量单位称图距。图距单位称为厘摩cM，1%交换值=1cM根据两个基因位点间的交换值可以确定两个基因间的相对间隔，但并不能确定基因间的陈列次序。例：玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒丰满Sh/凹陷sh基因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值为3.6%。根据上述信息可知：C-Sh间遗传间隔为3.6个遗传单位即图距=3.6 cM ；但不能确定它们在染色体上的陈列次序，因此有两种能够的陈列方向，如以下图所示：经过三次检验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传间隔；每次检验两对基因间交换值；根据三个遗传间隔推断三对基因间的陈列次序

20、。两点检验局限性： 1. 任务量大，需求作三次杂交，三次测交；2. 不能排除双交换的影响，准确性不够高。二三点测交three-point testcross)与染色体作图三点检验:经过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时测定三对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方法。特点： (1).纠正两点检验的缺陷，使估算的交换值更为准确； (2). 经过一次实验可同时确定三对连锁基因的位置。(1)确定基因在染色体上的位置：以玉米Cc、Shsh和Wxwx三对基由于例： P 凹陷、非糯、 有色 丰满、糯性、无色 shsh + + + + + + wxwx cc F1 丰满、非糯、有色 凹陷、粒性、无色 +

21、sh +wx +c shsh wxwx ccF1配子及Ft表型见下表： 根据F1的染色体基因型有三种能够性： sh + + + wx + + sh + wx + c + + sh wx c +wx在中间 sh在中间 c在中间 ?确定中间一个基因：可以用最少的双交换型与最多的亲型相比只需sh基因发生了位置改动。sh一定在中间。2估算交换值确定基因之间的间隔。 wx-sh间重组值(RF)=601+626+4+2/6708=18.4% sh-c 间重组值(RF) =116+113+4+2)/6708=3.5% wx-c间重组值(RF) =(601+626+116+113)/6078=20.72% w

22、x-c间交换值=RF wx-c+2双交换值=20.72+0.092=21.9% 三对连锁基因在染色体上的位置和间隔确定如下： 21.9 18.4 3.5 wx sh c假设测交后代只出现6种表型，阐明无双交换。根据同样方法，已绘制了玉米染色体P73和果蝇P75的连锁图。关于遗传图还需做以下阐明：1、普通以最左端的基因位置为0，但随着研讨的进展，发现有更左端的基因时，0点的位置让给新基因，其他基因相应挪动。2、重组率在0%-50%之间，但在遗传图上，可以出现50个单位以上的图距。缘由是这两个基因间发生多次交换的缘故。所以从图上数值知重组率只限临近的基因座之间。1. 实际双交换值连锁与互换的机理阐

23、明：染色体上除着丝粒外，任何一点均有能够发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换能否会发生相互影响呢？假设相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘法定理，双交换发生的实际频率(实际双交换值)应该是两个区域交换频率(交换值)的乘积。例：wxshc三点检验中，wx和c基因间实际双交换值应为：0.1840.035=0.64%。三干扰干涉和符合并发2. 干扰(interference)：测交实验的结果阐明：wx和c基因间的实践双交换值为0.09，低于实际双交换值，这是由于wx-sh间或sh-c间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换的频率下降。这种景象称为干扰(inter

24、ference)，或干涉：一个交换发生后，它往往会影响其临近交换的发生。其结果是使实践双交换值不等于实际双交换值。为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数并发系数的概念。符合系数(coefficient of coincidence)符合系数也称为并发系数：用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度。例如前述中：符合系数=0.09/0.64=0.14.符合系数的性质：真核生物：0, 1正干扰；*某些微生物中往往大于1，称为负干扰。第七节 真菌类的遗传分析 红色面包霉的特点易于繁衍、培育、管理；可直接察看基因表现，无需测交；可获得、分析单次减数分裂的结果；等。红色面包霉减数分裂特点：每次减数

25、分裂结果(四个分生孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保管在一个子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直线陈列直列四分子，直列八分子，具有严厉的顺序。一、顺序四分子及其遗传分析四分子分析(tetrad analysis)：红色面包霉减数分裂的4个产物保管在一同，称四分子，对四分子表现进展的遗传分析，称为四分子分析。四分子分析的优越性：1、可把着丝粒看作一个座位2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。3、可以检验染色单体的交换能否有干涉，还可用于基因转变的研讨。4、证明双交换可以包括4线中的两线、3线或4线。一染色体作图centromere mapping)：利用四分子分析法，测定基因与

26、着丝粒间的间隔。染色体作图的根据：在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分别first-division segregation)或叫M1方式分别。P79图3-20 假设发生了交换，称第二次分裂分别second-division segregation)或称M2方式分别。P80图3-21例：红色面包霉的连锁与交换红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：野生型可以合成赖氨酸，记为lys+，能在根本培育基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys-，在根本培育基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。用不同

27、接合型的lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例，现实也是如此。在对子囊进展镜检时发现孢子中lys+和lys-有六种陈列方式，即我们教材p80表3-7所示的六种陈列方式。P80 表3-7粗糙脉孢菌+X-杂交子代子囊类型(1)(2)(3)(4)(5)(6)子囊类型+-+-+-+-+-+-+-子囊型105129951016分裂类型M1M1M2M2M2M2未交换型交换型六种子囊孢子陈列方式六种子囊孢子陈列方式第一次分裂分别与第二次分裂分别(1-2)两种陈列方式：野生型lys+和突变型lys-在 M1彼此分别，称第一次分裂分别(first division segreg

28、ation)。着丝粒和lys基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是非交换型子囊。(3-6)四种陈列方式：第一分裂产物中野生型与突变型未发生分别，野生型和突变型 M2发生分别，称第二次分裂分别(second division segregation)。着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为交换型子囊。非交换型、交换型子囊的构成着丝点间隔与着丝点作图将着丝点当作一个基因位点对待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传间隔，称为着丝点间隔。每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是重组型(重组型配子)。因此，交换值重组

29、率RF的计算公式为：M1/2RF= 100% M+MRF 0-lys= (9+5+10+16) 1/2 / (105+129+ 9+5+10+16) 100%=7.3%即着丝粒与 lys 间的间隔为7.3cM。二两个连锁基因的作图粗糙链孢酶有两个突变型：烟酸依赖型(nic)-需在培育基中添加烟酸才干生长腺嘌呤依赖型(ade)-需在培育基中添加腺嘌呤才干生长 nic+ +ade,必有6 6=36种不同的子囊型，但假设把着丝粒在减数分裂中的随机趋向呵斥的不同归为一类，可归纳为7种根本子囊型见P82表3-8 如只思索性状组合，不思索孢子陈列顺序，还可把子囊分为3种类型：子囊型四分子基因型次序+ ad

30、e+ adenic +nic + + + + +nic adenic ade+ + adenic +nic ade+ adenic ade+ +nic + adenic + adenic + +nic ade+ +nic ade+ +nic ade+ adenic +分离发生的时期MMM MMMMMMMMMMM 四分子类别PDNPDTTPDNPDT实得子囊数808190590151、亲二型parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和2、非亲二型non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型，包括和。3、四型tetratype,T)：4种基因型，

31、2亲本2重组，包括、和1、判别nic和ade是独立分配还是连锁： 假设独立分配，那么PD：NPD=1或1 假设连锁，那么PD：NPD 1 实践上： PD：NPD1，所以两基因连锁。2、计算着丝粒和两基因间的RF： RF0-nic)=(M1/2) / (M+M) 100%=1/2 (5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;图距=5.05cM RF0-ade)=(M1/2) / (M+M) 100%=1/2 (90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;图距=9.3cM根据RF值可知两基因在染色体上有两种能够陈列方式： nic ade nic ade 5.05 9.3 5.05

32、 9.3 3、断定两基因在染色体的同臂还是异臂上：估算两基因的RF值： RFnic-ade)=重组型/亲本型+重组型 100%=1/2T+NPD/T+PD+NPD 100%= 1/290+5+5+1+1/1000 100%=5.2%，图距=5.2cM 0 nic ade 5.05 5.2 10.25利用两连锁都处在M时的PD和NPD四分子类型出现的频率来判别它们处在同臂还是异臂上： 类型同一染色体上标记基因交换产物在异臂上在同臂上PDMM + a n +两线双交换 + a n +单交换+ an + an +MMNPD + a n + + a n + + + n a + + n a假设两连锁基因

33、在异臂上，那么PD与NPD都由双交换构成且时机相等，所以PD=NPD。但现实上PDNPD故此情况不能够 nic和ade在同臂上 知RF0-nic)+ RFnic-ade)=5.05%+ 5.2% RF0-ade)=9.3% 即RF0-nic)+ RFnic-ade) RF0-ade)缘由：着丝粒和ade间发生过双交换，但在计算 RF0-ade)时却没有计算在内，而在计算RF0-nic)和 RFnic-ade)时都各计算一次。校正着丝粒与 ade间的重组值子囊型每一子囊被计算为重组子的染色单体数子囊数在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数 o-n n-a o-a o-n n-a o-a234567总数 0 4 0 0 2 2 2 2 0 2 0 2 2 4 2 2 2 2 19059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10 20