Chapter5四分子分析及重组机制

Chapter5四分子分析及重组机制2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制2022-10-18Ch1Section1粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史与四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Section1粗糙链孢霉（Neurosporacras2无性世代:菌丝体→分生孢子→菌丝体.一、粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制无性世代:菌丝体→分生孢子→菌丝体.一、粗3有性世代2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制有性世代Chapter5四分子分析及重组机制42022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制5链孢霉的孢子形成2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制链孢霉的孢子形成Chapter5四分子分析及重组机制6链孢霉子囊2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制链孢霉子囊Chapter5四分子分析及重组机制7个体小，长得快，易于培养有性生殖无性世代是单倍体，显隐性基因可直接表达,相当于测交。一次可分析一个减数分裂的产物:8个子囊孢子中，两个相邻者的基因型一致。减数分裂的4个产物，呈现有规律的排列。可进行着丝粒作图特点:2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制个体小，长得快，易于培养特点:Chapter5四分子分析及重8四分子：单细胞的真核生物的子囊中，减数分裂的4个产物保留在一起称四分子四分子分析：对四分子进行遗传学分析二、链孢霉四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制四分子：单细胞的真核生物的子囊中，减数分裂的4个产物保留在一9Aa第一次减数分裂第二次减数分裂合子顺序四分子（orderedtetrads）：一个子囊中的四个产物严格按减数分裂顺序以直线方式排列在子囊中。减数分裂后又进行了一次有丝分裂，成为八个孢子，但在基因型和表型上仍可看作是四个。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Aa第一次第二次合子顺序四分子（orderedtetrad10一、顺序四分子分析的优点可以进行着丝粒作图（centromeremapping）子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程可以检验染色单体的交换是否有干涉现象，还可利用它进行基因转变的研究证明双交换不仅可以包括4线中的2线，而且可以包括3线或4线

Section2顺序四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制一、顺序四分子分析的优点可以进行着丝粒作图（centrome11利用四分子分析法，把着丝粒作为一个座位，来计算某一基因与着丝粒之间的距离，并根据这一数据进行基因在染色体上的位置制图。

二、着丝粒作图（centromeremapping）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制利用四分子分析法，把着丝粒作为一个座12M1模式：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂MII模式：在一对非姊妹染色单体间发生了着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制M1模式：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因座13M1模式：基因座与着丝粒之间没有发生交换，基因与着丝粒同步分离（等位基因分离发生在减数分裂I期）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制M1模式：基因座与着丝粒之间没有发生交换，基因与着丝粒同步分14MII模式：基因座与着丝粒之间发生了交换，基因与着丝粒的分离不同步（等位基因分离发生在减数分裂II）。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制MII模式：基因座与着丝粒之间发生了交换，基因与着丝粒的分离15如果两个基因的分离发生在减数分裂I，则基因与着丝粒之间未发生重组;如果两个基因的分离发生在减数分裂II，则说明基因与着丝粒之间发生了重组。鉴别是第一次或第二次减数分裂的分离，可根据8个子囊孢子基因型的排列顺序。上述模式的逆命题同样成立，即：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制如果两个基因的分离发生在减数分裂I，则基因与着丝粒之间未发生16（1）发生在1-3之间的交换，四分子的排列方式为a++aaAaAaaAAAAaa（2）发生在2-3之间的交换，四分子的排列方式为+a+aaaAaAaaAAAAaAa2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制（1）发生在1-3之间的交换，四分子的排列方式为a++17（4）发生在2-4之间的交换，四分子的排列方式为+aa+aAAAaaaAAaAa（3）发生在1-4之间的交换，四分子的排列方式为a+a+aAaaaaAAAaAA2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制（4）发生在2-4之间的交换，四分子的排列方式为+aa18基因与着丝粒之间的图距计算:

着丝粒与有关基因的重组率＝重组型子囊数总子囊数100%××＝M2×1/2M1+M2100%即使重组型子囊中，也只有一半是重组的孢子。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制基因与着丝粒之间的图距计算:着丝粒与有关基因的重组率＝19重组率=——————×—×100%21重组型子囊数总子囊数=—————×—×100%21M2M1+M22022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制重组率=——————×—×100%21重组型子囊数总子囊20三、两个连锁基因作图利用两个不同交配型进行杂交nic＋×＋adenic（nicotinicacid）为烟酸依赖型ade（adenine）腺嘌呤依赖型。两对基因杂交，可产生6×6种不同的子囊型归纳为7种基本的的子囊型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制三、两个连锁基因作图利用两个不同交配型进行杂交ni21链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型交换发生部位交换类型基因型次序分离时期重组实得子囊数(1)(PD)

无交换＋ade＋adenic＋nic＋M1M10%808(2)(NPD)

1-4,2-3四线双交换＋

＋＋

＋nic

adenic

adeM1M1100%1(3)(T)

1-4单交换＋

＋＋

adenic

＋nic

adeM1M250%90(4)(T)

2-3二线双交换＋adenic

ade＋

＋nic＋M2M150%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenicChapter5四分子分析及重组机制链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型22链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型交换发生部位交换类型基因型次序分离时期重组实得子囊数(5)(PD)

2-3单交换＋adenic＋＋

adenic

＋M2M20%90(6)(NPD)

1-4,2-3四线多交换＋

＋nic

ade＋

＋nic

adeM2M2100%1(7)(T)

1-3,2-3三线双交换＋

＋nic

ade＋adenic＋M2M250%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenicChapter5四分子分析及重组机制链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型23子囊型分类（四分子分类）如不考虑孢子排列，只考虑两对基因间是否发生了重组（性状组合），用于计算两对基因间的重组值。亲二型（PD，parentalditype），2种基因型与亲代相同。包括(1)，(5)。非亲二型（NPD，non－parentalditype），2种基因型都和亲代不一样，都是重组型。包括(2)，(6)。四型（T，tetratype）：4种基因型，2种与亲代相同，2种与亲代不同，有一半发生了重组。包括(3),(4),(7)。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制子囊型分类（四分子分类）Chapter5四分子分析及重组机制24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制25①若n与a是自由组合，则NPD=PD②若为连锁,则NPD<PD1、判断是否连锁实验结果：PD=808+90=898NPD=1+1=2NPD<<PDn与a是连锁2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制①若n与a是自由组合，则NPD=PD1、判断是否连锁实验结26

分别考虑每一对基因分离发生的时期（M1或M2），用于计算基因与着丝粒的图距。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制分别考虑每一对基因分离发生的时期（M1或M2）27100%×=M2×1/2总子囊数RF(·-n)×=（5+90+1+5）×1/21000100%

=5.05%2、分别计算着丝粒与两个基因之间的重组率2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制100%×=M2×1/2总子囊数RF(·-n)×=（5+9028RF(·-a)=M2×1/2总子囊数×100%

=9.3%=（90+90+1+5）×1/21000×100%2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制RF(·-a)=M2×1/2总子囊数×100%=9.329nana则着丝粒、n、a在染色体上的排列方式为：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制nana则着丝粒、n、a在染色体上的排列方式为：Chapte30a、n两个单独发生交换之比为90/1000∶5/1000=18，而RF比值为9.3/5.05=1.84，18远远大于1.84，所以两基因不可能位于着丝粒异侧。3、判定两基因在染色体的同臂还是异臂？同侧√2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制a、n两个单独发生交换之比为90/1000∶5/1000=131100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)×=1/2(90+5+5)＋（1+1)1000100%n与a之间的重组率

=5.2%10.255.205.050nicade双交换的存在低估了ade与着丝粒之间的距离2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)32非顺序四分子：一个子囊中的四个产物排列是杂乱无章的例如：酿酒酵母Section3

非顺序四分子的遗传分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制非顺序四分子：一个子囊中的四个产物排列是杂乱无章的例如：酿酒33酵母（baker’syeast）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制酵母（baker’syeast）Chapter5四分子分析34以酿酒酵母为例：AB×ab

（1）若AB不连琐，则有以下情况AaBb×ABABababNPD型PD型=NPD型时，AB为不连锁

BbaA×AbAbaBaB

PD型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制以酿酒酵母为例：AB×abAaBb×ABNPD型PD型=35(2)若AB连琐，则在减数分裂中发生非交换、单交换、双交换非交换NCO（non-crossover），单交换SCO（singlecrossover），双交换DCO（doublecrossover）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制(2)若AB连琐，则在减数分裂中发生非交换、单交换、双交换36因此非顺序四分子只有三种子囊类型

PD型、NPD型、T型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制因此非顺序四分子只有三种子囊类型Chapter5四分子分析及37如果：PD型>>NPD则说明两基因连锁×=1/2×T+NPDT+PD+NPD100%RF(A-B)2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制如果：PD型>>NPD×=1/2×T+NPDT+PD+NPD38PD：140NPD：12T：48

×=1/2×48+12200100%RF(A-B)=18%例如：ab×++的子囊类型及数量分别为2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制×=1/2×48+12200100%RF(A-B)39图距=50x（T+6NPD）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制图距=50x（T+6NPD）Chapter5四分4027%;35cM图距=50x（T+6NPD）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制27%;35cM图距=50x（T+6NPD）41练习：一需要腺嘌呤（ad）和色氨酸才能生长的脉孢霉品系与一野生品系杂交，产生下列四分子：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制练习：Chapter5四分子分析及重组机制42首先，杂交亲本为adtry×++，整理如下：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制首先，杂交亲本为adtry×++，整理如下：Chap43其次，PD>>NPD，判断两基因连锁;计算基因与着丝粒及两基因间距离：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制其次，PD>>NPD，判断两基因连锁;Chapter544判断两基因位于着丝粒同臂还是异臂？根据题目，两基因在MII分离情况时，PD=8>NPD=1，说明ad和try位于染色体同臂。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制判断两基因位于着丝粒同臂还是异臂？根据题目，两基因在MII分45重要：判断基因位置2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制重要：判断基因位置Chapter5四分子分析及重组机制46ab×++顺序四分子分析，数据如下：PDTTNPDTPD2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制ab×++顺序四分子分析，数据如下：PD47Mitchell链孢霉的杂交试验吡哆醇缺陷型Pdxp：对PH敏感Pdx：对PH不敏感Section4基因转变一、异常分离与基因转变

这两突变位点非常接近，有迹象表明，它们可能属于同一顺反子。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Mitchell链孢霉的杂交试验Section48pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdxppdxpdxp+++理论上的配子实际配子pdx++pdx+++pdxp+pdx×2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdx49二、基因转变的类型以粪生粪壳菌为例野生型黑色孢子g+×突变型灰色孢子g-

2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制二、基因转变的类型以粪生粪壳菌为例野生型黑色孢子g+×突变型50染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产发生了基因转变，出现2:6/6:2正常型+g+4:4gg+ggg+++6:22:62022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产发生了基因转变，51半染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产物的一半或两个产物的各一半出现了基因转变，出现5:3或3:1:1:3.g+++3:1:1:3/gg/5:3g+++/gg+g-2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制半染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产物的一半或两个522022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制53染色单体转变半染色单体转变2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制染色单体转变半染色单体转变Chapter5四分子分析及重组机54一、遗传重组的类型1、同源重组（homologousrecombination）:2、位点专一性重组（site-specificrecombination）3、异常重组Section5

遗传重组2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制一、遗传重组的类型1、同源重组（homologousr55适用于原核类真核类可解释同源重组基因转变二、同源重组的Holliday模型1964年美国学者RobinHolliday提出2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制适用于原核类可解释同源重组二、同源重组的Holliday模型565’3’3’5’ABCDE2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制5’3’3’5’AChapter5四分子分析及重组机制57FGHHolliday结构2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制FHolliday结构Chapter5四分子分析及重组机制582022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制59GCATTCGTAAg+

g-ACATTT

GTAAg+g-GCAT2DNA分子解释基因转变假设g+xg-杂交亲本只有一对碱基之差:2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制GCATTCGTAAg+g-ACATTTGTAAg+g60内切酶切开单链ATGC单链交换AGCTAGCT连接分支迁移GCATg+

g-AGCTTAGC旋转180˙TAGC左右切上下切2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制内切酶切开单链ATGC单链交换AGCTAGCT连接分支迁移G61上、下左、右GACTGACT..GATC.GATC2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制上、下左、右GACTGACT..GATC.GATCChapt62G（+）A（g）TAGCAG丢失不配对碱基的两种修复校正方式修复过程核酸外切酶切除不配对碱基DNA多聚酶填补DNA连接酶连接野生型（+）突变型（g）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制G（+）A（g）TAGCAG丢失不配对碱基的两种修复校正方式63CAGGCTATTCGCGAAT+/++/+g/gg/gCGCGGCAT+/++/++/+g/g两个杂种分子都校正到+或g时6:2或2:6正常校正4:4染色单体转变CTCGGCAT+/++/++/gg/gCAGGCTAT+/++/g+/gg/g均未校正3:1:1:3一个校正为+，或为g5:3或3:5半染色单体转变A.B.C.D.2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制CAGGCTATTCGCGAAT+/+CGCGGCAT+/+642022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制65

基因转变的实质是异源双链DNA错配核苷酸对在修复较正过程中发生的一个基因转变为他的等位基因现象。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制基因转变的实质是异源双链DNA错配核苷酸对在修复较66Section6异常重组—转座遗传因子

染色体DNA上某些序列可以移动到基因组的其他位置上去——转座元件或转座子.2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Section6异常重组—转座遗传因子染色体D67一、转座元件的发现

20世纪70年代夏皮罗(Shapiro)用E.coli乳糖操纵子突变株进行杂交分析后，才确认转座子的存在。

1932年，美国学者BarbaraMcClintock发现玉米籽粒色素斑点的不稳定遗传行为。1951年首次提出在染色体上移动的“控制元件”或“控制因子”（controllingelement）的概念。后来就把具有类似结构和功能的元件称为转座因子，也曾称为跳跃基因。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制一、转座元件的发现20世纪70年代夏皮罗(Shapir68PgalTgalEgalK半乳糖差向异构酶半乳糖尿苷酰转移酶半乳糖操纵子2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制PgalTgalEgalK半乳糖差向异构酶半乳糖尿苷酰转移酶69密度梯度离心实验，证实突变的DNA中确实有插入片段。称之为IS1（insertionsequence1）突变gal野生型galIS12022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制密度梯度离心实验，证实突变的DNA中确实有插入片段。称之为I70分子杂交实验：含有IS2的半乳糖操纵子与野生型DNA杂交：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制分子杂交实验：含有IS2的半乳糖操纵子与野生型DNA杂交：C71二、原核生物的转座子1、插入序列(IS，insertionsequence)

最简单的转座元件，是细菌染色体和质粒的正常组成成分，有很多不同的IS，序列各不相同，但两端都有反向重复序列（IR），都能编码自身转座所需的酶。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制二、原核生物的转座子1、插入序列(IS，insertio72例如：IS10结构：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制例如：IS10结构：Chapter5四分子分析及重组机制732.Tn转座子（transposonelements，Tn）3、转座噬菌体（略）

是一类复合性转座因子，它带有同转座无关的基因（如抗药性基因），转座子两端有反向或正向重复的IS。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制2.Tn转座子（transposonelements，T74转座子在转座位点会产生正向重复序列：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制转座子在转座位点会产生正向重复序列：Chapter5四分子分75三、真核生物转座子1、果蝇中的转座子——P因子（Pelement）I3E0E1E2I1I2E3IRIR①4个外显子（E）②3个内含子（I）③两端各一个反向重复（IR）只在生殖细胞中实现转座。在体细胞中虽然也转录，但转录出的产物没有转座酶活性！2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制三、真核生物转座子1、果蝇中的转座子——P因子（Pelem7666KD蛋白是转座的抑制物。（在P型雌果蝇的卵细胞质中大量存在，而且稳定；M型雌果蝇中没有）。87kDa蛋白是转座酶：使P因子转座，导致不育。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制66KD蛋白是转座的抑制物。（在P型雌果蝇的卵细胞质中大量存772022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制78在玉米籽粒颜色形成时如果有C基因，胚乳合成色素，呈紫色；如果C突变（c），胚乳无色素，呈白色。2.玉米转座子Ac-Ds2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制在玉米籽粒颜色形成时2.玉米转座子Ac-DsChapter79控制籽粒色素斑点的激活因子—解离系统（activator-dissociationsystem，Ac-Ds系统）：激活因子—Ac：能合成转座酶的自主移动的调节因子，并能支配受体因子移动。解离因子—Ds：能产生有效转座酶的非自主移动的受体因子。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制控制籽粒色素斑点的激活因子—解离系统（activator-d80W:white（C基因）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制W:white（C基因）Chapter5四分子分析及重组机812022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制822022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制83四、转座的遗传学效应插入突变产生新的基因；染色体畸变生物进化2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制四、转座的遗传学效应插入突变Chapter5四分子分析及重组84演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain202285Chapter5四分子分析及重组机制2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制2022-10-18Ch86Section1粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史与四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Section1粗糙链孢霉（Neurosporacras87无性世代:菌丝体→分生孢子→菌丝体.一、粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制无性世代:菌丝体→分生孢子→菌丝体.一、粗88有性世代2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制有性世代Chapter5四分子分析及重组机制892022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制90链孢霉的孢子形成2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制链孢霉的孢子形成Chapter5四分子分析及重组机制91链孢霉子囊2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制链孢霉子囊Chapter5四分子分析及重组机制92个体小，长得快，易于培养有性生殖无性世代是单倍体，显隐性基因可直接表达,相当于测交。一次可分析一个减数分裂的产物:8个子囊孢子中，两个相邻者的基因型一致。减数分裂的4个产物，呈现有规律的排列。可进行着丝粒作图特点:2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制个体小，长得快，易于培养特点:Chapter5四分子分析及重93四分子：单细胞的真核生物的子囊中，减数分裂的4个产物保留在一起称四分子四分子分析：对四分子进行遗传学分析二、链孢霉四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制四分子：单细胞的真核生物的子囊中，减数分裂的4个产物保留在一94Aa第一次减数分裂第二次减数分裂合子顺序四分子（orderedtetrads）：一个子囊中的四个产物严格按减数分裂顺序以直线方式排列在子囊中。减数分裂后又进行了一次有丝分裂，成为八个孢子，但在基因型和表型上仍可看作是四个。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Aa第一次第二次合子顺序四分子（orderedtetrad95一、顺序四分子分析的优点可以进行着丝粒作图（centromeremapping）子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程可以检验染色单体的交换是否有干涉现象，还可利用它进行基因转变的研究证明双交换不仅可以包括4线中的2线，而且可以包括3线或4线

Section2顺序四分子分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制一、顺序四分子分析的优点可以进行着丝粒作图（centrome96利用四分子分析法，把着丝粒作为一个座位，来计算某一基因与着丝粒之间的距离，并根据这一数据进行基因在染色体上的位置制图。

二、着丝粒作图（centromeremapping）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制利用四分子分析法，把着丝粒作为一个座97M1模式：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂MII模式：在一对非姊妹染色单体间发生了着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制M1模式：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因座98M1模式：基因座与着丝粒之间没有发生交换，基因与着丝粒同步分离（等位基因分离发生在减数分裂I期）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制M1模式：基因座与着丝粒之间没有发生交换，基因与着丝粒同步分99MII模式：基因座与着丝粒之间发生了交换，基因与着丝粒的分离不同步（等位基因分离发生在减数分裂II）。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制MII模式：基因座与着丝粒之间发生了交换，基因与着丝粒的分离100如果两个基因的分离发生在减数分裂I，则基因与着丝粒之间未发生重组;如果两个基因的分离发生在减数分裂II，则说明基因与着丝粒之间发生了重组。鉴别是第一次或第二次减数分裂的分离，可根据8个子囊孢子基因型的排列顺序。上述模式的逆命题同样成立，即：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制如果两个基因的分离发生在减数分裂I，则基因与着丝粒之间未发生101（1）发生在1-3之间的交换，四分子的排列方式为a++aaAaAaaAAAAaa（2）发生在2-3之间的交换，四分子的排列方式为+a+aaaAaAaaAAAAaAa2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制（1）发生在1-3之间的交换，四分子的排列方式为a++102（4）发生在2-4之间的交换，四分子的排列方式为+aa+aAAAaaaAAaAa（3）发生在1-4之间的交换，四分子的排列方式为a+a+aAaaaaAAAaAA2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制（4）发生在2-4之间的交换，四分子的排列方式为+aa103基因与着丝粒之间的图距计算:

着丝粒与有关基因的重组率＝重组型子囊数总子囊数100%××＝M2×1/2M1+M2100%即使重组型子囊中，也只有一半是重组的孢子。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制基因与着丝粒之间的图距计算:着丝粒与有关基因的重组率＝104重组率=——————×—×100%21重组型子囊数总子囊数=—————×—×100%21M2M1+M22022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制重组率=——————×—×100%21重组型子囊数总子囊105三、两个连锁基因作图利用两个不同交配型进行杂交nic＋×＋adenic（nicotinicacid）为烟酸依赖型ade（adenine）腺嘌呤依赖型。两对基因杂交，可产生6×6种不同的子囊型归纳为7种基本的的子囊型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制三、两个连锁基因作图利用两个不同交配型进行杂交ni106链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型交换发生部位交换类型基因型次序分离时期重组实得子囊数(1)(PD)

无交换＋ade＋adenic＋nic＋M1M10%808(2)(NPD)

1-4,2-3四线双交换＋

＋＋

＋nic

adenic

adeM1M1100%1(3)(T)

1-4单交换＋

＋＋

adenic

＋nic

adeM1M250%90(4)(T)

2-3二线双交换＋adenic

ade＋

＋nic＋M2M150%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenicChapter5四分子分析及重组机制链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型107链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型交换发生部位交换类型基因型次序分离时期重组实得子囊数(5)(PD)

2-3单交换＋adenic＋＋

adenic

＋M2M20%90(6)(NPD)

1-4,2-3四线多交换＋

＋nic

ade＋

＋nic

adeM2M2100%1(7)(T)

1-3,2-3三线双交换＋

＋nic

ade＋adenic＋M2M250%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenicChapter5四分子分析及重组机制链孢霉nic+×+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数子囊型108子囊型分类（四分子分类）如不考虑孢子排列，只考虑两对基因间是否发生了重组（性状组合），用于计算两对基因间的重组值。亲二型（PD，parentalditype），2种基因型与亲代相同。包括(1)，(5)。非亲二型（NPD，non－parentalditype），2种基因型都和亲代不一样，都是重组型。包括(2)，(6)。四型（T，tetratype）：4种基因型，2种与亲代相同，2种与亲代不同，有一半发生了重组。包括(3),(4),(7)。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制子囊型分类（四分子分类）Chapter5四分子分析及重组机制109Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制110①若n与a是自由组合，则NPD=PD②若为连锁,则NPD<PD1、判断是否连锁实验结果：PD=808+90=898NPD=1+1=2NPD<<PDn与a是连锁2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制①若n与a是自由组合，则NPD=PD1、判断是否连锁实验结111

分别考虑每一对基因分离发生的时期（M1或M2），用于计算基因与着丝粒的图距。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制分别考虑每一对基因分离发生的时期（M1或M2）112100%×=M2×1/2总子囊数RF(·-n)×=（5+90+1+5）×1/21000100%

=5.05%2、分别计算着丝粒与两个基因之间的重组率2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制100%×=M2×1/2总子囊数RF(·-n)×=（5+90113RF(·-a)=M2×1/2总子囊数×100%

=9.3%=（90+90+1+5）×1/21000×100%2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制RF(·-a)=M2×1/2总子囊数×100%=9.3114nana则着丝粒、n、a在染色体上的排列方式为：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制nana则着丝粒、n、a在染色体上的排列方式为：Chapte115a、n两个单独发生交换之比为90/1000∶5/1000=18，而RF比值为9.3/5.05=1.84，18远远大于1.84，所以两基因不可能位于着丝粒异侧。3、判定两基因在染色体的同臂还是异臂？同侧√2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制a、n两个单独发生交换之比为90/1000∶5/1000=1116100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)×=1/2(90+5+5)＋（1+1)1000100%n与a之间的重组率

=5.2%10.255.205.050nicade双交换的存在低估了ade与着丝粒之间的距离2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)117非顺序四分子：一个子囊中的四个产物排列是杂乱无章的例如：酿酒酵母Section3

非顺序四分子的遗传分析2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制非顺序四分子：一个子囊中的四个产物排列是杂乱无章的例如：酿酒118酵母（baker’syeast）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制酵母（baker’syeast）Chapter5四分子分析119以酿酒酵母为例：AB×ab

（1）若AB不连琐，则有以下情况AaBb×ABABababNPD型PD型=NPD型时，AB为不连锁

BbaA×AbAbaBaB

PD型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制以酿酒酵母为例：AB×abAaBb×ABNPD型PD型=120(2)若AB连琐，则在减数分裂中发生非交换、单交换、双交换非交换NCO（non-crossover），单交换SCO（singlecrossover），双交换DCO（doublecrossover）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制(2)若AB连琐，则在减数分裂中发生非交换、单交换、双交换121因此非顺序四分子只有三种子囊类型

PD型、NPD型、T型2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制因此非顺序四分子只有三种子囊类型Chapter5四分子分析及122如果：PD型>>NPD则说明两基因连锁×=1/2×T+NPDT+PD+NPD100%RF(A-B)2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制如果：PD型>>NPD×=1/2×T+NPDT+PD+NPD123PD：140NPD：12T：48

×=1/2×48+12200100%RF(A-B)=18%例如：ab×++的子囊类型及数量分别为2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制×=1/2×48+12200100%RF(A-B)124图距=50x（T+6NPD）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制图距=50x（T+6NPD）Chapter5四分12527%;35cM图距=50x（T+6NPD）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制27%;35cM图距=50x（T+6NPD）126练习：一需要腺嘌呤（ad）和色氨酸才能生长的脉孢霉品系与一野生品系杂交，产生下列四分子：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制练习：Chapter5四分子分析及重组机制127首先，杂交亲本为adtry×++，整理如下：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制首先，杂交亲本为adtry×++，整理如下：Chap128其次，PD>>NPD，判断两基因连锁;计算基因与着丝粒及两基因间距离：2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制其次，PD>>NPD，判断两基因连锁;Chapter5129判断两基因位于着丝粒同臂还是异臂？根据题目，两基因在MII分离情况时，PD=8>NPD=1，说明ad和try位于染色体同臂。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制判断两基因位于着丝粒同臂还是异臂？根据题目，两基因在MII分130重要：判断基因位置2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制重要：判断基因位置Chapter5四分子分析及重组机制131ab×++顺序四分子分析，数据如下：PDTTNPDTPD2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制ab×++顺序四分子分析，数据如下：PD132Mitchell链孢霉的杂交试验吡哆醇缺陷型Pdxp：对PH敏感Pdx：对PH不敏感Section4基因转变一、异常分离与基因转变

这两突变位点非常接近，有迹象表明，它们可能属于同一顺反子。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Mitchell链孢霉的杂交试验Section133pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdxppdxpdxp+++理论上的配子实际配子pdx++pdx+++pdxp+pdx×2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdx134二、基因转变的类型以粪生粪壳菌为例野生型黑色孢子g+×突变型灰色孢子g-

2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制二、基因转变的类型以粪生粪壳菌为例野生型黑色孢子g+×突变型135染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产发生了基因转变，出现2:6/6:2正常型+g+4:4gg+ggg+++6:22:62022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产发生了基因转变，136半染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产物的一半或两个产物的各一半出现了基因转变，出现5:3或3:1:1:3.g+++3:1:1:3/gg/5:3g+++/gg+g-2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制半染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产物的一半或两个1372022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制138染色单体转变半染色单体转变2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制染色单体转变半染色单体转变Chapter5四分子分析及重组机139一、遗传重组的类型1、同源重组（homologousrecombination）:2、位点专一性重组（site-specificrecombination）3、异常重组Section5

遗传重组2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制一、遗传重组的类型1、同源重组（homologousr140适用于原核类真核类可解释同源重组基因转变二、同源重组的Holliday模型1964年美国学者RobinHolliday提出2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制适用于原核类可解释同源重组二、同源重组的Holliday模型1415’3’3’5’ABCDE2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制5’3’3’5’AChapter5四分子分析及重组机制142FGHHolliday结构2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制FHolliday结构Chapter5四分子分析及重组机制1432022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制144GCATTCGTAAg+

g-ACATTT

GTAAg+g-GCAT2DNA分子解释基因转变假设g+xg-杂交亲本只有一对碱基之差:2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制GCATTCGTAAg+g-ACATTTGTAAg+g145内切酶切开单链ATGC单链交换AGCTAGCT连接分支迁移GCATg+

g-AGCTTAGC旋转180˙TAGC左右切上下切2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制内切酶切开单链ATGC单链交换AGCTAGCT连接分支迁移G146上、下左、右GACTGACT..GATC.GATC2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制上、下左、右GACTGACT..GATC.GATCChapt147G（+）A（g）TAGCAG丢失不配对碱基的两种修复校正方式修复过程核酸外切酶切除不配对碱基DNA多聚酶填补DNA连接酶连接野生型（+）突变型（g）2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制G（+）A（g）TAGCAG丢失不配对碱基的两种修复校正方式148CAGGCTATTCGCGAAT+/++/+g/gg/gCGCGGCAT+/++/++/+g/g两个杂种分子都校正到+或g时6:2或2:6正常校正4:4染色单体转变CTCGGCAT+/++/++/gg/gCAGGCTAT+/++/g+/gg/g均未校正3:1:1:3一个校正为+，或为g5:3或3:5半染色单体转变A.B.C.D.2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制CAGGCTATTCGCGAAT+/+CGCGGCAT+/+1492022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制Chapter5四分子分析及重组机制150

基因转变的实质是异源双链DNA错配核苷酸对在修复较正过程中发生的一个基因转变为他的等位基因现象。2022/10/24Chapter5四分子分析及重组机制基因转变的实质是异源双链DNA错配核苷酸对在修复较151