现代遗传学原理

第六章连锁遗传重点：连锁与交换的遗传现象及其

实质，交换值的测定和基因

定位的三点测验法，真菌类

的遗传分析。难点：基因定位的三点测验法，真

菌类的遗传分析。第一节连锁一、基因连锁的发现二、果蝇的完全连锁与不完全连锁三、连锁定律的实质一、基因连锁的发现

1905贝特逊（Bateson,W.）

庞尼特（Punnet,R.C）

香豌豆（Lathyrusdoratus）

相引（coupling）

相斥（repulsion)P紫长（PPLL)

×红圆（ppll）F1紫长（PpLl）

F2

紫长紫圆红长红圆

P_L_

P_ll

ppL_

ppll观察数：284212155

预期值：215717124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(紫长和红圆)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫圆和红长)的实际数少于理论数。P紫圆（PPll）×红长（ppLL）F1紫长（PpLl）

F2

紫长紫圆红长红圆

P_L_

P_ll

ppL_

ppll观察数：22695971

预期值：236797926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)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫长和红圆)的实际数少于理论数。二、果蝇的完全连锁与不完全连锁

基本概念：连锁（Linkage）：某些基因由于它们

位于相同的染色体上，在一起遗传

。这些在相同染色体上的基因表现

为连锁。连锁群（Linkagegroup）：位于同一

条染色体上的全部基因称作一个连

锁群。亲组合：表现为亲本等位基因组合的子

代。重组合：表现为非亲本等位基因组合的

子代。完全连锁：是指杂种个体在形成配子时

没有发生非姊妹染色单体之间

交换的连锁遗传。不完全连锁（incompleteLinkage）：是

指某种个体的连锁基因，在配子形成

过程中同源染色体非姊妹染色单体间

发生了互换的连锁遗传。完全连锁与不完全连锁

Morgan在黑腹果蝇中发现：B（灰体）对b（黑体）是显性，Vg（长翅）对vg（残翅）为显性，它们位于常染色体上。

（1）当F1的雄蝇和黑体残翅的雌蝇测交时，应产生：灰体长翅（BbVgvg）灰体残翅（Bbvgvg）黑体长翅（bbVgvg）黑体残翅（bbvgvg）

4种表型后代比率应为1:1:1:1。可是实验的结果并非如此，而是只有数目相同的灰体长翅（BbVgvg）和黑体残翅（bbvgvg）两种表型。

对于这个结果，摩尔根假定基因B和Vg同处于一条染色体上，基因b和vg同处于同源染色体的另一成员上。他将这种处于同一染色体上的基因遗传时较多地联系在一起的现象称为连锁（linkage）。对于上述第一种测交结果，摩尔根称之为完全连锁。（2）当F1雌蝇和黑体残翅的雄蝇测交时，后

代出现了灰体长翅、灰体残翅、黑体长翅和黑

体残翅4种类型，但比例却是：

第二种方式的测交，后代出现数目不等的4种表型，其中亲本的类型远远多于新类型。摩尔根称这种连锁方式为不完全连锁（incompletelinkage）。

注意：果蝇中的雄蝇和家蚕中的雌蚕为完全连锁，染色体间没有交换。摩尔根1910年提出连锁定律，成为遗传学中的第3个基本规律。摩尔根等提出：

1)相引是两个基因位于同一条染色体上，相斥则反之。

2)同源染色体在减数分裂时发生交换。

3)位置相近的基因相互连锁。三、连锁定律的实质

连锁遗传的相对性状是由位于同一条染色体上的非等位基因控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。因此，在产生的四种配子中，大多数为亲组合配子，少数为重组型配子，而且其数目分别相等，均为1:1。第二节交换一、交换的细胞学证据二、遗传的第三定律三、三点测验与基因直线排列四、并发率和干涉五、连锁遗传图

一、交换的细胞学证据

在同一染色体上连锁的基因，为什么会在其测交后代中出现一定频率的重组？

Janssens于1909年提出了交叉型假说；

Creighton和McClintock1931年用玉米的具有特殊结构的第9号染色体设计了著名的实验，为Janssens的假说提供了强有力的细胞遗传学证据。玉米实验麦克林托克（McClintock,B）克莱顿（Creighton,B）第9号染色体

C:色素基因

Wx:糯质基因或蜡质基因

knob:节结

Cwx8

cwx

cWx×cwx

Cwx8cwx

cWx

CWxcwx8

Cwx8cWxCWxcwx8

cwxcwxcwxcwx

亲组合重组合

一条染色体形态正常：基因型cWx。其同源染色体基因型Cwx，C基因末端有一大而染色深的染色组（Knob）且在上一代时，第8染色体断裂后易位接到了第9条染色体靠wx的末端。这些在细胞学上能够区别的特性叫做细胞学标记，而这些染色体上所带的基因称为遗传标记或基因标记。以上这种个体在减数分裂形成配子时，在两个座位间出现交换。

两种类型的重组子：CWx，cwx在F2代出现。Creighton和Mcclintok发现一旦基因已被重组，其细胞学特征（染色组和额外延长的染色体部分）也已经重组，而且子代中属亲本类型的子代没有观察到细胞学标记的染色体物理交换的发生。

摩尔根的果蝇连锁实验

通常我们用遗传符号表示在相同染色体上的基因。例：ab/ab代表基因a和基因b在相同的染色体上，用这个系统，在雌蝇上X-连锁的基因可以用一根或二根线表示：例wm/wm或wm//wm。

雄蝇的X-连锁表示为wm/，而代表Y染色体，摩尔根用白眼小翅雌蝇(wm/wm)与野生型雄蝇(W＋m+/)进行交配。交配。↾↾↾↾F1果蝇自交，得到F2果蝇2441只。F2在两种性别中，出现频率最多的是：

亲本型：白眼小翅或红眼长翅；也观察到很大数目的:

非亲本型（重组型）：白眼正常翅

和红眼小翅。在2441只果蝇中，有900

只(或36.9%)为重组型。为了解释这些重组型，摩尔根提出在减数分裂中，F1雌蝇的两条染色体间出现基因交换。摩尔根进一步将他的研究扩展到包括其他的性连锁的性状上去。例：白眼黄体♀×红眼灰体♂

F1

红眼灰体F22205只果蝇中，有1.3%的果蝇为重组表型摩尔根推测，控制眼色和体色性状的基因连锁得更紧密，它们重组被分开的频率比眼色和翅形的频率小。摩尔根小组做了大量的杂交工作，结论总是相同，在每种情况下，亲本型出现的频率高而重组型出现的频率低。几乎所得到的两个亲本类型的数目是相等的，同样所得到的两重组类型间的数目也相等。

摩尔根的一般结论是：在减数分裂期间，相同的染色体上的非等位基因一起分配。在染色体上两个基因靠得越近，在减数分裂时期，它们更有可能保持在一起，即：靠得越近的两个基因，它们之间重组发生得越少。

Morgan和E.cattell（1912年）用交换这一术语来描述由于染色体相互交换的过程产生连锁基因间的重组合。

交换：是指同源染色体的非姊妹染色

单体之间的对应片段的交换，

从而引起相应基因间的交换与

重组。交换的特点：1）交换时很明确，是相等的，既是一对一的交换。2）交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。3）连锁的基因间每发生一个交叉，只有一半的重组类型。交换遗传现象的解释：

生物在减数分裂形成配子的过程中，在前期I的双线期可在配对的同源染色体（二价体）之间的某些区段出现交叉，这些交叉现象标志着各对同源染色体中的非姊妹染色单体的对应区段间发生了交换。由于发生了交换而引起同源染色体间非等位基因的重组，打破原有的连锁关系，因而表现出交换。二、遗传的第三定律

遗传的第三定律（连锁定律）是指位于同一染色体上的基因联合在一起遗传的频率大于重新组合的频率，重组体或重组子（recombinant）的产生是由于在配子形成过程中同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换。重组的判定

判断某两对特定的基因是否连锁，可通过对它们的杂交F1进行测交来确定。如果测交后代的表型比率为1:1:1:1，或近乎这个比率，则被认为是不连锁的；如果亲本组合类型高于预期比率，而重组型的比率又显著地低于预期的孟德尔第二定律的比率，则说明它们是连锁的。重组率的测定1）重组率(RF)：测交后代中重组型或交

换型数目占测交后代总数目(亲

本型数目＋重组型数目）的百分

率定义为重组率。

其计算公式为：

重组值的范围：

两个连锁基因间重组值的变化范围是[0,50%]，其变化反映基因间的连锁强度和基因间的相对距离。两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。重组值为0时，两基因完全连锁；重组值为50%时，两基因自由组合，不发生连锁。2）交换值与重组率(值)的关系：交换是指遗传物质的局部互换，而重组则是交换后形成基因的重新组合。交换的遗传学效应体现在重组体中，但无法检测其实际大小，只能用重组率来估计。只有紧密连锁的基因间的重组率才是可靠的交换值，因为两个连锁基因间的相对距离越大，发生双交换或其他偶数次交换的可能性越多，在这种情况下，重组率会低估交换率。互引相：一个显性基因与另一基因座的显

性基因连锁时其杂合体的排列方式。

如：AB//ab。互斥相：一个显性基因与另一基因座的隐

性基因连锁时其杂合体的排列方式。

如：Ab//aB。3）重组率的测定以玉米的测交实验为例：已知支配玉米籽粒的两对基因是连锁的，其糊粉层有色（C）对无色（c）为显性，籽粒饱满（Sh）对凹陷（sh）为显性。取亲本植株互引相CSh／CSh与csh／csh杂交，其F1与双隐性亲本测交。P

CSh／CSh×csh／csh

F1CSh／csh×csh／csh

CSh／cshcsh／cshCsh／cshcSh／csh40324035149152

亲组合重组合重组率=(149＋152)/(4032＋4035＋149＋152)=

301／8368=3.6%

如果杂交在互斥相cSh／cSh和Csh／Csh间进行，测交后得到：重组率=1310／44595=2.94%

可见，无论哪种基因组合（互引相或互斥相）的交配方式，测交的结果都是亲本型的频率很高，占97%左右，而重组型的频率很低，仅占3%左右。三、三点测验与基因直线排列三点测验：用三杂合体与三隐性个体测

交的实验称为三点测验。三点测验的优点：1）一个三点测验中得到的三个重组值是在同一基因型背景、同一环境条件下得到的，所以才是严格地可以相互比较的；2）通过三点测验可得到双交换的资料。例：黑腹果蝇的三点测验

果蝇有三对位于X染色体上的基因：Ec（棘眼）、sc（缺少某些胸部刚毛）和cv（翅上横脉缺失）

三杂合体三隐性雄蝇

ec++/+sccv×ecsccv/Y(其上基因次序未知)其子代的实得数据如下：

表型

实得数ec++810+sccv828ecsc+62++cv88+sc+89ec+cv103

合计1980

重组值的计算：1）先计算ec-sc的重组值，忽略子代基因型中cv的存在，同时亲本的基因型也忽略cv的存在，再来对照亲本的基因型，得出重组合的配子类型。

ec++810P：

ec++

+sccv828+sccv

ecsc+62++cv88+sc+89ec+cv103RF(ec-sc)=(62+88)/1980×100%=7.6%

2）再计算ec-cv的重组值，忽略子代基因型中sc的存在，同时亲本的基因型也忽略sc的存在，再来对照亲本的基因型，得出重组合的配子类型。

ec++810P：

ec++

+sccv828+sccv

ecsc+62++cv88+

sc

+89ec+

cv103RF(ec-cv)=(89+103)/1980×100%=9.7%

3）最后计算sc-cv的重组值，忽略子代基因型中ec的存在，同时亲本的基因型也忽略ec的存在，再来对照亲本的基因型，得出重组合的配子类型。

ec++810P：

ec++

+sccv828

+sccv

ec

sc+62

++cv88

+

sc+89

ec+cv103RF(sc-cv)=(62+88+89+103)/1980×100%=17.3%

即sc-cv的重组值等于sc-ec重组值与ec-cv重组值之和：7.6%+9.7%=17.3%.这说明三基因在染色体上呈直线排列：ec位于sc和cv之间

。现按照sc-ec-cv的顺序，将最初的资料重新排列，算出百分数，并注明重组发生在哪两个基因之间，这样重组值的计算就显得更方便。。

表

型实得数比

例重组发生在

sc-ec

ec-cv

sc-cv

+ec+81082.7%

sc+cv828scec+627.6%√

√++cv88sc++899.7%

√√+eccv103合计1980100％7.6%9.7%17.3%

表1：三点测验中，重组值的计算

+ec+/sc+cv×sceccv/Y

上面的测交后代中只有6种表现，因此重组值之间的关系比较简单。在多数三点试验中，回交后代可以有8种表型。

三个基因是：ec(棘眼)、ct(cut，截翅)和cv(横脉缺失)。三杂合体三隐性雄蝇

ecct+/++cv×ecctcv/Y

表型实得数比

例重组发生在ec-ctec-cvct-cvecct+212581.5%

++cv2207ec+cv27310.1%√√

+ct+265ec+

+2178.3%√

√+ctcv223+++50.1%

√√ecctcv3合计5318100％18.4%10.2%8.4%根据上表：RF(ec-cv)：10.1%+0.1%=10.2%RF(ct-cv)：8.3%+0.1%=8.4%RF(ec-ct)：18.4%

RF(ec-cv)+RF(ct-cv)≠RF(ec-ct)10.2%+8.4%=18.6%＞18.4%注意：果蝇(+++和eccvct)计算时用过两次，但计算RF(ec-ct)时却没有把它计算在内，虽然这些染色体在ec-ct间已进行过两次交换。对ec-ct来讲，双交换的结果等于不交换，这样RF(ec-ct)值在计算时就会偏低。所以如有双交换存在时，在计算ec-ct间的距离时，一定要加上两倍的双交换(2×0.1%)，即：18.4%+2×0.1%=18.6%双交换的特点：1）双交换的概率明显低于单交换的概率。如果两次同时发生的交换互不干扰，那么双交换发生的概率就是两个单交换概率的乘积。2）双交换的结果，三个基因仅中间一个位置变动，两边两个相对位置不变。图距实际上是按交换值决定的，所以在计算两边两个基因的图距时，一定要对重组值作校正，使其反映实际的交换值。校正的方法是把双交换类型加进去（2倍双交换类型的频率）。基因直线排列定律三点测验中，两边两个基因对间的重组值一定等于另外两个重组值之和减去两倍的双交换值。这个法则叫基因直线排列定律。注：在任何三点测验中，测交后代的8种可能的表型中，个体数最少的两种表型是双交换的产物。根据这一点，不必计算重组值，可以直接断定这三个基因的次序。

ecct+2128

++cv220781.5%(亲本型)

+++5

ecctcv30.1%(双交换型)

将最多的亲本型基因型与最少的双交换型相比较，两者基因型相同的两个基因在两边，留下的一个不相同的基因则在中间，这里cv一定位于中间，而三基因的相对顺序是ec-cv-ct。所以交配型ecct+/++cv×ecctcv/Y可以改写成ec+ct/+cv+×eccvct/Y。四、并发率和干涉干涉：每发生一次单交换时，它的邻近

也发生单交换的机会要减少一些

的现象称为干涉。如果两个基因对间的单交换并不影响邻近两个基因对间的单交换，预期的双交换的频率就是两个单交换频率的乘积，而实际上观察到的双交换频率往往低于预期值。例：在ec-cv-ct试验中单交换值:10.2%(RF(ec-cv))，8.4%(RF(ct-cv))双交换的理论概率：

10.2%×8.4%=0.86%但实验所得的双交换只有：

(5＋3)/5310=0.15%一般用并发率来表示干扰(干涉)的大小。

并发率（符合系数）：

并发率=1-干涉并发率愈大，干涉愈小；并发率为1，表示没有干涉。

当C=1，Ⅰ=0时，表示无干涉

C=0，Ⅰ=1时，表示存在完全干涉

1>C>0时，表示存在正干涉

C>1，Ⅰ<0时，表示存在负干涉负干涉仅在微生物中发生基因转变时才出现。例1：某种植物（二倍体）的3个基因座位A、B、C的连锁关系如下：A

B

C

2030现有一亲本植株，基因型为Abc/aBC1）如果无干涉，该亲本与abc/abc杂交，后代基因型如何？如果有1000个后代，则各基因型的频率是多少？2）如果有20%的干涉，则结果又如何？解：根据题意：1)无干涉时，ABc、abC两种类型各有30个；ABC、abc两种类型各有70个；AbC、aBc两种类型各有120个；Abc、aBC两种类型各有280个。2)干涉=0.2时，ABc、abC两种类型各有24个；ABC、abc两种类型各有76个；AbC、aBc两种类型各有126个；Abc、aBC两种类型各有276个。五、连锁遗传图

连锁遗传图：根据基因在染色体上直

线排列的定律，我们可以把每个

连锁群画成一个连锁图或称遗传

连锁图。遗传图距：两个连锁基因在染色体图

上相对距离的数量单位称为图距

。1%重组率去掉其百分率的数

值定义为一个图距单位。遗传作图的过程：1）一般以最先端的基因位置为0，但随着研究进展，发现有基因在更先端的位置时，把0点让给新的基因，其余的基因位置，作相应的移动。

2）重组值在0到50%之间，但在遗传学图上，可以出现50单位以上的图距。这是因为这些数字是从染色体最先端一个基因为0点依次累加而成的缘故。第二节真菌类的遗传分析

一、红色面包霉二、四分子分析

三、红色面包霉的连锁与交换

红色面包霉的生活史一、红色面包霉红色面包霉减数分裂特点：

1）每次减数分裂结果(四个分生孢子

，或其有丝分裂产生的八个子囊孢

子)都保存在一个子囊中；

2）具有严格的顺序：四分子或八分

子在子囊中呈直线排列——直线

排列四分子或直线排列八分子。

红色面包霉(真菌类)的优点：1）个体小，生长快，易于培养；

2）单倍体，基因显隐型直接表现，便于

观察和分析；

3）一次只分析一个减数分裂的产物，手

续简便；

4）进行有性生殖，染色体的结构和功能

类似于高等动植物。二、四分子分析

四分子分析：指根据一个子囊中四

个按严格顺序直线排列的四分

子(或其有丝分裂产物子囊孢子)表现进行的遗传分析，也称为

顺序四分子分析。顺序四分子分析的优点：1）子囊孢子是单倍体；2）子囊孢子在子囊中直线排列；3）着丝粒可看成是一个基因座位。三、红色面包霉的连锁与交换

红色面包霉：

野生型：能合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；

赖氨酸缺陷型：不能合成赖氨酸，记为lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。

用不同接合型的lys+和lys-杂交，在对子囊进行镜检时发现子中lys+和lys-有六种排列方式。第一次分裂分离:＋＋－－－－＋＋第二次分裂分离:＋－＋－

＋－－＋－＋＋－－＋－＋第一次分裂分离：lys+和lys-未发生交

换，这对等位基因在减数第一次分

裂时就分离，称为第一次分裂分离

。着丝粒和lys基因位点间不发生交

换，因此形成的两种子囊类型就是

非交换型子囊。第二次分裂分离：lys+和lys-发生交换，

这对等位基因在减数第二次分裂时才分离，称为第二次分裂分离。着

丝粒和lys基因位点间发生交换，

因此形成的四种子囊类型就是交换

型子囊。着丝点距离与着丝点作图着丝点距离：将着丝点当作一个基因位点看待，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

遗传距离，称为着丝点距离。着丝点作图（一对基因）

根据计算出的交换值，去掉%，即得图距，这就是着丝粒作图。红色链孢霉的连锁（两对基因）

可把着丝粒作图跟通常的基因作图结合在一起进行。

nic+与+ade杂交，这两对基因形成的36种不同子囊型可归纳为7种基本子囊型。根据nic与ade之间交换的情况，基本子囊又可划分为以下几种类型：

亲二型(PD)：只有两种基因型，而且跟亲代相同。

非亲二型(NPD)：有两种基因型，都跟亲本不同，是重组型。

四型(T)：有四种基因型，两种基因型跟亲代相同，两种基因型跟亲代不同。表3nic+×+ade得到不同子囊型的后代

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7)

＋

ade＋＋＋

＋＋ade

＋ade

＋＋＋＋＋

ade＋＋＋

adenicadenic＋

nicadenicade

nic＋

nicadenic

＋＋＋＋ade

＋＋

＋ade

nic＋

nicadenic

adenic＋

nic＋

nicadenic＋

M1M1M1M1M1M2M2M1M2M2M2M2M2M2(PD)

(NPD)

(T)

(T)

(PD)(NPD)

(T) 8081 905 90 1 5 链孢霉的连锁图的制作：1）先计算nic与着丝粒之间的重组值；

RF(着丝粒-nic)

=[(4)(5)(6)(7)÷1000]×1/2×100%=[(5+90+1+5)÷1000]×1/2=5.05%2）再计算ade与着丝粒之间的重组值；

RF(着丝粒-ade)

=[(3)(5)(6)(7)÷1000]×1/2×100%=[(90+90+1+5)÷1000]×1/2=9.30%3）算出上述两个重组率后，还有三种可

能性要考虑：

无连锁，位于两个不同的染色体上；

有连锁，位于同一染色体的着丝粒的

两旁；

有连锁，位于同一染色体的着丝粒的

同侧。经过分析，排除前两种可能性，肯定第三种可能性。4）再计算nic-ade之间的重组值；RF(nic～ad)=(NPD+1/2T)÷总子囊数

={[(2)+(6)]+0.5[(3)(4)(7)]}÷1000={(1+1)+0.5(90+5+5)}÷1000=5.2%5）最后画出正确的遗传图。

nicade

5.055.210.25第三节

人类连锁分析和细胞学图

一、家系分析与基因定位二、体细胞杂交法与基因定位三、原位杂交法与基因定位一、家系分析与基因定位

系谱法中最常用的方法是连锁遗传分析法。通过系谱法已将人类的红、绿色盲、G6PD、血友