Chaer四分子及重组机制

2022/12/211Chapter6

四分子分析及重组机制

2022/12/212Section1粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史与四分子分析2022/12/213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2022/12/214有性世代2022/12/2152022/12/216链孢霉的孢子形成2022/12/217链孢霉子囊2022/12/218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:2022/12/219四分子：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2022/12/2110Aa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。2022/12/2011一、、顺顺序序四四分分子子分分析析的的优优点点可以以进进行行着丝丝粒粒作图图（centromeremapping）子囊囊中中子子囊囊孢孢子子的的对对称称性性，，证证明明减减数数分分裂裂是是一一个个交互互过过程程可以以检检验验染染色色单单体体的的交交换换是是否否有有干干涉涉现现象象，，还还可可利利用用它它进进行行基因因转转变变的研研究究证明明双双交交换换不不仅仅可可以以包包括括4线中中的的2线，，而而且且可可以以包包括括3线或或4线Section2顺序序四四分分子子分分析析2022/12/2012利用用四四分分子子分分析析法法，，把把着着丝丝粒粒作作为为一一个个座座位位，，来来计计算算某某一一基因因与着丝丝粒粒之间间的的距距离离，，并并根根据据这这一一数数据据进进行行基基因因在在染染色色体体上上的的位位置置制制图图。。二、、着着丝丝粒粒作作图图（（centromeremapping）2022/12/2013M1模式式：：在一一对对非非姊姊妹妹染染色色单单体体间间没没有有发发生生着丝丝粒粒和某杂杂合合基基因因座座交换换的的减减数数分分裂裂MII模式式：：在一一对对非非姊姊妹妹染染色色单单体体间间发发生生了了着丝丝粒粒和某杂杂合合基基因因座座交换换的的减减数数分分裂裂2022/12/2014M1模式式：基基因因座座与与着着丝丝粒粒之之间间没没有有发发生生交交换换，，基基因因与与着着丝丝粒粒同同步步分分离离（（等位位基基因因分分离离发生生在在减减数数分分裂裂I期））2022/12/2015MII模式式：基基因因座座与与着着丝丝粒粒之之间间发发生生了了交交换换，，基基因因与与着着丝丝粒粒的的分分离离不不同同步步（（等等位位基基因因分分离离发发生生在在减减数数分分裂裂II）。。2022/12/2016如果果两两个个基基因因的的分分离离发发生生在在减减数数分分裂裂I，则则基基因因与与着着丝丝粒粒之之间间未未发发生生重重组组;如果果两两个个基基因因的的分分离离发发生生在在减减数数分分裂裂II，则则说说明明基基因因与与着着丝丝粒粒之之间间发发生生了了重重组组。。鉴别别是是第第一一次次或或第第二二次次减减数数分分裂裂的的分分离离，，可可根根据据8个子子囊囊孢孢子子基基因因型型的的排排列列顺顺序序。。上述述模模式式的的逆逆命命题题同同样样成成立立，即即：：2022/12/2017（1）发发生生在在1-3之间间的的交交换换，，四四分分子子的的排排列列方方式式为为a++aaAaAaaAAAAaa（2）发发生生在在2-3之间间的的交交换换，，四四分分子子的的排排列列方方式式为为+a+aaaAaAaaAAAAaAa2022/12/2018（4）发生在在2-4之间的交交换，四四分子的的排列方方式为+aa+aAAAaaaAAaAa（3）发生在在1-4之间的交交换，四四分子的的排列方方式为a+a+aAaaaaAAAaAA2022/12/2019基因与着着丝粒之之间的图图距计算算:着丝粒与与有关基基因的重重组率＝＝重组型子子囊数总子囊数数100%××＝M2×1/2M1+M2100%即使重组组型子囊囊中，也也只有一一半是重重组的孢孢子。2022/12/2020重组率=————————×——×100%21重组型子子囊数总子囊数数=———————××—××100%21M2M1+M22022/12/2021三、两个个连锁基基因作图图利用两个个不同交交配型进进行杂交交nic＋×＋adenic（nicotinicacid）为烟酸酸依赖型型ade（adenine）腺嘌呤呤依赖型型。两对基因因杂交，，可产生生6×6种不同的的子囊型型归纳为7种基本的的的子囊囊型链孢霉nic+×+ade的7种不同子子囊型及及相应的的子囊数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＋＋adenic链孢霉nic+×+ade的7种不同子子囊型及及相应的的子囊数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＋＋adenic2022/12/2024子囊型分分类（四四分子分分类）如不考虑虑孢子排排列，只只考虑两两对基因因间是否否发生了了重组（（性状组组合），，用于计计算两对对基因间间的重组组值。亲二型（（PD，parentalditype），2种基因型型与亲代代相同。。包括(1)，(5)。非亲二型型（NPD，non－parentalditype），2种基因型型都和亲亲代不一一样，都都是重组组型。包包括(2)，(6)。四型（T，tetratype）：4种基因型型，2种与亲代代相同，，2种与亲代代不同，，有一半半发生了了重组。。包括(3),(4),(7)。2022/12/2026①若n与a是自由组合合，则NPD=PD②若为连锁,则NPD<PD1、判断是否否连锁实验结果：：PD=808+90=898NPD=1+1=2NPD<<PDn与a是连锁2022/12/2027分别考虑每每一对基因因分离发生生的时期（（M1或M2），用于计计算基因与与着丝粒的的图距。2022/12/2028100%×=M2×1/2总子囊数RF(·-n)×=（5+90+1+5）×1/21000100%=5.05%2、分别计算算着丝粒与与两个基因因之间的重重组率2022/12/2029RF(··-a)=M2×1/2总子子囊囊数数×100%=9.3%=（90+90+1+5）×1/21000×100%2022/12/2030nana则着着丝丝粒粒、、n、a在染染色色体体上上的的排排列列方方式式为为：：2022/12/2031a、n两个单单独发发生交交换之之比为为90/1000∶5/1000=18，而RF比值为为9.3/5.05=1.84，18远远大大于1.84，所以以两基基因不不可能能位于于着丝丝粒异异侧。。3、判定定两基基因在在染色色体的的同臂臂还是是异臂臂？同侧√2022/12/2032100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)×=1/2(90+5+5)＋（1+1)1000100%n与a之间的的重组组率=5.2%10.255.205.050nicade双交换换的存存在低低估了了ade与着丝丝粒之之间的的距离离2022/12/2033非顺顺序序四四分分子子：：一一个个子子囊囊中中的的四四个个产产物物排排列列是是杂杂乱乱无无章章的的例如如：：酿酿酒酒酵酵母母Section3非顺顺序序四四分分子子的的遗遗传传分分析析2022/12/2034酵母母（（baker’’syeast）2022/12/2035以酿酿酒酒酵酵母母为为例例：：AB××ab（1）若若AB不连连琐琐，，则则有有以以下下情情况况AaBb×ABABababNPD型PD型=NPD型时时，，AB为不不连连锁锁BbaA×AbAbaBaBPD型2022/12/2036(2)若AB连琐，则在减减数分裂中发发生非交换、、单交换、双双交换非交换NCO（non-crossover），单交换SCO（singlecrossover），双交换DCO（doublecrossover）2022/12/2037因此非顺序四四分子只有三三种子囊类型型PD型、NPD型、T型2022/12/2038如果：PD型>>NPD则说明两基因因连锁×=1/2×T+NPDT+PD+NPD100%RF(A-B)2022/12/2039PD：140NPD：12T：48×=1/2×48+12200100%RF(A-B)=18%例如：ab×++的子囊类型及及数量分别为为2022/12/2040图距=50x（T+6NPD）2022/12/204127%;35cM图距=50x（T+6NPD）2022/12/2042练习：一需要腺嘌嘌呤（ad）和色氨酸酸才能生长长的脉孢霉霉品系与一一野生品系系杂交，产产生下列四四分子：2022/12/2043首先，杂交交亲本为adtry×++，整理如下下：2022/12/2044其次，PD>>NPD，判断两基基因连锁;计算基因与与着丝粒及及两基因间间距离：2022/12/2045判断两基因因位于着丝丝粒同臂还还是异臂？？根据题目，，两基因在在MII分离情况时时，PD=8>NPD=1，说明ad和try位于染色体体同臂。2022/12/2046重要：判断断基因位置置2022/12/2047ab×++顺序四分子子分析，数数据如下：：PDTTNPDTPD2022/12/2048Mitchell链孢霉的杂杂交试验吡哆醇缺陷陷型Pdxp：对PH敏感Pdx：对PH不敏感Section4基因转变一、异常分分离与基因因转变这两突变位位点非常接接近，有迹迹象表明，，它们可能能属于同一一顺反子。。2022/12/2049pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdxppdxpdxp+++理论上的配配子实际配子pdx++pdx+++pdxp+pdx×2022/12/2050二、、基基因因转转变变的的类类型型以粪粪生生粪粪壳壳菌菌为为例例野生生型型黑黑色色孢孢子子g+×突变变型型灰灰色色孢孢子子g-2022/12/2051染色色单单体体转转变变：减数数分分裂裂的的四四个个产产物物中中，，有有一一个个产产发发生生了了基基因因转转变变，，出出现现2:6/6:2正常常型型+g+4:4gg+ggg+++6:22:62022/12/2052半染色色单体体转变变：减数分分裂的的四个个产物物中，，有一一个产产物的的一半半或两两个产产物的的各一一半出出现了了基因因转变变，出出现5:3或3:1:1:3.g+++3:1:1:3/gg/5:3g+++/gg+g-2022/12/20532022/12/2054染色单单体转转变半染色色单体体转变变2022/12/2055一、遗遗传重重组的的类型型1、同源源重组组（homologousrecombination）:2、位点点专一一性重重组（（site-specificrecombination）3、异常常重组组Section5遗传重重组2022/12/2056适用于于原核类类真核类类可解释释同源重重组基因转转变二、同同源重重组的的Holliday模型1964年美国国学者者RobinHolliday提出2022/12/20575’3’3’5’ABCDE2022/12/2058FGHHolliday结构2022/12/20592022/12/2060GCATTCGTAAg+g-ACATTT

GTAAg+g-GCAT2DNA分子解释基因因转变假设g+xg-杂交亲本只有有一对碱基之之差:2022/12/2061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2022/12/2062上、下左、右GACTGACT..GATC.GATC2022/12/2063G（+）A（g）TAGCAG丢失不配对对碱基基的两两种修修复校校正方方式修复过过程核酸外外切酶酶切除除不配配对碱碱基DNA多聚酶酶填补补DNA连接酶酶连接接野生型型（+）突变型型（g）2022/12/2064CAGGCTATTCGCGAAT+/++/+g/gg/gCGCGGCAT+/++/++/+g/g两个杂杂种分分子都都校正正到+或g时6:2或2:6正常校校正4:4染色单单体转转变CTCGGCAT+/++/++/gg/gCAGGCTAT+/++/g+/gg/g均未校校正3:1:1:3一个校校正为为+，或为为g5:3或3:5半染色色单体体转变变A.B.C.D.2022/12/20652022/12/2066基因转变的的实质是异源双链DNA错配核苷酸酸对在修复较正正过程中发发生的一个个基因转变变为他的等等位基因现现象。2022/12/2067Section6异常重组—转座遗传因因子染色体DNA上某些序列列可以移动动到基因组组的其他位位置上去——转座元件或或转座子.2022/12/2068一、转座座元件的的发现20世纪70年代夏皮皮罗(Shapiro)用E.coli乳糖操纵纵子突变变株进行行杂交分分析后，，才确认认转座子子的存在在。1932年，美国国学者BarbaraMcClintock发现玉米米籽粒色色素斑点点的不稳稳定遗传传行为。。1951年首次提提出在染染色体上上移动的的“控制制元件””或“控控制因子子”（controllingelement）的概念念。后来来就把具具有类似似结构和和功能的的元件称称为转座座因子，，也曾称称为跳跃跃基因。。2022/12/2069PgalTgalEgalK半乳糖差差向异构构酶半乳糖尿尿苷酰转转移酶半乳糖操操纵子2022/12/2070密度梯度度离心实实验，证实突突变的DNA中确实有有插入片片段。称称之为IS1（insertionsequence1）突变gal野生型galIS12022/12/2071分子杂交交实验：含有IS2的半乳糖糖操纵子子与野生生型DNA杂交：2022/12/2072二、原核核生物的的转座子子1、插入序序列(IS，insertionsequence)最简单的的转座元元件，是是细菌染染色体和和质粒的的正常组组成成分分，有很很多不同同的IS，序列各各不相同同，但两两端都有有反向重重复序列列（IR），都能能编码自自身转座座所需的的酶。2022/12/2073