遗传学第六章课后习题解答

第六章 真菌类的染色体作图课后习题及答案在红色面包霉中，abab*++,每个杂交分析了100个子囊，结果如下表：子囊包子的类型和数目aba+abababa+a+aba+a++b+++b+b+++b+++++++b+++++b+ba+aba+ab134343200002841150000355340020047111818015962422810206310136104离。答：对上表进行分析如下：aba+abababa+a+aba+a++b+++b+b+++b+++++++b+++++b+ba+aba+ab分类PDNPDTTTTPDNPDTTa基因分离MIMIMIMIIMIIMIIMIIb基因分离MIMIMIIMIMIIMIIMII(1).对第一个杂交进行分析：abPDNPD锁存在时，则不发生交换（PD类型）减数分裂细胞的数目应明显多于发生四线交换（NPD）PD>NODPD=NPD,abab间就不存在遗传距离。MII=1/2型子囊数/总子囊数*100%。a与着丝粒间的遗传距离=1/2*0/100*100=0cMb=1/2*32+0/100*100=16(2).对第二个杂交进行分析：PDNPDPD>NOD，abab=50*（TT+6NPD）=50*(15/100+6*1/100)=10.5a=1/2*0/100*100=0cMb=1/2*15/100*100=7.5ab（3）.对第三个杂交进行分析：PDNPDPD>NOD，abab=50*（TT+6NPD）=50*（40/100+6*3/100）=29a=1/2*2/100*100=1cMb=1/2*（40+2）/100*100=21b=1/2*（4）.对第四个杂交进行分析：PDNPDPD>NOD，abab=50*（TT+6NPD）=50*（18+1+1）/100+6*1/100）=13cMa与着丝粒间的遗传距离=1/2*（1+8+1）/100*100=5cMb=1/2*（18+8+1）/100*100=13.5ab（5）.对第五个杂交进行分析：PDNPDPD>NOD，abab=50（TT+6NPD=50（24+22+20/100+6（6+10）/100）=81cMb间的遗传距离=1/2*（22+8+10+20）/100*100=30cMb=1/2*（24+8+10+20）/100*100=31ab（6）.对第六个杂交进行分析：PDNPDPD>NOD，abab=50（TT+6NPD=50（1+3+4/100+6*0/100=4a=1/2*（3+61+4）/100*100=34cMb=1/2*（1+61+4）/100*100=33baura3是尿嘧啶营养缺陷型突变，lys4ura3+*+lys4中，获得了300个无序四分子体，分类如下：ura3++lys4ura3lys4ura3ura3++lys4lys4ura3+ura3++lys4++138++12+lys4150请回答：（1）.ura3和lys4间的重组频率是多少？校正后的遗传距离是多少？（2）.假设减数分裂中这两个位点间只发生0,1,2次交换，那么发生0次，12次交换的减数分裂的频率如何？答：首先对表进行分析：ura3++lys4ura3lys4ura3ura3++lys4lys4ura3+ura3++lys4+++++lys4数目分类138TT12NPD150PD1）.由上可知：PD>>NPD,表明ura3和lys4之间发生连锁。ura3lys4Rf=1/2TT+NPD=(1/2*138/300+12/300)*100%=27%校正后的遗传距离=50*（TT+6NPD）=50*(138/300+6*12/300)=35cM（2）.在某一特定的染色体区域发生0次，1次，2次等不同类型交换的频率符合f(i)=e(-m)m(i)/i!.if(i)是发生某一类型交换的频率，e，m这一特定区域发生交换的平均次数。M=TT+6NPD=0.7发生0次交换的频率f(0)=2.018发生1f(1)=1.413发生2f(2)=0.494生在非姊妹染色单体间。它们的遗传效应是什么？对后代的遗传变异有何影响？子细胞的染色体数与母细胞相同只发生在有性繁殖组织中高等生物限于成熟个III（配子或孢子胞的一半。有丝分裂的遗传意义：首先：核内每个染色体，准确地复制分裂为二，各对染色体有规则而均匀地分配到两个子细胞的核中从而使两个子细胞与母细胞具有同样质量和数量的染色体。n＝12212=4096。各个子细胞之间在染色体组成上将可能出现多种多样的组合。加了这种差异的复杂性。为生物的变异提供了重要的物质基础。减数分裂的遗传学意义：（配子）2nn2n水平，使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目，保证了遗传物质的相对稳定。为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础：（1的变异个体，使物种得以繁衍和进化，为人工选择提供丰富的材料。（2）通过非姐妹染色单体片段的交换：在减数分裂的粗线期，由于非姐妹染同于亲代的遗传变异。减数分裂的生物学意义减数分裂是遗传学的基础。具体表现在：、在减I分离，正是基因分离律的细胞学基础。2由于减数分裂，使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减（配子的染2nn两性配子结合，合子的染色体数目又重新恢复到亲本的2n水平，使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目，保证了遗传物质的相对稳定。II.为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础：（1样的变异个体，使物种得以繁衍和进化，为人工选择提供丰富的材料。（2）通过非姐妹染色单体片段的交换：在减数分裂的粗线期，由于非姐妹不同于亲代的遗传变异。有丝分裂重组的特点及遗传学意义DNA就会发生重组。一般认为的重组是指在配子形成的减数分裂过程中一对同源染色体的非姐妹染色单体之间的重组,体体细胞通过有丝分裂产生基因型与其不同的子细胞的过程称为有丝分裂重组(mitoticrecomb(mitoticcrossing胞交换(somaticcrossingover)11936年,Curt在果蝇中首先发现了体细胞在有丝分裂过程中发生染色体交换的现象。真菌被广泛用于有丝分裂分离和重组研究。真菌的无性世代主要是单倍体，提供非常有价值的信息。有丝分裂重组使杂合位点纯和化。这种遗传交换信息也可以用于基因定位，组的生物体中，有丝分裂交换发生的频率在1%甚至更低。与形态学，生化标记相比，DNA分子标记有哪些优点？生物化学标记是以动物体内的某些生化性状为遗传标记，主要指血型血清蛋白及同工酶。 20世纪60年代以来，蛋白质电泳技术作为检测遗传特性的一种主要方法得到了广泛的应用。蛋白电泳所检测的主要是血浆和血细胞中可溶性蛋白和同工酶中氨基酸的变化，通过对一系列蛋白和同工酶的检测，就可为动物品种内的遗传变异和品种间的亲缘关系提供有用的信息。但是，蛋白和同工酶都是基因的表达产物，非遗传物质本身，它们的表现易受环境和发育状况的影响；这些因素决定了蛋白电泳具有一定的局限性，但是蛋白电泳技术操作简便、快速及检测费用相对较低，日前仍是遗传特性研究中应用较多的方法之一。生物化学标记经济、方便，且多态性比形态学标记和细胞学标记丰富。已被广泛应用于物种起源与分类研究和动物育种中。分子标记(MolecularMarkers)是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接的反映。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比， DNA分子记具有的优越性有：大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。随着分子生物学技术的发展，现在 DNA分子标记技术有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。分子标记是遗传标记的一类。遗传标记主要有3大类：(1)形态标记，如颜蛋白质标记，如同功酶等；(3)DNADNADNARFLPRAPDAFLPSCARSSRSTSSSCP和VNTR等。其中的一些标记已成功地应用于植物育种的各个方面。1．形态标记60如产量、种子含油量等。同形态标记相比，分子标记有以下优点：高密度的连锁图。其多态信息量(polymorphisminformationcontent，PIC)形态标记要高得多。有些形态性状抑制植物生长或表现多效性，这使得基因型的精确鉴定变得更复杂。DNA(randomamplifiedpolymorphism形态性状多。而形态标记只能在整株并在某个发育阶段才能测定，因而分子标记能够加速选择，尤其是多年生的木本植物。同功酶(isoenzyme)标记自1955年，SmithiesGoodman等遗传参数成为可能。虽然大约100只有10～40个位点能分辨开来，因而分辨技术不足于建立一个高密度的连锁图。限制性片段长度多态性(RFLP)DNA(southernblot)，并被转移到膜，经同位素显影，不同长度片段就能被区别开来。RFLPDNA4～8bp已分离到500多个限制性酶，其中几十个已被商业化生产。RFLP1983Beck—mannSollerRFLPRFLPRFLPRFLPPIC，RFLPDNARFLPRFLP而需要一定的设备，放射性废物也得小心处理。RFLP现成的探针，而要建立一个探针库通常要花去数月乃至一年时间。DNA(RAPD)RAPDMullisFaloona(1987)PCR到扩增。但在RAPD10bp增反应是非常敏感的，1bpRAPDRFLPRFLPDNARAPDRAPDRFLPRFLP4～6效率更高，因为同样引物可以用于任何生物，RAPDRFLPFoolad(1993)材料而言，只有16％的探针显示多态性，而63％RAPDRAPDPICRAPDAAAaPCR除上述的分子标记外，因目标不同，还可使用其他分子标记，如：VNTR(variablenumberoftandemrepeatsRFLPSSR(simplesequence：repeatPCR，物是专门设计的一对含20～30DNAAFLP(amplifiedfragmentlengthAFLPPCRDNADNA20世纪80DNADNA与其他遗传标记相比，分子标记有以下优点：a 界的各种生物中，应用上不受限制；bcd供完整的遗传信息；eDNA基因之间的互作等效应；f分子标记一般无表型效应，对目标性状的表达不存在影响。DNADNADNA在染色体作图试验中，要注意哪些因素？答：在染色体作图试验中要注意的因素有：(1)用于作图的位点在亲本（3）的可能性越小，获得重组型所要求的群体越大。(4)测其交换值和重组值；（5）遗传干涉和并发0%—50%之间，但在遗50适合分子标记遗传作图的群体材料有哪些？如何创建？DNA序列)问重组频率为基础的染色体或基因位点的相对位置线性排列图。要构建分子遗传图谱利用计算机软件进行图谱构建，建立标记间的连锁排序和遗传距离；利用计算机软件绘出遗传图谱这几个部分.1%F2代或由其衍生的F3、F4家系，豌豆等众多动植物物种中都构建出了密度较高的遗传图谱。1992年等学者利用栽培番茄LycopersiconesculentumcvVF36OTm2a 与潘那利番茄Lycopsersicon代群体建构出的番茄遗传图谱这个图谱以RFLP遗传标记为主并包含有同工酶和形态学等遗传标记它包括遗传标记1030个共占1276个图距单位这个高密度的遗传图谱大约每1.厘摩就有一个标记。使番茄的遗传图谱达到了一个新的水平随着分子标记的不断发展已报道了很多番茄分子遗传图谱的研究。利用栽培番BC1群体制作了含142RFLP标记、29个抗病基因域(RGAs)、总长度为1469cM8.6cMAFLP72842000AFLP片段中筛选出了3AFLP标记,并将它们定位在番茄第1条染色体的短臂上。在728个引物中每个引物组合产生58AFLP片段,33.3具%有多态性。刘杨等人把一种在每序花数、始花节位和单果重等性142SSR包含112个标记,总长度为808.4cM标,记平均间距7.22cM。番茄遗传图谱的构PCR扩增其间的核心微卫DNASSR位点上的多态性。3ESTESTcDNA阵列分析，克隆了一个阳离子GmCAX1和一个脱落酸激活的蛋白激酶基因GmAAPK，并对它们的功能进行了初步鉴定，这EST序列作为分子标记，结SSRRFLP标记数据，构建了包含40EST标记的大豆遗传图EST标记分布于大豆连锁图谱中的14个连锁群。DNA(ChromosomewalkingQz169Qz1代群体BSAYrqzcMcMAFLP标记。张磊等将普通小麦细胞分裂素氧化P(CKX)77DSSRSSR建立了小麦品种“唐麦4PmTm4SSR分子标记从粗山羊草[Aegilopstauschii(oSchma1]Y18中鉴定出1个显性抗小(BSA)Xgwm58325DXgwm17425DXgwm18225DXgwm27125D标记与该基因之间的遗传距离分别为、和cM，根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置，将该基因定位在5DL染色体上。颜伟等对小麦抗梭条花叶病的研究得到了由66SSR标记个连锁群，涉及2、2、3、3、3、5、7、7D8条染色体并得出小麦2D简述分子标记遗传图谱的应用。答:分子标记Markers）DNADNADNADNA基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。遗传图谱是某一（也就是我们所知的连锁图谱/或遗传标记的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。DNADNARFLP(限制性酶RAPD(DNA)AFLP(扩增片段长度多态STR()DNASNP(单个核苷酸的多态性)分析。整个基因组；(6)选择中性(即无基因多效性)；(7)验程序易自动化)；(8)开发成本和使用成本尽量低廉；(9)在实验室内和实验以上所有要求。分子标记遗传图谱在以下方面的应用：由于分子标记辅助选择是在DNA水平上进行，在植物苗期或动物幼期即可提取DNADNADNA20密连锁的分子标记，利用4A、B、C、D个世代就可将它们聚集于一体。有何联系？DNADNA分子（这称为DN“变性DNADNADNA原位杂交的DNA探针可以用克隆的DNA片段如物种专化性重复DNA序列或单拷贝，寡拷贝的DNA序列，也可用整个基因组的总DNA，后者被称为基因组原位杂交，主要用于检测远缘杂交后代中外源染色体导入情况。在染色体作图方面，尤其是将遗传图谱转化成物理图谱的时候，原位杂交使用的探针则是克隆的DNA片段。DNA记遗传图谱。随着标记数目的不断增加，遗传图谱的密度将不断增大。分子标记遗传图谱是在明确了某个分子标记于决定某个或某些性状的基因明该分子标记于基因中间或与其他分子之间的遗传距离。分子标记技术的发展和在实践中得应用已经显示出它的独特优势和使用价同样，分子标记技术也是在不断发展，而且也必须要发展，尤其在花费成本，技术要求，自动化操作，计算机软件分析等方面尚需作更大的进改进。DNADNADNA物理图谱的构建和动植物基因结构的分析。两种作图都需要满足以下3个条件：1.)用于作图的位点在亲本中必须呈杂合状态。只有这样，在其后代中才会产生重组基因。2.)必须能够根据后代的表型推断出所对应的基因型，最好能够反映出亲本的配子基因型，植物的测交后代表型直接反映了亲本的配子基因型。3.)群体要足够大，才能获得所需的重组类型。基因间距离越小，发生交换的可能性越少，获得重组型所要求的群体越大。DNA答：DNADNADNADNADNADNADNADNA10基因库构建、基因克隆、基因组作图、基因定位、作物遗传育种、植物亲缘关系鉴别等各个研究领域得到了广泛的应用。．第一代分子标记RFLP标记技术1980年Botesin提出的限制性片段长度多态性(Restrictionfragmentlengthpolymorphisms ，RFLP)可以作为遗传标记，开创了直接应用DNA多态性的新阶段，是最早应用的分子标记技术。RFLP是检测DNA在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA 片段的大小，反映DNA 分子上不同酶切位点的分布情况，因此DNA序列上的微小变化，甚1个核苷酸的变化，也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生，导致酶切片段长度的变化RFLP标记的等位基因具有共显性的特点结果稳定可靠重复性好特别适应于构建遗传连锁图。但是，在进行RFLP分析时，需要该位点的DNA片段做探针，用放射性同位素及核酸杂交技术，既不安全又不易自动化。另外，RFLP对DNA多态性检出的灵敏度不高，RFLP连锁图上还有很多大的空间区。RAPD标记技术RFLP技术上的缺点，1990年建立了随机扩增DNA(RandomamplifiedpolymorphicDNA，RAPD)技术，由于其独DNA多态性的方式使得RAPDRAPDPCR基础之上的分子标记技术，基本原理是利用一个随机引物(8～10PCR反应非定点地扩增DNA片段，然后用凝胶电泳分离扩DNADNA序列上有其特定的结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插入、缺失或碱RFLP相比，技术简单，检测速度快，DNADNA探针，设计引物也不需要预先克素，安全性好。当然，RAPD 技术受许多因素影响，实验的稳定性和重复性差，首先是显性遗传不能识别杂合子位点这使得遗传分析相对复杂在基因定位作连锁遗传图时，会因显性遮盖作用而使计算位点间遗传距离的准确性下降其次对反应条件相当敏感，包括模板浓度Mg2+浓度，所以实验的重复性差。AFLP标记技术扩增片段长度多态技术(AFLP)，又名限制片段选择扩增技术(Selectiverestrictionfragmentamplifi2cation，SRFA)，于1993年由荷KEYGENEZabean和Vos等发明，并已申请专利。AFLP是近年来迅速发展起来的一种分子标记技术，它将基因组DNA用成对的限制性内切酶双5半特异性引物扩增得到大量DNA片段，从而形成指纹图谱的分子标记技术。AFLP指纹呈孟德尔式共显性和显隐性遗传。它兼具RAPDRFLP的优点，有标记的数目与染色体长度呈正相关(r=0.501)及的染色体数与标记数呈正相关(r=0.826)可获得覆盖整个基因组的AFLP标记。目前，AFLP作为一种高效的指纹技术已在遗传育种研究中发挥它的优势。不过也有研究认为对基因组纯度反应条件要求较高另外用于遗传作图时少数的标记与图谱紧密度有出入外，在RAPD 和RFLP 技术基础上建立了SCAR(Sequencecharacterizedamplifiedregions，序列特异性扩增区域、CAPS(Cleavedampli2fiedpolymorphicsequence ，酶切扩增多态序列)和DAF(DNAamplifiedfingerprints，DNA扩增指纹等标记技术。这些技术的出现，进一步丰富、完善了第1代分子标记技术，增加了人们对DNA多态性的研究手段。2．第二代分子标记SSR标记技术在真核生物基因组中存在许多非编码的重复序列，如重复单位长度在15～65DNA(MinisatelliteDNA)，重复单位长度在2～6DNA(MicrosatelliteDNA)DNA分布于整成丰富的长度多态性。Moore等于1991PCR技术创立了SSR(Simplesequencerepeat，简单重复序列)标记技术。SSR也称微卫星DNA，是一类1～5DNA序列，其中最常见的是双核苷酸重复，即(CA)n和(TG)nDNA的核心序列结构相同，重复单位数目10～60SSRSSR标记产生的基础。SSR标记的基本原理是根据微卫星重复序列两端的特定短序列PCR反应扩增微卫星片段。由于核心序列重复数目不同，因而PCR产物，这是检测DNA多态性的一种有效方法。微卫星ISSR标记技术ISSR即内部简单重复序列，是一种新兴的分子标记技术。1994年Zietkiewicz等对SSR技术进行了发展，建立了加锚微卫星寡核苷(Anchored-microsatellite-oligonucleotides)SSR的532～4组节段进行PCR扩增。这类标记又被称为ISSR(Intersimplesequencerepeat)ASSR(Anchoredsimplesequencerepeats)AMPPCR。在所用的两翼引物中，可以一个是ASSR引物，另一个是随机引物。如果一个是5ASSR引物，另一个是随机引物，则被称为RAMP技术。3.第三代分子标记SNP标记技术单核苷酸多态性(Singlenucleotidepolymorphism，SNP)DNAG)(CTSNP标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异，被认为是应用前景最好的遗传标记。目前，已有2000多个标记定位于人类染色体上，在拟南芥上也已发展出236SNP标记。在这些SNP记中大约有30%SNP的最佳方法是DNA芯片技术，最新报道的微芯片电泳(Microchipelectrophoresis)，可以高速度地检SNP，它比毛细管电泳和板电泳的速度可分别提高10和50SNP与第1RFLP及第2SSR标记的不同有2，SNP不再DNADNA芯片技术。EST标记技术表达序列标签(ExpressedsequenceTag，EST)是美国国立卫生研(NationalInstitutesofHealtNIH)的生物学家Venter于1991年提出的随着人类基因组计划的开展，EST技术首先被广泛应用于寻找人类新基因，绘制人类基因组图谱识别基因组序列编码区等研究领域之后又被广泛应用于植物基因组研究。EST是指在来源于不同组织的cDNA文库中随机挑选克隆、测序，得到部分cDNA序列，一个EST对应于某一种mRNA 的cDNA克隆的一段序列，长度一般为150～500bp，只含有基因编码区域。EST可代表生物体某种组织某一时间的一个表达基因所以被称之为表达序列标鉴而EST的数目则显示出其代表的基因表达的拷贝数，一个基因的表达次数越多，其相应的cDNA克隆越多，所以通过对cDNA克隆的测序分析可以了解基因的表达丰度。cDNADNA测序DNA序列测定成本成为可能。4．几种新型分子标记RGAs标记(ResistanceGeneAnalogs，抗病基因类似物)RGAs是用基于抗病基因保守序列设计的引物扩增基因组得到的抗病RFLPPCRRGAs提供了机会。RMAPD标记(randommicrosatelliteamplifypolymorphicDNA，随机微卫星扩增多态)利用RAPD引物和微卫星上游或下游引物结合，对基因组DNA进行扩增，探索更有效的揭示所有微卫星及其他DNA遗传多态性的方法，以期获得研究DNA多态性的新的分子标记方法。因该方法同时利用随机引物和微卫星引物进行扩增，暂时定名为随机微卫星扩增多态DNA。SRAP(SequenceRelatedAmplifiedPolymorphism，相关序列扩增多态性)SRAP标记是基于PCR技术的新型分子标记技术，其原理是利用基因GCATTRAP标记(TargetRegionAmplifiedPolymorphism，靶位区域