第六章-遗传的连锁互换定律课件

第六章染色体和连锁群遗传学

发现：

1906年英国学者贝特森（Bateson）和庞尼特（Punnett），研究香豌豆两对性状遗传：

花的颜色：P紫色，p红色

花粉的形状：L长形，l圆形

T.H.Morgan1866-1945

T.H.Morganetal.(美.1910)，用果蝇为材料证实了同一染色体上的基因有连锁现象。提出了遗传学的第三定律—连锁互换规律，并创立基因论(theoryofthegene)。第一节连锁与交换

一、玉米的连锁试验

P：有色饱满╳

无色皱缩CCSSccss↓F1有色饱满╳

无色皱缩CcSsccss↓F2：有色饱满无色皱缩有色皱缩无色饱满CcSs

ccss

CcssccSs

40324035149152亲组合重组合

P：无色饱满╳

有色皱缩

ccSSCCss↓F1有色饱满╳

无色皱缩CcSsccss

↓

F2：

无色饱满有色皱缩

无色皱缩

有色饱满

ccSsCcssccssCcSs

21906

21379

672

638亲组合重组合连锁遗传——两个以上的基因位于同一染色体上，有较多的机会相伴随遗传给子裔的现象。连锁基因———位于同一染色体上的基因。位于同一染色体上的所有基因，称为一个连锁群。

F1：有、饱CSh//csh×csh//csh无、皱↓测交后代是两种亲本型：CSh//csh、csh//csh？

二、完全连锁与不完全连锁

1、完全连锁(completelinkage)——杂合体在形成配子时，没有发生非姊妹染色单体间的交换，连锁基因是以染色体作为一个整体共同传递到子代中去的现象。完全连锁的典型：♂果蝇、♀蚕

如：黑腹果蝇♂♀完全连锁的特点：（1）减数分裂中不发生交换，

F1只产生两种亲型配子，比例相等；（2）测交后代只有两种，均为亲本型，各50%。

♂♀

2、不完全连锁

incompletelinkage

杂合体在形成配子时，同源染色体上非姊妹染色单体之间发生了互换，既产生了亲型配子，又产生了重组合配子的现象。例如：黑腹♀果蝇

不完全连锁的特点：（1）减数分裂中两条同源染色体上等位基因之间发生了交换，产生亲型和重组型配子。（2）测交后代中有新类型出现，比例较亲本型为少。

第二节连锁和交换的遗传机理一、完全连锁的遗传机理完全连锁的基因位于同一染色体上，连锁程度很高，在减数分裂中不发生交换，只能随染色体的动态而行动。二、不完全连锁的遗传机制

连锁基因间的连锁程度不高，减数分裂中发生了非姊妹染色单体间的交换。三、交叉型学说

1909年，Janssens观察到减数分裂中同源染色体部分区域出现交叉，而提出的一个假设。认为：交叉是同源染色体的非姊妹染色单体在这里接触、断裂、重新融合的结果。连锁与交换的遗传机理1、交换——减数分裂前期I，特别是双线期，两条同源染色体对应节段发生了互换，从而导致其上等位基因的交换。

交换的细胞学证据2、交换的规律特点（1）交换的区段是对等的。（2）交换发生在四分体时期，非姊妹染色单体之间。（3）在连锁的基因间每发生一次交换，只出现一半的重组类型。

即：重组型配子的百分率=交换的性母细胞百分率的一半。例：玉米F1植株的性母细胞在减数分裂中有6%在c-sh间发生了交换，那么，重组型配子占3%。（4）交换是随机的，对特定基因来说不可能100%发生。（5）连锁遗传也可以发生基因重组，是变异的来源之一。四、断裂融合学说

1937年，英国Darlinton提出的。认为：同源染色体联会时，力量保持平衡。当染色体分开时，平衡被破坏，造成染色单体断裂→力量再平衡时→非姊妹染色单体的相应断裂端接触、相互融合，形成重组的染色单体。五、Holliday模型1964年，Holliday提出的。认为：减数分裂中由核酸内切酶在特定位置上将DNA分子的磷酸二酯键切断→螺旋局部放松→在连接酶作用下，两个断裂点又相互联结，成为交换型。

第三节重组率及其测定

一、重组率(Recombinationfrequency)

或重组值或交换值——指减数分裂前期同源染色体上非姊妹染色单体之间等位基因交换的百分率。重组率（%）=重组型配子数/总配子数×100%

二、重组率的测定

1、测交法：例：玉米的连锁实验

P：

CSh/CSh×csh/csh

有、饱

↓无、凹F1：

CSh/csh×csh/csh

有、饱

↓无、凹测交后代：

CSh/csh、csh/csh、Csh/csh、cSh/csh

有、饱无、凹有、凹无、饱40324035149152重组值（%）=149+152/4032+4035+149+152×100%=3.6%2、自交法常用于自花授粉植物的交换值测定。因杂交亲本的基因组合方式不同，计算方法也不同。（1）相引组（2）相斥组（1）相引组：在杂交的双亲中，一个亲本具有两种显性性状，另一亲本具有对应的两种隐性性状，这种杂交组合方式称为~。（相引相——不同显性基因或不同隐性基因相互联系在一起的基因构型称为~。如AB/ab）相引组杂交亲本的重组率计算：香豌豆花色有紫色（P-）、红色(pp)，花粉粒形状有长形（L-）、圆形（ll）。

P：PL/PL×pl/pl

紫、长↓红、圆F1：PL/pl紫、长

↓

自交F2：P-L-、ppll、P-ll、ppL-

紫、长红、圆紫、圆红、长实际数:48311338390393频率：0.690.190.060.06F2中，紫、长（P-L-）包括了4种基因型（PpLl、PPLL、PpLL、PPLl），构成它们的配子，既有亲本型（PL、pl）又有交换型（Pl、pL）很难分开。紫圆、红长各由两种配子构成。唯独红圆，仅由亲型配子（pl）构成。设:隐性纯合体ppll的频率为x，配子pl频率为q，x=q2，q=x亲型配子的总频率（pl+PL）=2q，所以，交换型配子的频率=1-2q交换率（引）=总数–亲本型所占频率=1-2x上例：=1-2×

0.19=0.128=12.8%（2）相斥组：在杂交的双亲中，一个亲本具有一种显性性状和另一种隐性性状，另一个亲本具有对应的隐性性状和显性性状，这种杂交组合方式，称为~

或叫单相组合。相斥相——显性基因和隐性基因相互联系在一起的基因构型称为~。如Ab/aB相斥组杂交亲本的重组值计算，仍以香豌豆为例。P：紫、圆Pl/Pl×pL/pL红、长

↓F1：Pl/pL紫、长

↓

自交F2：P-L-、P-ll、ppL-、ppll

紫、长紫、圆红、长红、圆实际数：22695971频率：0.5490.2270.2320.0024

这里，紫长、紫圆、红长均由亲本型和交换型两类配子构成，唯有红圆是由交换型配子（pl）构成的。所以，求出（pl）配子的频率再乘以2，即是交换率。设：ppll的频率x，构成它们的配子pl的频率为q，x=q2，q=x交换率（斥）=2

x=2×0.0024=0.098=9.8%

第四节基因定位和遗传连锁图

一、基因定位：

1、概念：在染色体上确定基因的位置和排列次序的过程。

2、基因间的距离：以重组值去掉%号来表示，叫图距（厘摩）。

例：

重组值为1%，1个图距单位（mapunit,mu)，或称1个厘摩（centiMorgan,cM)。二、基因定位的方法

1、两点测验法

Cc有色、无色

如：玉米第2染色体上三对基因Shsh饱满、皱形

Wxwx非糯、糯质

测定这三对基因间的距离并绘制连锁图：

（1）两两对基因间分别杂交

（2）各F1分别与隐性纯合体测交（3）分别求出三对基因间的重组值，得到每两个基因间的图距（4）

绘出连锁图。①P：CSH/CSH×csh/csh有、饱↓无、凹F1：CSH/csh×csh/csh有、饱↓无、凹测交后代：有、饱无、凹有、凹无、饱40324035149152重组值为：3.6%，即：c——sh间距是3.6。②P：

wxSH/wxSH×WXsh/WXsh

糯、饱

↓非糯、皱F1：

wxSH/WXsh×wxsh/wxsh

非糯、饱

↓糯、皱

测交后代：

糯饱、

非糯皱、糯皱、非糯饱5991588514881533重组值（%）=1488+1533/5991+5885+1488+1533

×100%=20%即：wx——sh间距是20。③P：

WXC/WXC×wxc/wxc

非糯有色

↓糯无色F1：

WXC/wxc×wxc/wxc

非糯有色

↓糯无

测交后代：

非糯有色、糯无色、非糯无色

、糯有色25422716739717重组值（%）=739+717/2542+2716+739+717

×100%=22%即：wx——c间距是22。

④

绘制连锁图：

3.620

C———SH———————————————WX

22

不等的原因：A、经过多次杂交、测交，所处环境不一致，易产生误差。B、发生了双交换，两点测验法测不出来。

所以说：两点测验法，手续复杂，不太准确。2、三点测验法（Three-pointcrosses）

Morgan和他的学生最早发现。指一次测交同时包括3个基因，同时考察3个基因的顺序。优点：A、较简便。B、一次三点测验是在同一环境下测得三个重组值，误差小。C、可以得到双交换资料。

P：有、饱、非＋＋＋＋＋＋

×

无、皱、糯ccshshww↓

F1有、饱、非+c+sh+w×

ccshshww无、皱、糯↓

F1配子基因型测交子代表型籽粒数总数

+++有、饱、非2238cshw无、皱、糯2198

c++无、饱、非98+shw有、皱、糯107

++w有、饱、糯672csh+无、皱、非662

c+w无、饱、糯39+sh+有、皱、非196033

c-sh：=107+98＋39＋19/6033×

100%=4.36%

sh-w：=672+662＋39＋19/6033×

100%=23.07%

c-w：=107+98+672+662＋2（39＋19）/6033=27.43%c4.36sh23.07w27.43注意：计算两端两个基因间的距离时，一定要加上两倍的双交换值来校正。

单交换——在考察区域内发生了一次交换。双交换——在考察区域内发生了两次交换。双交换的特点：（1）一般双交换的发生机会较少，重组值也较小。所以，重组类型中数量最少的就是双交换。（2）双交换的结果：3个基因中，中间的基因位置发生改变，另两个基因位置不变。

双交换的应用

——快速确定基因排列顺序方法：将双交换与亲组合相比，三个基因中发生了位置改变的那个基因，就是三个基因中间的一个。例如：y+w+ec+/ywec可产生8种配子：例1：sh、wx、c三个基因位于同一染色体上，让其杂合体与纯隐性亲本测交，得到下列结果：

+wxc2708亲本型sh++2538亲本型++c626单交换shwx+601单交换sh+c113单交换+wx+116单交换+++4双交换shwxc2双交换试确定这三个基因的顺序和距离。

答：根据亲本和双交换类型确定基因顺序为：sh位于wx和c之间：C—SH—————————WX双交换值＝(4+2)／6708×100%＝0.09％wx和sh间交换值＝(601十626)／6708×100%十0.09％＝18.4％C和sh间交换值＝(116十113)/6708×100%十0.09％＝3.5％

例2：果蝇中，连锁基因A、B、C分别是a、b、c的显性，一个三基因杂合体雌蝇与野生型雄体杂交，得到如下结果：

表型ABCABcAbCAbcaBcabcabCaBC总

♀10101010

♂30324411430392701000

（1）写出杂交亲本的基因型。（2）这些基因位于果蝇哪条染色体上？（3）这些基因间的图距是多少？

答（1）雌亲基因型ACb/acB，

雄亲基因型

ACB/Y。

（2）这些基因是位于果蝇的X染色体上。（3）A——C交换值＝(32+27+1+0)／1000×100%＝6％C——b交换值＝(30+39+1+0)/1000×100%＝7％A——b交换值＝6％+7％＝13％

A————————C——————————b

6

7

三、交换和干涉（扰）（Interference）

干涉：发生一次单交换后影响临近发生另一次单交换的现象。

一般，两个单交换距离越远，干扰越小，反之，越大。

干涉的大小用并发系数表示。

并发系数（并发率）＝实际双交换值/理论双交换值＝实际双交换百分率/两个单交换百分率的乘积

干涉=1-并发系数

例：基因sh、wx、c位于同一染色体上，让其杂合体与纯隐性亲本测交，得到下列结果：+wxc2708亲本型sh++2538亲本型++c626单交换shwx+601单交换sh+c113单交换+wx+116单交换+++4双交换shwxc2双交换试确定这三个基因的顺序、距离和并发率

。并发率的应用例1：确定sh、wx、c三个基因的并发率：

C——SH———————WX双交换值＝(4+2)／6708×100%＝0.09％wx和sh间单交换值＝(601十626)／6708×100%十0.09％＝18.4％C和sh间单交换值＝(116十113)/6708×100%十0.09％＝3.5％

并发率＝实际双交换值／理论双交换值＝0.09%／18.4％×3.5％＝0.14并发率的应用

已知连锁图，A————C——————b6

7

已知并发率，

实际双交换百分率/两个单交换百分率的乘积

求：杂交后代的表型频率

四、遗传连锁图1、定义：

表明了基因位置及图距的染色体图，或遗传学图。

2、基因连锁群：

彼此连锁，具有一起往下传递趋势的许多基因。

3、连锁群的特点：一般某生物连锁群的数目等于该生物的染色体对数。

如玉米是10，果蝇是4。也有不一致的，如：人的连锁群数是24（22+X+Y）。

4、遗传连锁图的绘制果蝇的4个连锁群第五节

链孢霉的连锁与交换

一、优点

单倍体生物，显、隐性性状可直接显现。生活史简单，生长快，易培养。

具有有性生殖过程。

一次减数分裂的产物在一个子囊内，呈直线排列，具有严格的顺序，易分析。二、四分子分析(tetradanalysis)

一次减数分裂的4个产物留在一起，称作四分子。对四分子进行遗传分析,即四分子分析。三、着丝粒作图（centromeremapping）

利用四分子分析法，测定某基因与着丝粒间的距离，进行基因定位和制图。

着丝粒作图的方法：

杂交——四分子分析——计算重组值——作图例：野生型链孢霉菌株（lys+）与赖氨酸缺陷型（lys-）菌株杂交，经减数分裂得到四个子囊孢子在子囊中的排列有6种子囊型：①++--非交换型②--++基因第一次分裂分离M1③+-+-④-+-+交换型⑤+--+基因第二次分裂分离M2⑥-++-六种子囊孢子排列方式第一次分裂分离（M1），基因与着丝粒间未发生交换，子囊孢子排列为：++--

--++第二次分裂分离（M2），基因与着丝粒间发生了交换，子囊孢子排列为：+-+--+-++--+-++-

交换型的出现说明：（1）交换发生在非姊妹染色单体之间，四线时期；（2）在一个子囊中，若发生了一次交换，只有半数的孢子交换了位置。

据此，（1）着丝粒与某基因间的重组值：重组值＝(交换型子囊数/总子囊数)╳

100%╳1/2（2）绘制连锁图。例：观察了链孢霉A×a的杂交组合，结果如下：

＋＋＋＋－－－－105－－－－＋＋＋＋129＋＋－－＋＋－－9－－＋＋－－＋＋5＋＋－－－－＋＋10－－＋＋＋＋－－16（1）重组值＝(9+5+10+16/9+5+10+16+105+129)×

100%

×

½=7.3%（2）作图：—.———————A——7.3四、两个连锁基因的作图（重组作图）方法：两个杂合体链孢霉品系杂交分析所得7种子囊计算着丝粒与a基因、b基因及a、b基因间的图距作图例：链孢霉两种缺陷型，一种是烟酸依赖型nic，另一种是腺嘌呤依赖型ade。请通过四分子分析：①确定这两个基因是否连锁？②确定它们在染色体上的排列顺序③计算n和a与着丝粒之间的图距以及n和a间的距离。

1、n+

×+a表6-1nic+×+ad

得到不同子囊型的后代

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7) ＋ad＋＋＋＋＋ad＋ad＋＋＋＋＋ad＋＋＋adnicadnic＋nicadnicad

nic+nicadnic＋＋＋＋ad＋＋＋ad

nic+nicadnicadnic＋nic＋nicadnic＋

M1M1M1M1M1M2 M2M1M2M2M2M2M2M2

PDNPDT TPDNPDT

8081 905 90 1 5 2、对7种子囊型进行四分体分析

（1）子囊的类型

（2）子囊的类型

亲二型（parentalditype,PD）：四个孢子中只有两种基因型，与亲本相同。包括子囊型①和⑤。

非亲二型（non-parentalditype,NPD）：四个孢子中有两种基因型，都与亲本不同，是由基因重组产生的，包括②和⑥。四型（tetratype,T）：四个孢子中四种基因型，两种与亲本相同，两种重组型，有③④⑦。2、对7种子囊型进行四分体分析（2）各种子囊型的形成原因：

是在减分中，发生了多次、多种交换或没有发生交换而产生的。各种子囊的形成原因

（3）基因分离发生的时期第一次分裂分离（M1），基因与着丝粒间未发生交换，子囊孢子排列为：++----++第二次分裂分离（M2），基因与着丝粒间发生了交换，子囊孢子排列为：+-+--+-++--+-++-

M1还是M2？

3、

求重组率（图距）（1）着丝粒与n间重组率（RF）=交换型子囊数/总子囊数×100%×1/2=M2/（M1+M2）×100%×1/2=④+⑤+⑥+⑦/总子囊数×1/2=5+90+1+5/1000×1/2=5.05%

（2）着丝粒与a的RF=③+⑤+⑥+⑦/总子囊数×100%×1/2=90+90+1+5/1000×

1/2=9.30%（3）n,a座位、着丝点作图分析

首先分析n、a是否连锁？若是自由组合，PD：NPD=1：1。而本题，PD=808+90=898；NPD=1+1=2；

PD远远大于NPD，说明两基因不是自由组合，是连锁的。假设：n和a在着丝粒的两侧，n与着丝粒间的交换不会影响a和着丝粒的关系；相反，n和a在着丝粒的同侧，n与着丝粒发生了交换，会使a和着丝粒间也产生重组。本题，n与着丝粒间重组的子囊为：④+⑤+⑥+⑦=5+90+1+5=101其中，⑤，⑥，⑦子囊共96，同时也发生了a和着丝粒间的重组。

说明n和a位于着丝粒的同一侧。（4）

计算n—a间的重组值

重组合

重组值=—————————×100%（重组合+亲组合）

NPD+1/2Tn—a重组值=————————×100%NPD+PD+T

（1+1）+1/2（90+5+5）

=—————————————×100%1000

=5.2%

5、绘连锁图：练习：链孢霉a+和+b杂交，得到子囊数目如下。计算并图示着丝粒、a、b基因间的顺序、位置关系。

子囊型1234567基因型顺序+b+++++b+b+++++b+++baba+ababa+aba++++b+++ba+ababa+a+aba+子囊数目82818148015解：

着丝粒—a间RF=M2/（M1+M2）×1/2=④+⑤+⑥+⑦/总子囊数

×1/2=4+80+1+5/1000×1/2=4.5%着丝粒—b间RF=③+⑤+⑥+⑦/总子囊数

×1/2=81+80+1+5/1000×1/2=8.35%a-b间RF=NPD+1/2T/NPD+PD+T

=（1+1）+1/2（81+4+5）/1000=4.7%

作图：4.5a4.7ba4.58.35b—。———.————.——.———。——————.8.35？不可能第六节人类的连锁分析和基因定位人类遗传制图始于1936年，采用系谱分析法70年代后，新技术的采用使此工作得到进展。

1988年人类基因图工作组（HGM）常染色体上已确定480个位点，X染色体上已确定了139个位点90年代的人类基因组计划(humangenomeproject)荧光原位杂交

一、系谱分析法1、X连锁基因的判断：

♀(X+X+)×♂(XwY)

↓

(X+Xw)×(X+Y)

↓

X+X+X+XwX+YXwY

2、常染色体上基因的定位采用家系分析和细胞学观察相结合的方法如：某家庭中，红细胞型酸性磷酸酯酶I活性缺乏症(ACP-1)，与2号染色体短臂的微小缺少相关联，即把该基因定位在2号染色体短臂上。3、