连锁分析与遗传学作图打印

第二章连锁分析与染色体作图

LinkageandChromosomeMapping第一节伴性遗传第二节连锁与交换第三节重组作图第四节顺序四分子分析1可编辑ppt第一节伴性遗传

(sex-linkedinheritance)一、性染色体与常染色体

(sexchromosomesandautosomes)

与性别有关的一对形态、大小不同的同源染色体称为性染色体(XY或ZW)，除性染色体之外的其他染色体称为常染色体(A)2可编辑ppt

1.性染色体的形成——新莱昂假说

性染色体是由一对常染色体进化来的，是由同形性染色体部分易位到同源染色体上所至，所以Y染色体小于X染色体，而X染色体往往有重复的基因。3可编辑ppt2.性染色体决定性别

XY型性别决定：人类、哺乳类、两栖类、鱼类、昆虫如人类：44A+XY

ZW型性别决定：鸟类、爬行类、鳞翅目昆虫如家蚕：54A+ZW

XO型性别决定：直翅目昆虫（蝗虫,蟋蟀,蟑螂等）如蝗虫：雌性22A+XX雄性22A+X

植物的性别决定：雌雄同株植物：无性染色体雌雄异株植物：XY型，如女娄菜4可编辑ppt二、伴性遗传

Sex-linkedInheritance

摩尔根发现果蝇伴性遗传

ThomasH.Morgan19105可编辑ppt6可编辑pptThereciprocalcrossgavedifferentresultswiththeoriginalcross.MorganhypothesizedthattherecessivewhitealleleofthefirstwhiteeyeflylocatedontheXchromosome.7可编辑ppt伴性遗传的特点决定性状的基因在性染色体上性状的遗传与性别有关正交与反交结果不同表现特殊的交叉遗传和隔代遗传现象

8可编辑pptColorblindnessHemophiliaA&B(血友病)G-6-PDdeficiencyHGPRT……X-LinkageinHuman9可编辑ppt三、限性遗传与从性遗传

Sex-limitedandsex-influencedinheritanceSex-limitedinheritance,theexpressionofaspecificphenotypeisabsolutelylimitedtoonesex.Sex-influencedinheritance,thesexofanindividualinfluencesthewayaphenotypeisexpressed.Inbothtypesofinheritance,autosomalgenesareresponsibleforthecontrastingphenotypes,buttheexpressionofthesegenesisdependentonthehormoneconstitutionoftheindividuals.10可编辑ppt四、剂量补偿效应

(Dosagecompensationeffect)巴氏小体

barrbody11可编辑ppt剂量补偿效应

两条X染色体都有活性，但转录速率不同(果蝇)

雌性个体细胞中只有一条染色体有活性，另一条X染色体失活(高等哺乳动物，包括人类)12可编辑pptLyon假说(Lyonhypothesis)

巴氏小体是失活的染色体

失活是随机的

失活发生在胚胎发育的早期（16天，5000~6000细胞）

X染色体失活后，细胞继续分裂形成的克隆中，该染色体都是失活的

生殖细胞形成时失活的X染色体可得到恢复13可编辑ppt

第二节连锁与交换一、连锁现象的发现14可编辑pptBateson-Punnet香豌豆杂交试验

P: 紫花长花粉×红花圆花粉↓

F1: 紫花长花粉↓

F2: 紫长紫圆红长红圆

4831390393133815可编辑pptChisquaretest——χ2测验

O：observedE：expected

16可编辑ppt

紫长紫圆红长红圆observed48313903931338expected3910.51303.51303.5434.5df

＝统计的表型数－1

＝3查χ2表

17可编辑ppt18可编辑ppt显著性标准P>0.05结果与理论数无显著差异P<0.05结果与理论数有显著差异P<0.01结果与理论数有极显著差异

Χ2＝3371.58P<<0.01

说明实验结果不符合自由组合定律19可编辑ppt摩尔根的解释

基因B、V处于同一条染色体上，而其等位基因b、v位于同源染色体的另一条上。这样在形成配子的减数分裂时，B和V、b和v随同它们所在的染色体一起分离，而不能独立分配和自由组合。二、连锁20可编辑ppt连锁(linkage)：处于同一条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完全连锁(Completelinkage)：基因完全连锁，不能发生重组如上述第一种情况不完全连锁(Incompletelinkage)：基因可以发生部分重组，但亲本类型多于重组类型如上述第二种情况连锁群（linkagegroup)：位于同一条染色体上的基因构成一个连锁群21可编辑ppt三、交换(crossingovering)1.Crossingoverinvolvesaphysicalexchangebetweenchromatids22可编辑ppt2.连锁交换定律处在同一染色体上的两个或多个基因联合在一起传入子代的频率大于重新组合的频率.重组类型的产生是由于配子形成时，同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。

23可编辑pptY染色体很少发生交换24可编辑pptOutofAfrica——走出非洲

AfricanOriginofModernHumansinEastAsia:ATaleof12,000YChromosomes

Science2001Vol292(5519):1151

中美科学家的一项对东亚的163个人群(populations)的12,000多位男性的Y染色体标记的新研究，有力地证明了现代人(modernhumans)起源的"走出非洲"假说。这个理论认为，一个起源于非洲的现代人的人群出现在大约十万年前，他们取代了全球的所有原始人(archaichumans)群体。YeuhaiKe和同事们分析了从伊朗到新几内亚岛的不同个人的染色体，来寻找三个特殊的Y染色体突变，这些突变都源于非洲人群中的一个更早的突变。他们采样的所有12,127位男性都携带这三个突变中的一个。作者说，这些数据表明东亚的原始人群对该地区的现代人的起源没有贡献。25可编辑ppt3.影响交换的因素

温度：射线和化学物质：放线菌D、丝裂霉素C

着丝粒使附近基因的交换值明显降低性别：人类和许多哺乳动物例如小鼠，雌性交换值大于雄性霍尔丹定律：凡是较少发生交换的个体必定是异配性别个体。

26可编辑ppt5.Crossingoveroccursbetweenmitoticchromosomes4.双交换27可编辑pptExchangesalsooccurbetweensisterchromatids

有丝分裂交换还可发生在姐妹染色单体，而不是非姐妹染色单体间，称为姐妹染色单体交换（sisterchromaticlexchanges，SCEs），普遍存在于有丝分裂染色体中28可编辑ppt四、重组(recombination)重组是导致染色体上的基因重新组合的过程，包括有丝分裂重组（mitoticrecombination）和减数分裂重组（meioticrecombination）。前者仅为有丝分裂的1%左右，而后者是普遍的

※meioticrecombination※29可编辑ppt重组率（recombinationfrequency，RF）:

测交子代中出现的重组子数占总类型数的百分率。

30可编辑ppt重组率的测定

二倍体生物中，以杂种F1进行测交，根据测交后代表型比计算重组率

重组率的范围：0-50%

两基因间距离小，重组率小，连锁强两基因间距离大，重组率大，连锁弱31可编辑ppt图距（mapdistance）

表示两个基因在染色体图上距离的数量单位。

为纪念Morgan，以centimorgan（cM）表示，1cM为1%的重组值去掉%。32可编辑ppt交换率和重组率的关系

交换是遗传物质间的互换，而重组主要是交换后形成的基因重新组合。两个基因间没有标记的距离越大，发生双交换或其他偶数交换的机会越多，而这些偶数次交换是无法检测到的，结果重组率＜交换率，交换率被低估，测得的图距偏低。因此，只有紧密连锁的基因间的重组值才是可靠的交换值，图距才准确。两个基因距离近时，重组率和图距是等价的，超过这个距离，两者之间的关系就不是线性，需要校正，校正公式很多，如Haldane的作图函数。

33可编辑pptFurtherReading:

DidMendelEncounterLinkage?WhyDidn’tGregorMendelFindLinkage?Nature,Vol256,p20634可编辑ppt第三节

重组作图一、两点测交(two-pointtestcross)

以两对基因为基本单位来计算重组频率，求得基因间的距离从而进行定位

35可编辑ppt果蝇X染色体白眼（w）黄体（y）粗脉翅（bi）

wbi/++×wbi/Ybi-w:5.3%wy/++×wy/Yw-y:1.1%

(1)w—y—bi(2)y—w—bi

ybi/++×ybi/Yy-bi:5.5%

y—w—bi36可编辑ppt

两点测交的缺点：手续繁琐，需进行多次杂交、多次测定；测不出双交换

但三点杂交所需的三杂合体不容易获得，故也常采用两点测交

37可编辑ppt二、三点测交（three-pointtestcross）定义：根据同一染色体上三个非等位基因间的交换行为测定它们之间排列顺序的杂交试验。1913年由Morgan的学生Sturtevant首创。一般用三杂合体与三隐性个体进行测交优点：通过一次杂交和一次测交同时确定相关三个基因在染色体上的位置和顺序；可测出双交换值以果蝇Χ染色体上的三个基因，黄体（y）、白眼（w）和棘眼（ec）为例38可编辑pptecct+/++cv×ecctcv/Y

表型个体数目

ecct+2125++cv2207ec+cv273+ct+265ec++217+ctcv223+++5ecctcv3

合计5318计算ct-cv的重组值

RF(ct-cv)=(217+223+5+3)/5318=8.4%计算ec-cv的重组值

RF(cv-cv)=10.28%计算ec-ct的重组值

RF(ec-ct)=18.4%39可编辑ppteccvct3ec+ct+++5

+cv+

18.4%+2×(5+3)/5318=18.7%亲本40可编辑ppt当三点测交出现8种表型时，数目最少的两类一定是双交换型，用双交换型与亲本型比较，位置发生改变的那个基因一定位于中间。当三点测交出现8种表型时，表明末端两个基因之间必定有双交换发生，因此其重组值需要用两倍双交换值作校正。若相距较近的3个基因的三点测交，往往不出现双交换类型，测交后代只有6种表型，无需校正。41可编辑ppt三、干涉（Interference，I）与

并发系数(Coefficientofcoincidence，C)DCOexpected=0.1028×0.084=0.86%DCOobserved=(3+5)/5318=0.15%42可编辑ppt干涉(interference,I)：表示连锁的非等位基因之间一个单交换发生后对邻近位置上发生第二个单交换的影响程度。

正干涉(positiveinterference)：一个单交换的发生减少另一个单交换发生的概率，此时实际双交换值<理论双交换值(Positiveinterferenceismostoftenobservedineukaryoticsystems).

负干涉(negativeinterference)：一个单交换的发生增加另一个单交换发生的频率。43可编辑ppt并发率（并发系数,C）

一般用并发系数来表示干涉作用的大小,观察到的双交换率与预期的双交换率的比值称做并发系数并发率=0，完全正干涉，没有双交换并发率=1，无干涉0<并发率<1，正干涉并发率>1，负干涉44可编辑ppt第四节顺序四分子分析

OrderedTetradAnalysis一、粗糙脉胞菌（Neurosporacrassa）

粗糙脉胞霉的生活史（ThelifecyclesofNeurosporacrassa）

顺序四分子的形成

(Theformationoforderedtetrads)45可编辑ppt

粗糙脉胞菌是遗传分析的好材料

Neurosporacrassaisgoodmaterialforgeneticanalysis子囊孢子是单倍体

一次只分析一个减数分裂的产物

体积小，易增殖，易于培养

进行有性生殖，染色体的结构和功能类似于高等动、植物

46可编辑ppt二、顺序四分子分析

（OrderedTetradAnalysis）1.着丝粒作图（centromeremapping)

利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离

第一次分裂分离(first-divisionsegregation，MI)

第二次分裂分离(second-divisionsegregation，MII)47可编辑pptlys＋

×lys－

●○＋＋－－１０５ＭI

－－＋＋１２９ＭI

＋－＋－９ＭII－＋－＋５ＭII＋－－＋１０ＭII

－＋＋－１６ＭII

Tetradgroup

Number

Segregationpattern

48可编辑ppt2.两个连锁基因作图

（twolinkedgenesmapping）

nic＋×＋ade

nic:cannotgrowintheabsenceofnicotinicacid烟酸ade:cannotgrowintheabsenceofadenine腺嘌呤49可编辑pptPD(parentalditype)：亲二型NPD(non-parentalditype):非亲二型T(tetratype):

四型n＋×

＋a50可编辑ppt首先判断n、a基因是自由组合的还是连锁的

PD：foursporesareparentalNPD：fourrecombinantsporesT：twoparentalandtworecombinant◆PD=NPDtwog