第六章染色體和連鎖群優(yōu)質課件

第六章染色體和連鎖群優(yōu)選第六章染色體和連鎖群6.1基因連鎖的發(fā)現(xiàn)1906年,W.Bateson和R.C.Punnet研究了香豌豆兩對性狀的遺傳。一對是花的顏色,紫花對紅花為顯性，一對是花粉形狀，長形對圓形為顯性。紫長PPLL×紅圓ppll紫長PpLl紫長紫圓紅長紅圓P_L_P_llppL_ppll觀察數(shù)284212155按孟德爾理論數(shù)215717124花色和花粉形狀分離比符合3:1，表明都是由單基因控制的，但不符合兩對因子的分離比9:3:3:1Punnet

認為似乎兩對基因在雜交子代中的組合并不是隨機的，而是原來屬于同一親本的兩個基因更傾向于進入同一配子，此叫做相引(coupling)，原來屬于不同親本的兩個基因之間在形成配子時相互排斥，稱為相斥(repulsion)。紫圓PPll×紅長ppLL紫長PpLl紫長紫圓紅長紅圓P_L_P_llppL_ppll觀察數(shù)22695971按孟德爾理論數(shù)235.878.578.526.2結果和前次的相近，仍不符合孟德爾定律，親本組合比理論數(shù)多，重組組合比理論數(shù)少。當兩個非等位基因a和b處在一個染色體上，而在其同源染色體上帶有野生型A、B時，這些基因被稱為處于相引相(couplingphase)(AB/ab)；若每個同源染色體上各有一個突變基因和一個野生型基因，則稱為相斥相(repulsionphase)(Ab/aB)。赫欽森(C.B.Hetchinson,)玉米測交試驗籽粒顏色有色(C)、無色（c）籽粒飽滿程度飽滿(Sh)、凹陷(sh)相引相測交試驗；相斥相測交試驗。測交相引相2基因重組與染色體交換的證實ec(+)cv40321491524035(+)ctcv重組率在0~50%之間，但在遺傳圖上，可以出現(xiàn)50個單位以上的圖距。(+)ctcv來自第8號染色體的附加片段(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxccC=0，I=1時，完全干涉；eccvct526.1cM，那么bi—y的距離究竟是多少？3并發(fā)(coincidence)和干涉(interference)ecct(cv)P_L_P_llppL_ppll526.兩點測驗步驟(3/3)測交相斥相1910年，Morgan和Bridges用果蠅進行了大量的雜交實驗，提出了連鎖交換定律，被后人譽為遺傳的第三定律?！饧t長

×♂紫殘

PPVVppvv紅長PpVv×♂紫殘ppvv紅長

紫殘紅殘紫長PpVvppvvPpvvppVv13391195151154果蠅紅眼對紫眼為顯性，長翅對殘翅為顯性♀紅殘

×♂紫長

PPvvppVV紅長PpVv×♂紫殘ppvv紅長

紫殘紅殘紫長PpVvppvvPpvvppVv1571469651067結果同Bateson等一樣，都是親本組合多于理論數(shù)，重組組合少于理論數(shù)。pvpvPPVVPpvPV配子PVpvF1兩對位于同一染色體上等位基因的簡單遺傳連鎖交換規(guī)律處在同一染色體的兩個或兩個以上的基因遺傳時，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率。重組類型的產生是由于配子形成過程中，同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生了局部交換的結果。連鎖和交換的重組稱為染色體內重組(intrachromosomalrecombination)，因染色體自由組合而產生的重組稱為染色體間重組(interchromosomalrecombination)。pvPVPVpvpPvV減數(shù)分裂中染色體的交換親代染色體減數(shù)分裂交換的染色體染色體交換連鎖與交換的遺傳機理PF1同源染色體聯(lián)會(偶線期)非姊妹染色單體交換(雙線期)終變期一對是花的顏色,紫花對紅花為顯性，一對是花粉形狀，長形對圓形為顯性。1571469651067連鎖和交換的重組稱為染色體內重組(intrachromosomalrecombination)，因染色體自由組合而產生的重組稱為染色體間重組(interchromosomalrecombination)。果蠅紅眼對紫眼為顯性，長翅對殘翅為顯性區(qū)別：交叉指的是一種細胞學現(xiàn)象，在顯微鏡下可見。PPVVppvvCreighton以玉米為材料進行了一項試驗，為染色體交換導致遺傳重組提供了第一個有力的證據(jù)。按孟德爾理論數(shù)215717124紫長紫圓紅長紅圓526.有時雖發(fā)生了交換(如雙交換)，但沒有導致重組，因此，重組值并不完全等于交換值,而是重組值小于交換值。重組率在0~50%之間，但在遺傳圖上，可以出現(xiàn)50個單位以上的圖距。紫長PPLL×紅圓ppll1910年，Morgan和Bridges用果蠅進行了大量的雜交實驗，提出了連鎖交換定律，被后人譽為遺傳的第三定律。有時雖發(fā)生了交換(如雙交換)，但沒有導致重組，因此，重組值并不完全等于交換值,而是重組值小于交換值。果蠅紅眼對紫眼為顯性，長翅對殘翅為顯性從理論上推測，這取決于w、y、bi這三個基因在X染色體上的排列順序，它們不外乎下列兩種方式:(1)w—y—bi或(2)y—w—bi。這種連鎖，后來叫不完全連鎖(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxcc紫長紫圓紅長紅圓交叉與交換的關系1.區(qū)別：交叉指的是一種細胞學現(xiàn)象，在顯微鏡下可見。交換是一種遺傳學的概念，在顯微鏡下不能看到，只能通過子代的表型來推算它的發(fā)生與否。2.聯(lián)系：交叉是交換的結果（先交換后交叉）。6.2基因重組與染色體交換的證實

1931年,McClintock和她的女博士生B.Creighton以玉米為材料進行了一項試驗，為染色體交換導致遺傳重組提供了第一個有力的證據(jù)。BarbaraMcclintock(1902-92)HarrietB.Creighton(1909-)9號染色體，色素基因C有色對c無色，非糯Wx對糯wxcWxCwx紐結(knob)來自第8號染色體的附加片段減數(shù)分裂配子cWxcwxCwxCWx×cWxCwxcWxcwxcWxcwxCwxCWxcWxcWxcWxcwxcwxcWxcwxcwxCWxcWxcwxCWxCwxcWxCwxcwxcWxcwx有色非糯在B.Creighton和McClintock的結果發(fā)表沒幾周，C.Stern又發(fā)表了果蠅實驗的證據(jù)。CurtStern(1902-81)減數(shù)分裂配子c+C+Y染色體的易位片段缺失的片段cBC+CBcB果蠅X染色體，c為隱性突變，純合體為粉紅色，正常為紅色，B為顯性突變，表型為棒狀眼?！羉+c+C+cBc+C+CBcBc+C+C+c+CBCBc+c+c+c+cBcB6.3交換和重組值染色體內重組是交換的結果，但交換不一定導致重組。兩基因間發(fā)生奇數(shù)次交換才導致重組。不能進行自由組合的基因群稱為連鎖群(linkagegroup)，排列在同一條染色體上及其同源染色體上的基因屬于同一連鎖群。一個二倍體生物的連鎖群數(shù)應和其染色體對數(shù)相等。在少數(shù)的生物中如雄果蠅和雌家蠶都不發(fā)生重組，稱為完全連鎖。1922年英國的J.B.S.Haldane提出，凡較少發(fā)生交換的個體必定是異配性別個體。雄果蠅及雌蠶的連鎖基因一般不發(fā)生交換，為完全連鎖。*********************************************************************************************************摩爾根說這是由于基因之間的交換（crossingover）產生的。這種連鎖，后來叫不完全連鎖不完全連鎖（non-complatelinkage)如果兩個位置間發(fā)生交換，就導致兩個連鎖基因的重組，即不完全連鎖。發(fā)生交換的所產生的配子中，親本組合和重組合各占50%。如F1性母細胞減數(shù)分裂時有6%的發(fā)生有效交換，則有3%的重組配子。①.概念交換值（重組值）:在測交實驗中重組型配子占所有類型配子總數(shù)的百分數(shù)。

重組值=一般用測交方法進行重組值=

重組型配子數(shù)全部配子總數(shù)×100%測交后代重組型數(shù)測交后代總數(shù)100%×100%交換值兩基因間發(fā)生奇數(shù)次交換才導致重組。Punnet研究了香豌豆兩對性狀的遺傳。重組率在0~50%之間，但在遺傳圖上，可以出現(xiàn)50個單位以上的圖距。(+)ctcv紫長PPLL×紅圓ppllSturtevant在1913年繪制的第一張基因連鎖圖(果蠅X染色體)(括號內為現(xiàn)在較為精確的數(shù)據(jù))(1)、交換值不可能大于50%。1cM，那么bi—y的距離究竟是多少？因此要從圖上數(shù)值得知基因間的重組率只限于鄰近的基因座間。(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxcc處在同一染色體的兩個或兩個以上的基因遺傳時，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率。Haldane圖譜函數(shù),示交換值一個二倍體生物的連鎖群數(shù)應和其染色體對數(shù)相等。Punnet研究了香豌豆兩對性狀的遺傳。PpVvppvvPpvvppVv（連鎖基因在染色體上呈直線排列并在遺傳上表現(xiàn)出連鎖與交換現(xiàn)象。13391195151154ecct+結果同Bateson等一樣，都是親本組合多于理論數(shù)，重組組合少于理論數(shù)。重組率RF=301/8368=3.②.交換值的含義(1)、交換值不可能大于50%。(2)、交換值的大小代表了連鎖基因的連鎖強度，反映了基因間在色體上的相對距離。0時？50%時？050%時？(3)、它反映了發(fā)生交換的細胞占細胞總數(shù)的百分率。③.連鎖與交換規(guī)律的實質連鎖基因在遺傳傳遞中共同行動而表現(xiàn)出完全連鎖；又由于在形成配子中部分細胞的同源染色體之間發(fā)生了交換，所以產生了少量重組類型而表現(xiàn)出不完全連鎖。（連鎖基因在染色體上呈直線排列并在遺傳上表現(xiàn)出連鎖與交換現(xiàn)象。Morgan1911年的有一天，他說，我突然理解到連鎖強度的變化與基因之間的距離的關系。討論：重組配子<50%當全部孢母細胞發(fā)生交換，結果產生1/2親型配子，1/2重組型配子（等于獨立遺傳）重組率測定玉米籽粒的糊粉層顏色基因C和飽滿度基因Sh是連鎖的。雜交親本為相引相時，有如下結果有色飽滿×無色凹陷CSh/CShcsh/csh×無色凹陷csh/csh有色飽滿

有色凹陷無色飽滿無色凹陷CSh/cshCsh/cshcSh/cshcsh/csh40321491524035有色飽滿CSh/csh重組型重組率RF=301/8368=3.6%基因間的距離越長，發(fā)生交換的機會越多，因此交換值(crossingovervalue)的大小可以用來表示基因間距離的長短。但由于無法直接測定交換率，只有通過基因的重組率(recombinationfrequency)來估計交換頻率。重組頻率(RF)=重組型配子數(shù)目/(親組型配子數(shù)目+重組型配子數(shù)目)。單位是圖距單位m.u.(mapunit)或厘摩(centimorgan,cM)。有時雖發(fā)生了交換(如雙交換)，但沒有導致重組，因此，重組值并不完全等于交換值,而是重組值小于交換值。在圖距10以內曲線近似直線，重組率幾乎等于交換率，可直接看作是圖距。當圖距大于10時，重組率總是小于交換率，不能直接被看作為圖距，必須加雙交換的值予以校正。重組率最大值不可能超過50%。Haldane圖譜函數(shù),示交換值和真實圖距的關系相應的圖距單位（100x，x是交換率）觀察到的重組值RF(%)6.4基因定位與染色體作圖6.4.1基因直線排列原理及相關概念基因定位(genemapping)根據(jù)重組值確定不同基因在染色體上的相對位置和排列順序的過程。染色體圖(chromosomemap)又稱基因連鎖圖(linkagemap)或遺傳圖(geneticmap)。依據(jù)基因之間的交換值(或重組值)，確定連鎖基因在染色體上的相對位置而繪制的一種簡單線性示意圖。圖距(mapdistance)1%重組值(交換值)去掉其百分率的數(shù)值定義為一個圖距單位(mapunit,mu)，后人為了紀念現(xiàn)代遺傳學的奠基人Morgan，將圖距單位稱為厘摩(centimorgan,cM)，1cM=1%重組值去掉%的數(shù)值。任何3個距離較近的a,b,c連鎖基因，若已分別測得a,b和b,c間的距離，那么a,c間的距離，就必然等于前二者距離的和或差。這就是摩爾根學生A.H.Sturtevant第一次提出的基因的直線排列原理。AlfredH.Sturtevant1891-1970在果蠅X染色體上，除白眼(w)、黃體(y)基因外，還有隱性的粗脈翅(bi)基因，經測交得知bi—w的交換值為5.3%(5.3cM)，w—y的距離為1.1cM，那么bi—y的距離究竟是多少？從理論上推測，這取決于w、y、bi這三個基因在X染色體上的排列順序，它們不外乎下列兩種方式:(1)w—y—bi或(2)y—w—bi。決定哪一種是合理的排列就必須測定bi—y的交換值。測交的結果為5.5%(5.5cM)。這樣經過3次兩點測交(two-pointtestcross)，就可把第(2)種排列關系確定下來。兩點測驗通過三次親本間兩兩雜交，雜種F1與雙隱性親本測交，考察測交子代的類型與比例。例玉米第9染色體上三對基因間連鎖分析子粒顏色 有色(C)對無色(c)為顯性；飽滿程度 飽滿(SH)對凹陷(sh)為顯性；淀粉粒 非糯性(Wx)對糯性(wx)為顯性.(1).(CCShSh×ccshsh)F1 × ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1× wxwxshsh(3).(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxcc兩點測驗的3個測交結果兩點測驗步驟(2/3)2.計算三對基因兩兩間的交換值

估計基因間的遺傳距離。兩點測驗步驟(3/3)3.根據(jù)基因間的遺傳距離確定基因間的排列次序并作連鎖遺傳圖譜。CSh:3.6 WxSh:20 WxC:22 重組值=兩點測驗步驟(2/3)3cM)，w—y的距離為1.籽粒顏色有色(C)、無色（c）隨著研究的進展，發(fā)現(xiàn)有新的基因在更左端時，就把0點的位置讓位給新的基因，其余的基因座作相應的移動。(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxcc當三點測交后代出現(xiàn)8種表型時,表明有雙交換發(fā)生,此時需用2倍雙交換值來作校正。P_L_P_llppL_ppllCurtStern(1902-81)不完全連鎖（non-complatelinkage)(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxccec(+)+(2)、計算ec—cv的重組值又由于在形成配子中部分細胞的同源染色體之間發(fā)生了交換，所以產生了少量重組類型而表現(xiàn)出不完全連鎖。2、確定正確的基因順序ec(ct)cv在計算ec—cv和cv—ct的重組值時都利用了雙交換值，可是計算ec—ct時沒把它計在內，因為它們間雙交換的結果并不出現(xiàn)重組。Punnet研究了香豌豆兩對性狀的遺傳。兩點測驗局限性1.工作量大，需要作三次雜交，三次測交；2.不能排除雙交換的影響，準確性不夠高。當兩基因位點間超過五個遺傳單位時，兩點測驗的準確性就不夠高。6.4.2三點測交(threepointtestcross)與染色體作圖為了進行基因定位，摩爾根和他的學生Sturtevant改進了上述兩點測交，創(chuàng)造了三點測交方法，即將3個基因包括在同一次交配中。進行這種測交，一次實驗就等于3次兩點試驗。已知在果蠅中棘眼(ec)、截翅(ct)和橫脈缺失(cv)這3個隱性突變基因都是X連鎖的。把棘眼、截翅個體與橫脈缺失個體交配,得到3個基因的雜合體ecct+/++cv(ec、ct、cv的排列不代表它們在X染色體的真實順序)，取其中3雜合體雌蠅再與3隱性體ecctcv/Y雄蠅測交，測交后代如下表。序號表型實得數(shù)1ecct+2125親本型2++cv22073ec+cv273單交換I型4+ct+2655ec++217單交換II型6+ctcv2237+++5雙交換型8ecctcv3合計5318ecct+/++cv×ecctcv/Y測交后代數(shù)據(jù)結果分析1、歸類2、確定正確的基因順序用雙交換型與親本類型相比較，發(fā)現(xiàn)改變了位置的那個基因一定是處于中央的位置，因為雙交換的特點是旁側基因的相對位置不變，僅中間的基因發(fā)生變動。于是可以斷定這3個基因正確排列順序是eccvct。親本型ecct+++cv雙交換型+++ecctcv3、計算重組值，確定圖距(1)、計算ct—cv的重組值忽視表中第一列(ec/+)的存在，將它們放在括弧中，比較第二、三列：(ec)ct+2125非重組(+)+cv2207(ec)+cv273非重組(+)ct+265(ec)++217重組(+)ctcv223(+)++5重組(ec)ctcv3ct—cv間重組率=(217+223+5+3)/5318=0.0842=8.42%=8.42cM3、計算重組值，確定圖距(2)、計算ec—cv的重組值忽視表中第二列(ct/+)的存在，將它們放在括弧中，比較第一、三列：ec(ct)+2125非重組+(+)cv2207ec(+)cv273重組+(ct)+265ec(+)+217非重組+(ct)cv223+(+)+5重組ec(ct)cv3ec—cv間重組率=(273+265+5+3)/5318=10.2%=10.27cM3、計算重組值，確定圖距(3)、計算ec—ct的重組值忽視表中第三列(+/cv)的存在，將它們放在括弧中，比較第一、二列：ecct(+)2125非重組++(cv)2207ec+(cv)273重組+ct(+)265ec+(+)217重組+ct(cv)223++(+)5非重組ecct(cv)3ec—ct間重組率=(273+265+217+223)/5318=18.39%=18.39cM4、繪染色體圖eccvct10.278.4218.3918.69在計算ec—cv和cv—ct的重組值時都利用了雙交換值，可是計算ec—ct時沒把它計在內，因為它們間雙交換的結果并不出現(xiàn)重組。所以ec—ct之間的實際雙交換值應當是重組