遗传学三--连锁互换和基因作图.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第三章 连锁互换与基因作图,1,.,第一节 连锁与重组,2,.,性状连锁遗传的发现,3,.,4,.,5,.,6,.,连锁遗传的解释,7,.,测交：,杂合体或未知基因型的个体,与隐性纯合体的交配,8,.,9,.,10,.,11,.,1912,年,Morgan,用果蝇为材料研究连锁现象，提出了遗传学的第三定律,连锁与互换定律,12,.,13,.,14,.,15,.,16,.,完全连锁与不完全连锁,17,.,18,.,19,.,20,.,21,.,二、交叉与交（互）换,交叉：,1909,年,Janssens,首先观察到减数分裂同源染色体部分区域的交叉。,互换：,Morgan,设想交叉的区域应该是染色体互换的区域，因此表现为不完全连锁（如上例的,11%,重组合）。,完全连锁：雄果蝇和雌家蚕,22,.,23,.,几个概念,：,1,、重组与交换：重组是指基因的重新组合；交换是指染色体片段的交换。,2,、单交换和双交换：单交换是指在考察区域内发生了一次交换，同理双交换是指发生了两次交换。,24,.,25,.,26,.,27,.,28,.,29,.,30,.,31,.,32,.,33,.,第二节 重组率及测定,34,.,35,.,交换值的测定,36,.,37,.,38,.,交换值与连锁强度的关系,39,.,影响交换值的因子,40,.,第三节 基因定位与连锁遗传图,41,.,基因定位,42,.,两点测验,43,.,44,.,45,.,46,.,47,.,48,.,三点测验,49,.,50,.,51,.,52,.,53,.,54,.,果蝇三点测验,55,.,果蝇三点测交作图：,例：果蝇,Y,染色体上有,y,黄身，,Y,灰身；,ct,截翅，,Ct,正常翅；,ec,棘眼，,Ec,正常眼。,杂交：,Y Ct Ec/y ct ec()x y ct ec/Y(),子代：,y ct ec 1071 Y Ct Ec 1080,Y ct ec 66 y Ct Ec 78,Y Ct ec 6 y Ct ec 282,Y ct Ec 293 y ct Ec 4,56,.,例如：,y+w+ec+/y w ec,可产生,8,种配子，这,8,种配子来源于非交换、单交换及双交换,。,57,.,58,.,分析：,归类,：把一次交换产生的配子（表型）归为一类，填入表中：,重组,类型 数目 占总数,%yec ecct yct,y ct ec 1071 74.68,Y Ct Ec 1080,Y ct ec 66 5.00,y Ct Ec 78,y Ct ec 282 19.97,Y ct Ec 293,Y Ct ec 4 0.35,y ct Ec 6,59,.,确定基因顺序,：根据双交换类型的特点，我们知道这,3,个基因的顺序为,yecct,。,统计各类型的数据,计算重组值,：,yec:5.00%+0.35%=5.35%,ecct:19.97%+0.35%=20.32%,yct:5.00%+19.97=24.97%,图距,：,y 5.35 ec 20.32 ct,24.97,60,.,问题,：,24.97,5.35+20.32,原因,：双交换引起,校正,：,5.35+20.32=24.97+2 x 0.35=25.67,y 5.35 ec 20.32 ct,25.67,61,.,双交换的特点：,双交换的比率最低：如果,3,个基因是自由组合的，则,8,种配子的比率为,1,：,1,：,1,：,1,：,1,：,1,：,1,：,1,，如果是连锁的，则非交换,单交换,双交换。,双交换的结果是,3,个基因中只有中间的基因位置发生改变，另两个基因位置不变。,重组值与交换值的区别：发生双交换后，头尾两个基因间发生了两次交换，但两基因没有重组。理论上说，染色体图距应由交换值表示，但我们能观察到的只有表型（基因）的重组。,62,.,63,.,64,.,干扰与符合,65,.,66,.,干涉（扰）和并发系数（率）,干涉：发生一次单交换后会影响临近发生另一次单交换，称干涉。,可分为正干涉和负干涉。真核生物一般为正干涉，原核生物为负干涉。,干涉的大小用并发系数（,C,）表示：,观察到的双交换频率,并发系数,C=,两个单交换的乘积,干涉,I=1-,并发系数,上例：,C=0.35%/(5.35%x 20.32%)=0.3211,I=1-0.3211=0.6789(67.89%),67,.,连锁遗传图,68,.,连锁遗传图,69,.,连锁群：彼此连锁，具有一起往下传递的趋势的许多基因，构成一个连锁群。,某种生物的连锁群的数目等于该生物的染色体对数。,70,.,重组频率,(,值）：,重组合,Rf=X 100%,亲组合,+,重组合,染色体图距：,两个基因在染色体上的相对距离。,1%,的重组值定义为,1,个图距单位（,map unit,mu),。,也有人将,1,个图距单位称为,1,个厘摩（,centi Morgan,cM),。,71,.,果蝇的,4,个连锁群,72,.,73,.,74,.,第三节 真菌的遗传分析,75,.,真菌类的遗传分析,-,四分子分析,顺序四分子分析,非顺序四分子分析,:,着丝粒作图,重组作图,重组作图,四分子分析,76,.,一、脉孢霉,(,红色,面包霉,),的生活史,77,.,78,.,无性孢子,分生孢子,有性孢子,子囊孢子,79,.,优点：,单倍体生物,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，易分析,80,.,红色面包霉的特点,生活史简单，,易于繁殖、培养、管理；,子囊孢子是单倍体，表型直接反映基因型,可直接观察基因表现，无需测交；,一次只分析一个减数分裂产物,可获得并分析单次减数分裂的结果；,可进行有性生殖，染色体结构和功能类似于高等生物。,81,.,82,.,粗,糙,链,孢,霉,的,生,活,史,83,.,84,.,二、顺序四分子分析,85,.,单倍体营养体在营养或生长环境不利时，转入有性生殖。菌丝产生的单倍体分生孢子与另一个菌丝的原子囊果中的单倍体子囊孢子杂交。形成,2,倍体的杂合体，该,2,倍体经过第一次减数分裂，获得一个细胞内含有,4,个单倍体的产物，,4,个单倍体产物呈直线排列，称为：四分子,由于脉孢霉一次减数分裂的四个产物被包裹在窄窄的子囊内，称为四分子，对其分析称,四分子分析（,tetrad analysis,）,四分子在子囊中的排列顺序取决于减数分裂时着丝粒的取向，因此可以将着丝粒看作一个,“,基因,”,，以它作为标准点，将基因与它比较，分析各基因间的顺序与距离，该方法也称着丝粒作图。,86,.,Photomicrograph showing segregation of dark and light ascospores in,Neurospora.,87,.,四分子分析的优越性：,1,、可把着丝粒看作一个座位,2,、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。,3,、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变的研究。,4,、证明双交换可以包括,4,线中的两线、,3,线或,4,线。,88,.,三、,着丝点作图,（,centromere mapping),：,利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离。,89,.,(1),、第一次分裂分离与第二次分裂分离,90,.,M1:,第一次分裂分离,着丝粒与标记基因的分离时期在第一次减数分裂时期,M2,：第二次分裂分离,着丝粒与标记基因的分离时期在第二次减数分裂时期,91,.,92,.,93,.,94,.,95,.,96,.,97,.,98,.,99,.,100,.,(3),、,着丝点作图的计算,101,.,着丝粒作图与基因重组,交换的子囊孢子数,着丝粒距离,=,总孢子数,交换型子囊数,=,x 1/2,总子囊数,M2,=,x 1/2,M1+M2,102,.,例：红色面包霉的连锁与交换,红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因,(lys),：,野生型,能够合成赖氨酸，记为,lys+,，能在基本培养基,(,不含赖氨酸,),上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；,突变型,不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为,lys-,，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。,用,不同接合型,的,lys+,和,lys-,杂交，可预期八个孢子中,lys+,和,lys-,呈,4:4,的比例，事实也是如此。,在对子囊进行,镜检,时发现孢子中,lys+,和,lys-,有六种排列方式，即我们教材,p80,表,3-7,所示的六种排列方式。,103,.,粗糙脉孢菌,+X-,杂交子代子囊类型,(1),(2),(3),(4),(5),(6),子,囊,类,型,+,+,-,-,-,-,+,+,+,-,+,-,-,+,-,+,+,-,-,+,-,+,+,-,子囊型,105,129,9,5,10,16,分裂类型,M,1,M,1,M,2,M,2,M,2,M,2,未交换型,交换型,104,.,着丝点距离与着丝点作图,将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为,着丝点距离,。,每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是重组型,(,重组型配子,),。因此，交换值（重组率,RF,）的计算公式为：,M,1/2,RF=100%,M,+M,RF,0-lys,=(9+5+10+16),1/2/(105+129+,9+5+10+16),100%=7.3%,即着丝粒与,lys,间的距离为,7.3cM,。,105,.,着丝粒距离,=,如：将两种菌株进行杂交,lys,+,lys,，得如下结果,子,囊,类,型,子囊数,分裂类型,（,1,）（,2,）（,3,）（,4,）（,5,）（,6,）,105 129 9 5 10 16,M,I,M,I,M,II,M,II,M,II,M,II,非交换型 交换型,106,.,107,.,Lys,基因与着丝粒之间的距离是,7.3cM,。,108,.,(4),交换型与非交换型,109,.,六种子囊孢子排列方式,110,.,六种子囊孢子排列方式,111,.,第一次分裂分离与第二次分裂分离,(1-2),两种排列方式：野生型,lys+,和突变型,lys-,在,M,1,彼此分离，称第一次分裂分离,(first division segregation),。,着丝粒和,lys,基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是,非交换型子囊,。,112,.,(3-6),四种排列方式：第一分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突变型,M,2,发生分离，称第二次分裂分离,(second division segregation),。,着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为,交换型子囊,。,113,.,非交换型、交换型子囊的形成,114,.,四、两个连锁基因的作图,115,.,亲二型（,PD,）、非亲二型（,NPD,）,、,四型（,T,）,PD,：四个孢子中只有两种基因型，且分别与两亲本相同，基因间没有重组。,NPD,：四个孢子中只有两种基因型，且分别与两亲本不同，是由基因重组产生的。,T,：四个孢子中只有四种基因型，两种分别与两亲本相同（没有重组），另两种分别与两亲本不同（重组）。,116,.,117,.,两对基因杂交，如不考虑孢子排列，只考虑,性状组合时，子囊可以分为,3,种四分子类型。,亲二型,(,parental ditype,PD,),，有两种基因型，并与,亲代相同。包括子囊型和。,非亲二型,(,non-parental ditype,NPD,),，有两种基因型,都跟亲代不同，是重组型。包括子囊型和。,四型（,tetratype,T,），有四种基因型，,2,种与亲代相,同，,2,种重组型，包括子囊型、和。,下图是从染色体交换和重组来理解各类子囊的形成原因。,118,.,交换类型,染色体图象,重组,四分子类型,子囊型,无交换,四 线,双交换,单交换,0%,100%,50%,a,n,a,n,a,n,a,a,n,n,(PD),na,na,(NPD),a,n,na,(T),119,.,交换类型,染色体图象,重组,四分子类型,子囊型,二 线,双交换,单交换,四 线,多交换,50%,0%,100%,a,n,a,na,n,(T),a,n,a,n,(PD),na,na,(NPD),a,n,a,n,120,.,Neurospora crassa,杂交结果,5,1,90,5,90,1,808,实得子囊 数,T,NPD,PD,T,T,NPD,PD,四分子类 别,分离发生时期,四分子,基因型,次 序,子囊型,+a,+a,n+,n+,+,+,n a,n a,+,+a,n+,n a,+a,n a,+,n+,+a,n+,+a,n+,+,n a,+,n a,+,n a,+a,n+,M,I,M,I,M,I,M,I,M,I,M,II,M,II,M,I,M,II,M,II,M,II,M,II,M,II,M,II,121,.,a,n,na,a,n,(T),50%,三线,双交,换,资料分析：,计算,nic,与着丝粒之间的重组率：,122,.,2.,计算,ade,与着丝粒之间的重组率：,3.,判断,nic,、,ade,基因是独立分配还是连锁。,如果两个基因是自由组合的话，则,PDNPD=11,而实验结果,PD=808+90=898,，,NPD=1+1=2,，,PD,远远,大于,NPD,。说明这两个基因是相互连锁的。,123,.,5.05,9.30,nic,ade,nic,ade,5.05,9.30,哪一种排列正确呢？,124,.,如果我们把资料用另一种方式排列，得下表：,按照分离时期排列,nic/,/ade,子囊数,M,I,M,I,M,II,M,II,M,I,M,II,M,I,M,II,(808+1)809,(90)90,(5)5,(90+5+1)96,1000,RF(,nic)=5.05%,RF(,ade)=9.30%,125,.,若,n,和,a,各自独立的与着丝粒发生交换的话，则,M,II,的,子囊数应为,9.30%5.05%1.841,事实上：交换发生在着丝粒与,ade,间，,n,是,M,I,a,是,M,II,的子囊有,90,个。交换发生在着丝粒与,n,间，,n,是,M,II,，,a,是,M,I,的子囊只有,5,个。比例相差悬殊，所以,这,两个基因处在着丝粒的同一侧,。,另从上表可见，在,n,与着丝粒发生交换时，,a,基因也,一道与着丝粒发生了交换。即,n,是,M,II,，,a,也是,M,II,共,计,96,（,=90+1+5),个子囊。,同一交换使,/n,出现,M,II,型分离，也使,/a,出现,M,II,型,分离，,101,次中有,96,次，证明,n,a,在着丝粒的同一侧。,126,.,着丝粒,nic,ade,5.05,5.2,10.25,a,n,a,n a,n,127,.,被低估的重组值从下表的分析,可以将,a,间的重组值得到校正,子囊型,每一子囊被计算为重,组子的染色单体数,子囊数,在所有子囊中被计算为,重组子的染色单体数,n n,a,a,n n,a,a,2,3,4,5,6,7,0 4 0,0 2 2,2 2 0,2 0 2,2 4 2,2 2 2,1,90,5,90,1,5,0 4 0,0 180 180,10 10 0,180 0 180,2 4 2,10 10 10,总数,202 208 372,128,.,被低估的重组值,129,.,两连锁基因的作图（二）,杂交实验,P n +X +a (n),(n),+n+a,(2n),减数分裂,36,种不同组合,7,种不同类型子囊型,130,.,粗糙脉孢菌,n+x+a,杂交结果,子囊型,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,（,6,）,（,7,）,四分子基因型顺序,+a,+a,n+,n+,+,+,n a,n a,+,+a,n+,n a,+a,n a,+,n+,+a,n+,+a,n+,+,n a,+,n a,+,n a,+a,n+,分离发,生时期,M,1,M,1,M,1,M,1,M,1,M,2,M,2,M,1,M,2,M,2,M,2,M,2,M,2,M,2,四分子,类 型,PD,NPD,T,T,PD,NPD,T,实 得,子囊数,808,1,90,5,90,1,5,131,.,2,计算着丝粒距离,nic-.,M,2,/(M,1,+M,2,)X1/2X100%,=(5+90+1+5)/1000X100%X1/2=5.05%,ade-.,M,2,/(M,1,+M,2,)X1/2 X100%,=(90+90+1+5)/1000X1/2 X100%=9.30%,两基因可能的位置关系：,三种：自由组合,连锁：着丝粒两侧,着丝粒同侧,132,.,例：,n+x +a,杂交,n,：烟酸依赖型，,a,：腺嘌呤依赖型,133,.,M2 5+90+1+5,n=,x,=5.05,M1+M2 1000 x 2,M1 90+90+1+5,a=x =9.3,M1+M2 1000 x 2,NPD+1/2 T (1+1)+1/2(90+5+5),a b=5.2,NPD+PD+T 1000,134,.,5.05 N 5.2 A,9.3?,校正：,a,的重组应为子囊型,2,、,4,、,7,分别有两次交换，子囊型,6,有三次，子囊型,3,、,5,各一次。但在计算时，只计算了子囊型,3,、,5,、,6,、,7,各一次。因此校正因子为：,2 x 1+2 x 5+2 x 1+5 19,=0.95,1000 x 2 2000,9.30+0.95=5.05+5.2=10.25,135,.,136,.,分型与连锁关系的判断,亲二型,(PD):P82,非亲二型,(NPD):,四 型,(T):,连锁判断：自由组合 连锁 结果,NPD/PD=1 NPD/PD,1 2/898,结果表明：,nic,与,ade,连锁,137,.,4,两个连锁基因位置的判断,（同臂或不同臂）,（,1,）利用连锁基因都处于,MII,时，,PD,和,NPD,四分子类型 频率判断,138,.,（,2,）比较,n,和,a,分别为,MI,和,MII,时的子囊数进行判断,+/n +/a,M,1,M,1,809,M,1,M,2,90,M,2,M,1,5,M,2,M,2,96,如果两基各在一侧：,M,2,(,a)/M,2,(n)2,实验结果：,M,1,M,2,/M,2,M,1,=90/5=18(,倍,),与实验不符，说明两基因在同侧。,5,作图：,nic ade0 5.05 10.25,139,.,子,囊,型,每一子囊被计算为重,组子的染色单体数,.n na .a,子,囊,型,在所有子囊中被计算为,重组子的染色单体数,.n na .a,2,3,4,5,6,7,0 4 0,0 2 2,2 2 0,2 0 2,2 4 2,2 2 2,1,90,5,90,1,5,0 4 0,0 180 180,10 10 0,180 0 180,2 4 2,10 10 10,总数,202 208 372,202+208-372=38 38/4000=0.95%9.3+0.95=10,.25,140,.,两个连锁基因的作图,（,三）,粗糙链孢酶有两个突变型：,烟酸依赖型,(nic)-,需在培养基中添加烟酸才能生长,腺嘌呤依赖型,(ade)-,需在培养基中添加腺嘌呤才能生长,nic+ade,必有,6 6=36,种不同的子囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，可归纳为,7,种基本子囊型（见,P82,表,3-8,）,如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序，还可把子囊分为,3,种类型：,141,.,子囊型,四分子基因型次序,+ade,+ade,nic +,nic +,+,+,nic ade,nic ade,+,+ade,nic +,nic ade,+ade,nic ade,+,nic +,+ade,nic +,+ade,nic +,+,nic ade,+,nic ade,+,nic ade,+ade,nic +,分离发生的时期,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,四分子类别,PD,NPD,T,T,PD,NPD,T,实得子囊数,808,1,90,5,90,1,5,1,、亲二型（,parental ditype PD),，,2,种基因型，都为亲型，包括和,2,、非亲二型（,non-parental ditype,，,NPD),：,2,种基因型，都为重组型，包括和。,3,、四型（,tetratype,T),：,4,种基因型，,2,亲本,2,重组，包括,、和,142,.,1,、判断,nic,和,ade,是独立分配还是连锁：,若独立分配，则,PD,：,NPD=1,或,1,若连锁，则,PD,：,NPD 1,实际上：,PD,：,NPD1,，所以两基因连锁。,2,、计算着丝粒和两基因间的,RF,：,RF,（,0-nic),=(M,1/2)/(M,+M,)100%=1/2 (5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;,图距,=5.05cM,RF,（,0-ade),=(M,1/2)/(M,+M,)100%=1/2(90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;,图距,=9.3cM,根据,RF,值可知两基因在染色体上有,两种可能排列方式,：,nic ade nic ade,5.05 9.3 5.05,9.3,143,.,3,、判定两基因在染色体的同臂还是异臂上：,估算两基因的,RF,值：,RF,（,nic-ade),=,重组型,/,（亲本型,+,重组型）,100%=,（,1/2T+NPD,）,/,（,T+PD+NPD,）,100%=,1/2,（,90+5+5,）,+,（,1+1,）,/1000 100%=5.2%,，图距,=5.2cM,0 nic ade,5.05 5.2,10.25,144,.,利用两连锁都处在,M,时的,PD,和,NPD,四分子类型出现的频率来判断它们处在同臂还是异臂上：,类型,同一染色体上标记基因,交换产物,在异臂上,在同臂上,PD,M,M,+a,n,+,两线双交换,+a,n,+,单交换,+a,n,+,+a,n,+,M,M,NPD,+a,n,+,+a,n,+,+,+,n,a,+,+,n,a,145,.,若两连锁基因在异臂上，则,PD,与,NPD,都由双交换形成且机会相等，所以,PD=NPD,。但事实上,PDNPD,故此情况不可能,nic,和,ade,在同臂上,已知,RF,（,0-nic),+RF,（,nic-ade),=5.05%+5.2%,RF,（,0-ade),=9.3%,即,RF,（,0-nic),+RF,（,nic-ade),RF,（,0-ade),原因：着丝粒和,ade,间发生过双交换，但在计算,RF,（,0-ade),时却没有计算在内，而在计算,RF,（,0-nic),和,RF,（,nic-ade),时都各计算一次。,146,.,校正着丝粒与,ade,间的重组值,子,囊,型,每一子囊被计算为重组子的染色单体数,子,囊,数,在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数,o-n n-a o-a,o-n n-a o-a,2,3,4,5,6,7,总数,0 4 0,0 2 2,2 2 0,2 0 2,2 4 2,2 2 2,1,90,5,90,1,5,0 4 0,0 180 180,10 10 0,180 0 180,2 4 2,10 10 10,202 208 372,147,.,由上表可以看出,202+208,372,，,低估的重组值,=,（,202+208-372,）,/4000 100%=0.95%,RF,（,0-nic),+RF,（,nic-ade),=RF,（,0-ade),+0.95%=9.3%+0.95%=10.25%,148,.,五、,非顺序四分子的遗传分析,149,.,非顺序四分子的遗传分析,AB ab,杂交时，无论有无连锁，,只产生,3,种可能的无序四分子。,AB,AB,ab,ab,aB,aB,Ab,Ab,ab,aB,Ab,AB,PD NPD T,150,.,RF=0.5,A,B,基因不连锁,RF0.5,A,B,基因连锁,151,.,非顺序四分子遗传分析,子囊：,PD NPD T,AB aB ab,AB aB aB,ab Ab Ab,ab Ab AB,RF,（重组值）,=1/2T+NPD/,总子囊数,X100%,重组值可能被低估，可用,PD,、,NPD,、,T,三种子囊的频率,推导出两基因间平均每个减数分裂的交换数,(m),；,m=SCO+2DCO,交换值,(X)=1/2m,；,m=T+6 NPD,交换值,(X)=(T+6NPD)X50%,152,.,3,种无序四分子的形成,a b,PD,A B,NCO,a b,T,A B,SCO,a b,T,A B,DCO,a b,NPD,A B,DCO,153,.,如果假设双交换在四条染色单体间随机发生：,DCO,（,4,线双交换）,=4 NPD,如果假设双交换在三条染色单体间随机发生：,DCO,（,3,线双交换）,=4T=2NPD,T=SCO,（单交换）,+DCO,（,3,线双交换）,SCO=T-DCO,（,3,线双交换）,=T,2NPD,m=SCO+DCO=,（,T-2NPD,）,+2,（,4NPD,）,=T+6NPD,例如：,PD=0.56,；,NPD=0.03,；,T=0.41,交换值,=1/2m=,（,T+6NPD,）,X50%,图距,=50,（,T+6NPD,）,=50(0.41+6X0.03)=29.5,154,.,第四节 人类染色体的基因定位,155,.,一、人类基因定位方法,156,.,(,一,),家系分析法与基因定位,家系分析法,(pedigree method),：,通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法。,伴,Y,遗传,家系中的某一性状只出现在男性中,;,2 X,连锁遗传,原理：根据伴性遗传特点,157,.,3,外祖父法,(1),前提条件：两个连锁基因位于,X,染色体上的；母亲是两对基因的杂合体；,如：红绿色盲基因,a,；蚕豆病,(G6PD-),基因：,g,(2),外祖父法定位原理,外祖父 母亲,(,双杂合体,),儿子,AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y,aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y AG/Y ag/Y,Ag/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y,亲组合 重组合,统计结果，计算交换值。,158,.,家系分析法,家系的连锁分析首先要从群体中选择适合的家系，要求被挑选家系中双亲之一或两个为双杂合体，并且注意双杂合体家系要随机抽样，避免产生偏倚。,159,.,同时必须剔除下列几种家系：,（,1,）双亲性状不能在子代中得到分离的，如,GgTtGGTT,；,（,2,）家庭中仅有一个子代的；,（,3,）亲本之一的基因型不明或死亡的。,160,.,三代的系谱,在三代系谱中较容易确定子代是否发生基因重组，可直接计算重组值。,例：如图，,设黑色表示患一种显性的肌强直功能不全,(mytonic dystrophy),；,性状标志为唾液分泌类型，由,Se,和,se,一对等位基因所控制，,Se,为显性基因。,161,.,图 肌强直功能不全和唾液分泌类型发生分离的家庭,162,.,I-1,个体患有肌强直功能不全症并伴有唾液分泌型的特性；,I-2,不患此病并为非分泌型。,其生育的女儿（,II-1,）也为肌强直功能不全症并伴有唾液分泌型，所以她（,II-1,）的疾病和分泌型性状的两个基因来自父亲，说明疾病基因和,Se,基因在一条染色体上，她的基因型为,GSe/gse,，为相引相的双杂合体。,第三代的性状开始分离，有的为分泌型伴疾病，有的不伴病。,163,.,在第三代六个子代中，,III-1,个体为健康者并为分泌型，说明原来疾病基因和,Se,基因连锁的染色体与其同源染色体间发生了交换，因此该个体为重组体。,III-2 III-6,均为非重组体。,因此重组率为：,1/6,。,164,.,以人类,X,连锁的色盲基因,(a),和蚕豆病基因,(G,6,PD)(g),为例说明外祖父法。,若,X,染色体没有重组交换，则不论母亲是顺式还是,反式杂合体，其儿子中的,X,染色体只有两种类型。,A,G,a,g,A,G,a,g,母亲,儿子,或,A,g,a,G,A,g,a,G,正常,色盲、蚕豆病,蚕豆病,色盲,165,.,若母亲,X,染色体的两个基因间发生了交换：,外祖父,A,G,母亲,(,双重杂合子,),A,G,a,g,儿子,A,G,a,g,A,g,a,G,（互引相）,正常,色盲、,蚕豆病,蚕豆病,色盲,a,G,a,G,A,g,a,G,A,g,a,g,A,G,A,g,A,g,a,G,A,g,a,G,A,G,a,g,（互斥相）,（互斥相）,色盲,色盲,正常,正常,蚕豆病,蚕豆病,色盲、,蚕豆病,色盲、,蚕豆病,166,.,根据外祖父的表型确定作为母亲的双重杂合体的,连锁相（反式或顺式），然后判断其儿子中的各,种表型中哪种属于重组型，统计其重组体多占的,比例，就可计算两个基因间的重组率。,RF(a-g)=5%=5cM,家系分析法在原则上也可用于常染色体上的基因定位。,167,.,(,二,),体细胞杂交定位法,克隆分布板法,1),人鼠细胞融合培养,2),杂种细胞筛选,3),各种杂种细胞系,4),生化分析和细胞学观察,5),观察,比较分析、定位,168,.,体细胞是生物体除生殖细胞外的所有细胞。,细胞杂交又称细胞融合（,cell fusion,），是将来源不同的两种细胞融合成一个新细胞。,大多数体细胞杂交是用人的细胞与小鼠、大鼠或仓鼠的体细胞进行杂交。这种新产生的融合细胞称为杂种细胞（,hybrid cell),，含有双亲不同的染色体。,169,.,杂种细胞有一个重要的特点是在其繁殖传代过程中出现保留啮齿类一方染色体而人类染色体则逐渐丢失，最后只剩一条或几条，其原因至今不明。,这种仅保留少数甚至一条人染色体的杂种细胞正是进行基因连锁分析和基因定位的有用材料。,170,.,由于人和鼠类细胞都有各自不同的生化和免疫学特征，,Miller,等运用体细胞杂交并结合杂种细胞的特征，证明杂种细胞的存活需要胸苷激酶（,TK,）。,但凡含有人第,17,号染色体的杂种细胞都因有,TK,活性而存活，反之则死亡。从而推断,TK,基因定位于第,17,号染色体上（表,6.6,）。,这是首例用细胞杂交法进行的基因定位。由此可见，研究基因定位时，由于有杂种细胞这一工具，只需要集中精力于某一条染色体上，就可找到某一基因座位。,171,.,172,.,173,.,杂种细胞系的染色体和,TK,活性,细胞系 人类染色体,TK,活性,（,1,）,5,，,9,，,12,，,21,（,2,）,3,，,4,，,17,，,21,（,3,）,5,，,6,，,14,，,17,，,22,（,4,）,3,，,4,，,9,，,18,，,22,（,5,）,1,，,2,，,6,，,7,，,20,（,6,）,1,，,9,，,17,，,18,，,20,174,.,保留的人体染色体号数,1 2 3 4 5 6 7 8,杂种细胞克隆,A,B,C,+-,+-+-,+-+-+-+-,克隆分布法基因定位,2,利用染色体异常进行基因定位,（,1,）,基因剂量效应法：,（,2,）,染色体缺失定位法,采用染色体分带技术,人类染色体的标准带型：臂、区、带、亚带。,175,.,5 3 1,233441,176,.,(,三,),、利用染色体异常进行基因定位,（,1,）,基因剂量效应法：,（,2,）,染色体缺失定位法,采用染色体分带技术,人类染色体的标准带型：臂、区、带、亚带。,177,.,（四）,DNA,介导的基因定位,1,克隆基因定位法,原理：,采用已克隆基因的,cDNA,作探针，与杂种细胞中人染色体,DNA,进行分子杂交。,保留的人体染色体号数,1 2 3 4 5 6 7 8,杂种细胞克隆,A,B,C,+-,+-+-,+-+-+-+-,178,.,2,、,原位分子杂交法基因定位,目的基因,DNA,重组,DNA*+,早中期染色体,变性,复性,干燥,放射自显影,179,.,二、人类染色体作图,人类基因组计划介绍（二）,180,.,人类基因组计划（,HGP,）的基本任务可以用,4,张图谱来概括：遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱。,1,、遗传图谱,遗传图谱也称遗传连锁图谱，构建遗传图谱的基本原理是真核生物遗传过程中会发生减数分裂，此过程中两条同源染色体要进行交换重组，重组百分率可以反映出染色体上两点之间相对距离，称遗传距离，单位为厘摩尔根（,cM,）。根据遗传距离,可以确定同一染色体上基因间的相互距离,绘制遗传图谱,.,181,.,遗传标记,在基因定位时的作用。,不同基因,带有遗传标记的染色体,根据遗传标记，基因在染色体上的位置被确定。,182,.,2,、物理图谱,基因组太大,必需分散测序,如果将每个碱基比作一个英文字母，以每,10 cm,书写,60,个字母计算，人类基因组,30,亿个碱基其长度可达,5000,千米，相当于从北美洲的蒙特利尔横跨大西洋到达伦敦，洛杉矶 到达巴拿马。以上述标准编写书籍，可写成,3000,本每册,200,万字的著作。,183,.,物理图谱的基本原理是将每一条染色体敲碎、分段克隆，利用重叠的方法将这些克隆头尾重叠相连，就可以获得横跨和覆盖整条染色体的克隆群。,物理图以,Mb,、,kb,、,bp,作为图距。,物理图谱的路标：,STS(sequence-taged site),序列标签位点，,STS,在基因组中只出现一次，可定义重叠克隆群中某一特定克隆、对重叠克隆群进行排序。,184,.,能克隆大片段,DNA,载体如,YAC,（,10Mb,）等的出现，使克隆群排序变得容易、准确。,特定的大片段,DNA,克隆要进行再切割、构建重叠亚克隆群供测序使用。,185,.,3,、序列图谱,遗传图、物理图都是为绘制序列图而建的，目前的测序技术还不允许很长链,DNA,直接测序。序列图谱分析基本策略是建立,DNA,小片段重叠群，,STS,被用作任何两个片段间的重叠区域，使分别被测的短序列进行正确的拼接。,186,.,4,、基因图谱,在人类基因组中鉴别出占,2%-5%,的全部基因。,基因,增强子,组织特异性成分,“CCAAT,盒”,“TATA”,盒,“,帽子位点”转录起始位点,ATG,起始