連鎖遺傳分析與染色體作.ppt

第四章 連鎖遺傳分析與染色體作圖,第一節(jié) 連鎖與交換定律,問題: 基因在染色體上如何排列？ 同一條染色體上的基因之間在遺傳時(shí)如何相互作用？ 內(nèi)容： I. 連鎖交換定律 II. 基因定位與染色體作圖 III. 人類基因組和染色體作圖,1906 ，貝特遜（Bateson, W.） 龐尼特（Punnet, R.C） 香豌豆（Lathyrus doratus）,一、 連鎖交換定律 （一） 連鎖交換定律的發(fā)現(xiàn),Bateson-Punnet 香豌豆雜交試驗(yàn),P: 紫花長花粉紅花圓花粉 F1: 紫花長花粉 表型 觀察數(shù)(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫長 4831 9 3910.5 紫圓 390 3 1303.5 紅長 393 3 1303.5 紅圓 1338 1 434.5 總計(jì) 6952 結(jié)果不符合自由組合定律， F2代中性狀的親組合類型遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于重組類型。,P: 紫花圓花粉紅花長花粉 F1: 紫花長花粉 表型 觀察數(shù)(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫長 226 9 235.8 紫圓 95 3 78.5 紅長 97 3 78.5 紅圓 1 1 26.2 總計(jì) 419 差異極顯著， 結(jié)果不符合自由組合定律。,（二）連鎖與交換,連鎖(linkage): 1、摩爾根的試驗(yàn)： P: 灰體長翅(BBVV) 黑體殘翅(bbvv) F1: 灰體長翅(BbVv) ,測交1： 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 黑體殘翅(bbvv) =1 : 1,測交2： 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 0.42 黑體長翅(bbVv) : 0.08 灰體殘翅(Bbvv) : 0.08 黑體殘翅(bbvv) : 0.42 測交子代雖然出現(xiàn)了四種類型，但是重組類型顯著少于親本類型。,摩爾根的解釋： 基因B、V處于同一條染色體上，而其等位基因b、v位于同源染色體的另一條上。減數(shù)分裂時(shí)不能獨(dú)立分配和自由組合。,2、完全連鎖(Complete linkage):如測交1：基因完全連鎖，不能發(fā)生重組。例雄果蠅和雌家蠶 P: 灰體長翅(BBVV) 黑體殘翅(bbvv) F1: 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 黑體殘翅(bbvv) =1 : 1,3、 不完全連鎖(Incomplete linkage)： 如測交2，基因可以發(fā)生部分重組，但親本類型多于重組類型。 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅: 黑體長翅: 灰體殘翅: 黑體殘翅 (BbVv) (bbVv) (Bbvv) ( bbvv),一、連鎖遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),二、互換的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),5、 交換,1）.交換的機(jī)制： Janssens, 1909 交叉型假設(shè)（chiasmatype hypothesis),要點(diǎn)： (1). 減數(shù)分裂前期的粗線期，非姊妹染色單體之間由于在粗線期發(fā)生交換(crossing over)而在雙線期出現(xiàn)交叉(chiasma)。,(2). 相互連鎖的兩個基因之間如發(fā)生交換，會導(dǎo)致這兩個基因發(fā)生重組。,發(fā)生過交換的性母細(xì)胞產(chǎn)生的配子，只有一半是重組子，另一半是親組合型。,2）交換率（crossover rate）：又稱交換值或重組率(RF ，recombination frequency)。指重組型配子占總配子的百分率。 交換率= 重組合(親組合重組合) 100 單位: 圖距單位 m.u. (map unit)或厘摩(centimorgan cM) 以玉米的測交實(shí)驗(yàn)為例說明交換率測定方法。,7、連鎖交換定律,摩爾根 遺傳學(xué)第三大定律：連鎖交換定律。 內(nèi)容： 處在同一染色體上的兩個或多個基因聯(lián)合在一起傳入子代的頻率大于重新組合的頻率. 重組類型的產(chǎn)生是由于配子形成時(shí)，同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生了局部交換的結(jié)果。,8、三大遺傳定律的關(guān)系,1. 分離定律是自由組合定律和連鎖交換定律的基礎(chǔ)； 2. 自由組合定律和連鎖交換定律是生物體遺傳性狀發(fā)生變異的主要機(jī)制； 3. 自由組合與連鎖交換的區(qū)別： (1)染色體間重組(interchromosomal recombination) 染色體內(nèi)重組(intrachromosomal recombination) (2)自由組合受生物染色體對數(shù)的限制，而連鎖交換則受其染色體本身長度的限制。,二、 基因定位與染色體作圖,基因在染色體上的位置是相對恒定的。根據(jù)是兩個基因之間的重組值(率)的相對恒定性。不同基因間的重組值不同。 摩爾根(1911) ：重組值(交換值)的大小反映著基因座在染色體上距離的遠(yuǎn)近。于是將交換的百分率直接定為染色體上基因座之間的距離單位。 AHSturtevant ： “基因的直線排列”原理任何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的距離，就必然等于前二者距離的和或差。,(一).基因直線排列原理及相關(guān)概念,基因直線排列原理： 1基因定位(gene mapping) 2染色體圖(chromosome map) 3圖距(map distance) 圖距單位(map unit，mu)： “厘摩” (centimorgan, cM)，l cM=l%重組值去掉%的數(shù)值。,3轉(zhuǎn)座機(jī)制 (1) 類型 a、 復(fù)制型轉(zhuǎn)座（replicative transposition） b、 非復(fù)制型轉(zhuǎn)座（nonreplicative transposition） c、 保守轉(zhuǎn)座（conservative tranposition） 4轉(zhuǎn)座的共同中間體,復(fù)制型轉(zhuǎn)座模型: (1) 復(fù)制性轉(zhuǎn)座在轉(zhuǎn)座后原來的位置上保留原 有的Tn； (2) 在新位置上轉(zhuǎn)座子的兩端出現(xiàn)正向重復(fù)靶 序列； (3)轉(zhuǎn)座過程中出現(xiàn)共合體。,Tn10的轉(zhuǎn)座具有多項(xiàng)控制 1.“ 多拷貝抑制”（multicopy inhibition） （1）Pout 比 Pin強(qiáng)得多； (2) OUT RNA比IN RNA較為穩(wěn)定。 (3) OUT RNA的功能是作為一種反義RNA， 2. 順式優(yōu)先(Cis-Preference) 3、dam甲基化 減少轉(zhuǎn)座頻率 把轉(zhuǎn)座和復(fù)制叉的途徑連系起來。,（二） 真核生物的轉(zhuǎn)座因子,1、玉米中的控制因子 1938年Marcus Rhoades首次發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定突變等位基因 （unstable mutant allele），即一種回復(fù)突變率很高的等位基 因。不穩(wěn)定是取決于不連鎖的Dt基因的存在。 McClintock。19401950描述了大量的控制因子。 2、果蠅中的P因子 “ 雜種不育”（hybrid dysgenesis）。 P型（paternal contributing） M型（maternal contributing） M（）P（）后代可育， 反交 P（）M（）后代不育。,Corn kernel showing spot of colored aleurone produced by genetic trasposition involving the Ac-Ds system.,（三） 反轉(zhuǎn)錄病毒和反轉(zhuǎn)錄子,1、反轉(zhuǎn)錄病毒（retroviruses） 2、酵母的Ty因子（transponson yeast）,第四節(jié). 人類基因組和染色體作圖,Y染色體上基因數(shù)目很少，X染色體上的絕大多數(shù)基因都類似純合子，因此通過性連鎖遺傳分析，已將X染色體上許多基因確定了彼此間的相對位置和距離。 人類基因組：30億bp 70%單拷貝 30%重復(fù)序列 人類染色體: 22A+XY 人類基因組計(jì)劃（human genome project, HGP) 1991-2005 30億,1.家系分析法(pedigree method),2.外祖父法（grandfather method),3.體細(xì)胞雜交法-人鼠融合細(xì)胞,I號染色體和肽酶C，17號染色體和 TK,表： 雜種細(xì)胞系的染色體和TK活性 細(xì)胞系 人類染色體 TK活性 （1）