第5章真菌類染色體作圖

1、第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖2無序四分子分析（unordered tetrad analysis）第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖3以釀酒酵母為例，研究以釀酒酵母為例，研究A、B基因是否連鎖？基因是否連鎖？如連鎖，圖距多少？如連鎖，圖距多少？每一個子囊每一個子囊中的中的8個子個子囊孢子的排囊孢子的排列是雜亂無列是雜亂無序的。序的。 第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖4名 詞是雙倍的四分子，對它的分析與對四分子的分析是一樣的。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖5a b ab 第第5 5章真菌類染

2、色體作圖章真菌類染色體作圖6孢孢子子a ba +a ba ba +a + + b+ b+ + b+ +親本二型親本二型非親二型非親二型四型四型(parental ditype)(nonparental ditype)(tetratype)PDNPDT第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖7 對于連鎖的兩個基因座a和b，它們之間可能存在以下三種情況（圖）： a、b 間無交換 (no crossovers, NCO)。 一次單交換 (a single crossover, SCO)。 存在雙交換 (double crossover, DCO)。1. 當(dāng)然，三次或多次交換也可能出現(xiàn)，但是太少

3、了，可以忽略。 第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖8第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖9parental ditype(PD)(4 parentals)tetratype(T)(2 parentals, 2recombinants)PD(4 parentals)T(2 parentals, 2recombinants)T(2 parentals, 2recombinants)Nonparental ditype(NPD)(4recombinants)a ba b+ + +a ba b+ + +a ba + b+ +a ba + b+ +a ba + b+ +a +a +

4、 b+ ba) No crossoversc) Double crossover (2-strand) b) Single crossoverd) Double crossover (3-strand)e) Double crossover (4-strand)第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖10To P16NPD的期的期望頻率是望頻率是DCO/4雙交換雙交換頻率為頻率為 DCO = 4NPD四型總頻率為四型總頻率為T=SCO+2NPD，所以，所以SCO = T 2NPDNCO = 1 (SCO+DCO) 從上圖可以求出在a、b基因座之間的單交換和雙交換數(shù)。1、NPD只存在于雙交

5、換中，NPD的期望頻率是DCO/4，所以雙交換頻率為 DCO = 4NPD2、在雙交換中四型頻率 = 2NPD，在單交換 中 只 有 四 型 ， 四 型 總 頻 率 為SCO+2NPD，所以 SCO = T 2NPD第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖11Back P103、不發(fā)生交換的頻率NCO = 1 (SCO+DCO)4、平均交換率m是單交換率加上2倍雙交換率（每個雙交換含2個單交換） m = SCO + 2DCO = (T-2NPD) + 2(4NPD) = T + 6NPD5、把m轉(zhuǎn)換成圖距MD MD = 50 m = 50 (T+6NPD) 第第5 5章真菌類染色體作圖章

6、真菌類染色體作圖12 例 在a b + +雜交中，各類子囊的頻率為： 56% PD，41%T和3%NPD。 求基因座之間的圖距。 MD= 50 (T + 6NPD) = 50 0.41 + (6 0.03) = 29.5 m.u.第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖13距離較小時方可用RF作為圖距。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖14Back P11第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖15染色體交換與四分子類型的關(guān)系第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖16基因連鎖基因連鎖基因不連鎖基因不連鎖交換類型交換類型四分子類型四分子類型和著絲粒之間和著絲粒之間

7、的交換的交換四分子類型四分子類型不交換不交換PD 兩個染色體均兩個染色體均不發(fā)生交換不發(fā)生交換1PD:1NPD單交換單交換T一個染色體發(fā)一個染色體發(fā)生交換生交換T雙交換雙交換1PD:2T:1NPD二個染色體發(fā)二個染色體發(fā)生交換生交換1PD:2T:1NPD判斷依據(jù)：判斷依據(jù)：PDNPD判斷依據(jù)：判斷依據(jù)：PD = NPD圖 基因不連鎖 PD = NPD第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖17aa+bb+aba+b+第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖18 例如：用粗糙鏈孢霉的兩個品系雜交： arg + + + pab thi arg(精氨酸): arginlne requir

8、ement pab(對氨基苯甲酸)：paraaminobenzoic acid requirement thi(硫胺素)：thiamine requirement 這一雜交產(chǎn)生9種四分子：第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖19第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖20 解：1、為了確定三個基因中每兩個之間的重組頻率，每兩個一組，按可能的組合成三組：arg-pab，arg-thi, pab-thi，然后分別對每一組確定和計算PD、NPD及T等四分子類型的數(shù)目。 例如第(3)類四分子， 就arg-pab來說屬于PD類型； 但就arg-thi來說，屬于T類型； 又如第(7)類四分

9、子，就arg-pab與pab-thi來說為T，而就arg-thi來說則為NPD。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖21 2、根據(jù)四分子類型的數(shù)目，求每兩個基因之間的重組頻率： 公式R（1/2T+NPD）/（T+NPD+PD）X 100 Ra r g - p a b= 1 / 2 ( 7 1 ) + 1 /191100=19.1% Ra r g - t h i= 1 / 2 ( 1 6 7 ) + 8 /191100=47.9% Rt h i - p a b= 1 / 2 ( 1 2 1 ) + 2 /191100=32.7%第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖22arg-

10、pab: 由上表資料算出的每兩個基因之間的PD、NPD及T三種四分子的數(shù)目第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖23arg-pabarg-thipab-thi PD1191668NPD182T71167121總數(shù)總數(shù)191191191重組頻率重組頻率19.147.932.7PDTPDTTTTPDNPD1454103263621(PD=14+103+2=119 T=54+2+6+3+6=71 NPD=1)191 arg-thi: thi-pab第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖24PDTTPDTTNPDNPDT145410326 3621(PD=14+2=16 T=54+10

11、3+6+3+1=167 NPD=6+2=8) 191PDPDTTTTTNPDT1454103263621(PD=14+54=68 T=103+2+6+3+6+1=121 NPD=2)191 3、確定基因排列順序：這里arg-thi重組值最高，這兩個基因應(yīng)相距最遠(yuǎn)，相對位置應(yīng)位于兩邊，而pab處于中間： argpabthi Rarg-pab=19.1 Rthi-pab =32.7 Rarg-thi =47.9 這是因為在arg-thi基因間有雙交換。最簡單的校正辦法是： 這三個基因的遺傳圖：第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖25第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖26 高等

12、生物和單倍體低等生物，均具有連鎖和交換現(xiàn)象。 紅色面包霉屬于子囊菌，屬真核生物。特點： 個體小、生長迅速、易于培養(yǎng)； 可進行無性生殖或有性生殖。無性世代是單倍體，染色體上各顯性或隱性基因均可從表現(xiàn)型上直接表現(xiàn)出來，便于觀察和分析。 一次只分析一個減數(shù)分裂產(chǎn)物，方法簡便。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖27l分生孢子(conidia)l交配型（mating type）l子囊果(perithecium)子實體l子囊(ascus)l子囊孢子(ascospore)第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖28第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖29AscusAscospor

13、e紅色面包霉的遺傳（n=7）. 有性生殖過程： +、- 接合型菌絲接合受精 子囊果的子囊菌絲細(xì)胞中形成二倍體合子（2n） 減數(shù)分裂 形成4個單倍的子囊孢子（四分孢子) 有絲分裂 形成8個子囊孢子、按嚴(yán)格順序直線排列在子囊內(nèi)。 （四分子分析：對四分孢子進行遺傳分析）. 通過四分子觀察，可直接觀察其分離比例，檢驗其有無連鎖。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖30第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖31 紅色面包霉(真菌類)的特點： 易于繁殖、培養(yǎng)、管理； 可直接觀察基因表現(xiàn)，無需測交； 可獲得、分析單次減數(shù)分裂的結(jié)果；等。 紅色面包霉減數(shù)分裂的特點：每次減數(shù)分裂結(jié)果(四個分生

14、孢子，或其有絲分裂產(chǎn)生的八個子囊孢子)都保存在一個子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直線排列直列四分子，直列八分子，具有嚴(yán)格的順序。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖32第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖33方法l以著絲點為位點，估算某一個基因與著絲粒的重組值，進行著絲粒作圖。l紅色面包霉賴氨酸缺陷型lys 遺傳：l基本培養(yǎng)基上正常生長的紅色面包霉菌株野生型 lys+ 或+ ，成熟后呈黑色；l由于基因突變而產(chǎn)生的一種不能合成賴氨酸 的菌株賴氨酸缺陷型lys- 或 ，其子囊孢子成熟后呈灰色。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖345.3.2 線性四分子分析與著絲粒

15、作圖 (6)- - + + + + - -第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖35 根據(jù)著絲粒與某雜合基因座之間是否發(fā)生交換，減數(shù)分裂中，等位基因 + 和 - 的分離有兩種模式。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖36第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖37第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖38某對雜合基因在減數(shù)分裂時，基因與著絲粒間未發(fā)生某對雜合基因在減數(shù)分裂時，基因與著絲粒間未發(fā)生交換，這對雜合等位基因在第一次減數(shù)分裂期間就彼交換，這對雜合等位基因在第一次減數(shù)分裂期間就彼此分離，稱為此分離，稱為。AAaaMIAAaanAAaaAAaanAAaa2n

16、M A A A A A M A M A A a a A a a a a a a a (a) 第一次分裂分離模式第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖39第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖40某對雜合基因在減數(shù)分裂時與著絲粒間發(fā)生了交換，某對雜合基因在減數(shù)分裂時與著絲粒間發(fā)生了交換，在第一次減數(shù)分裂時，等位基因沒有分離，而在第二在第一次減數(shù)分裂時，等位基因沒有分離，而在第二次減數(shù)分裂時彼此分離，稱為次減數(shù)分裂時彼此分離，稱為。MIIAAaa2nAaAanAaAanAaAaAaAanMIMI A A A A a A M M a a a A A a a A a A a a (b)

17、第二次分裂分離模式 第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖41二、線性四分子分析與著絲粒作圖第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖42Back P525.3.2 線性四分子分析與著絲粒作圖第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖43 利用四分子分析法，測定基因與著絲粒間的距離，即根據(jù)子囊孢子基因型的排列順序，計算基因與著絲粒的重組率，確定基因與著絲粒之間的距離和排列順序。 實驗說明：兩種鏈孢霉雜交： 野生型菌株(lys+，或十)，子囊孢子：黑色。 賴氨酸缺陷型(lys- 或)，子囊孢子：灰色。1/2100第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖44第第5 5章真菌類

18、染色體作圖章真菌類染色體作圖45 例例1：賴氨酸缺陷型：賴氨酸缺陷型(lys-) 野生型野生型(lys+)序號序號子囊類型子囊類型子囊數(shù)子囊數(shù) 分裂類型分裂類型 I 非交換型非交換型 II 交換型交換型1. RF= * *100% II (MI+MII) 9+5+10+16105+129+9+5+10+16=* *100% =7.3%=7.3cM第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖46lys+/-7.3cM 例2：有9個子囊對A基因為非交換型，有5個子囊對a基因為交換型： 著絲粒距離5/(5+9)1/2100 著絲粒作圖也可跟通常的基因作圖一起進行第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類

19、染色體作圖47第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖481、無序四分子分析可精確度量基因座之間的距離。2、線性四分子分析可作著絲粒制圖，也可忽略子囊孢子的排列順序，按無序四分子分析計算基因座之間的距離。3、當(dāng)按無序四分子分析計算基因座之間距離時，要考慮以下三種可能性：第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖49第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖504、在著絲粒制圖時，若基因座與著絲粒之間距離較大，也需要用平均交換次數(shù)m校正期間可能出現(xiàn)的雙交換或多交換。 第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖51 例1：粗糙脈孢菌有一雜交 nic + ade nic: 菸酸依賴

20、型 ade: 腺嘌呤依賴型 得到7種不同的基因子囊型和相應(yīng)的子囊數(shù)：第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖52表5-4 粗糙脈孢菌nic + ade雜交結(jié)果第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖531-4To P425-42-3第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖54圖5-6 3種四分子的形成第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖555-6 解：先計算基因與其著絲粒間的重組率： R-nic交換型子囊數(shù)/總子囊數(shù)1/2 100 第二次分裂分離子囊數(shù)/總子囊數(shù)1/2 100 M2/總子囊數(shù)1/2 100 （4）（5）（6）（7）/1000 1/2 100 (590

21、15)/1000 1/21005.05% R-adeM2/總子囊數(shù)1/2100 (3)(5)(6)(7)/1000 1/2100 90+90+1+5/10001/21009.30%第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖56連鎖基因的排列順序分析 算出上述兩個重組值后，還有三種可能性要考慮： （1）無連鎖，位于兩個不同的染色體上 （2）有連鎖，位于一個染色體的著絲粒的兩側(cè) （3）有連鎖，位于一個染色體的著絲粒的同側(cè)第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖57nicade5.059.30 由前表5-4已知PDNDP，說明這兩個基因是連鎖的，可以排除（1），這兩基因?qū)Σ豢赡茏杂山M合。

22、連鎖基因的同/異臂分析 可以有以下兩種方法：第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖58連鎖基因的同/異臂分析1利用連鎖基因n和a都處在M狀態(tài)下的PD和NPD四分子類型出現(xiàn)的頻率來判斷這兩個基因在同臂還是異臂上(圖5-7)。 如果n、a在異臂上， 當(dāng)n和a都處在M狀態(tài)下時，則PD與NPD都是由雙交換形成，且機會應(yīng)相等，因而PD與NPD的頻率相等。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖59表5-4 粗糙脈孢菌nic + ade雜交結(jié)果第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖601-4To P425-42-3圖5-7 連鎖基因的同/異臂分析第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染

23、色體作圖61二線雙交換二線雙交換單交換單交換四線雙交換四線雙交換四線三交換四線三交換901 表5-4的實驗數(shù)據(jù)顯示在中，同處MM的PD子囊數(shù)為90，在中，同處MM的NPD子囊數(shù)為1。顯然，PD多于NPD（圖5-7）。故n、a排列在異臂上的可能性不存在。 因此，我們可以判斷n、a在同臂。 第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖62表5-5 鏈孢霉的nic+ade的分離資料(按分離時期排列)2在n和a分別為M和M的情況下，對子囊數(shù)與RF(n)，RF(a)進行比較分析，得下表(表5-5)。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖63+/nic+/ade子囊數(shù)子囊數(shù)M1M1（808+1）

24、809M1M2（90）90M2M1（5）5M2M2（90+5+1）961000表5-4 粗糙脈孢菌nic + ade雜交結(jié)果第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖641-4To P425-42-3圖5-8 若 n、a異臂，則兩基因各自的M型子囊數(shù)也應(yīng)相差不到一倍第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖65+an905，n、a不可能異臂不可能異臂已知 RF(，RF(，兩者相差不到一倍，若n和a各自獨立地與著絲粒發(fā)生重組的話，則M的子囊數(shù)也應(yīng)相差不到一倍。但實際上，交換發(fā)生在著絲粒與a間，n是M，a是M的子囊有90個（表5-4中的）；交換發(fā)生在著絲粒與n間時，n是M，a是M的子囊只有5個（表5-4中的 ） 。905，兩者相差懸殊，與計算的重組值不相符合，所以，這兩個基因不可能獨自與著絲粒發(fā)生交換。即n、a同臂。第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖66圖5-9 當(dāng) n、a同臂時，著絲粒n之間的一個交換，也是著絲粒a之間的一個交換第第5 5章真菌類染色體作圖章真菌類染色體作圖67+an表5-4 粗糙脈孢菌nic + ade雜交結(jié)果第第5 5章真菌類染色體作圖章真