第3章-連鎖及交換

1、第三章 連鎖和交換定律 1906年，年，貝特生貝特生（Bateson W.）和和貝拉特貝拉特（Punnett R. C.）在）在香豌豆香豌豆的二對性狀雜交試驗中的二對性狀雜交試驗中 首先首先發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)性狀連鎖遺傳現(xiàn)象。性狀連鎖遺傳現(xiàn)象。貝特生（貝特生（18611926）：）：英國生物學家，英國生物學家，曾經(jīng)重復過孟德爾的實驗曾經(jīng)重復過孟德爾的實驗第一節(jié)第一節(jié) 性狀的連鎖遺傳性狀的連鎖遺傳 一、連鎖遺傳現(xiàn)象一、連鎖遺傳現(xiàn)象例一：例一：1906年時年時Bateson和和Punnett用香豌豆的兩對相對性用香豌豆的兩對相對性狀作雜交試驗，狀作雜交試驗，以上結(jié)果表明以上結(jié)果表明F2： 同樣出現(xiàn)四種表現(xiàn)型

2、；同樣出現(xiàn)四種表現(xiàn)型； 不符合不符合9:3:3:1； 親本組合數(shù)偏多，重新組合數(shù)偏少（與理論數(shù)相比）。親本組合數(shù)偏多，重新組合數(shù)偏少（與理論數(shù)相比）。 例二：例二：花斑、短毛兔與全色、長毛兔雜交花斑、短毛兔與全色、長毛兔雜交 P 花斑、短毛花斑、短毛(EnEnLL) 全色、長毛全色、長毛(enenll) F1 花斑、短毛花斑、短毛(EnenLl) 花斑、短毛花斑、短毛(EnenLl) F2 44花斑、短毛花斑、短毛 6花斑、長毛花斑、長毛 6全色、短毛全色、短毛 44全色、長全色、長毛毛 (En_L_ ) (En_ll)(enenL_ ) (enenll)二、二、連鎖遺傳現(xiàn)象的解釋連鎖遺傳現(xiàn)象

3、的解釋為什么為什么F2不表現(xiàn)不表現(xiàn)9:3:3:1的表現(xiàn)型分離比例的表現(xiàn)型分離比例? 采用白眼、黃體雌蠅采用白眼、黃體雌蠅(wwyy)與野生型紅眼、灰體與野生型紅眼、灰體（W WWYY）雄蠅雜交。雄蠅雜交。 wwyyWY/Y WwYywy/Y 測交測交 測交后代：測交后代： WwYy Wwyy wwYy wwyyP: F1: 實際比：實際比：49.3%25.0%0.70%25.0%理論比：理論比：49.3%25.0%0.70%25.0% 純合白色卷羽雞與純合有色常羽雞相雜交，并以純合白色卷羽雞與純合有色常羽雞相雜交，并以其其F1與雙隱性親本進行測交。與雙隱性親本進行測交。 白色卷羽白色卷羽 II

4、FF 有色常羽有色常羽 iiff IF if 白色卷羽白色卷羽IiFf 有色常羽有色常羽iiff IF If iF if if PF1配子配子類型配子類型 IiFf = 白色卷羽白色卷羽15只，只，iiff = 有色常羽有色常羽12只，只， Iiff = 白色常羽白色常羽 4只，只，iiFf = 有色卷羽有色卷羽 2只。只。測交后代測交后代（測交） Morgan Morgan認為：由于控制果蠅的兩對等位基因認為：由于控制果蠅的兩對等位基因處于同一對染色體上。兩個決定野生型的基因處于同一對染色體上。兩個決定野生型的基因(WY)(WY)染色體上，兩個突變型的基因染色體上，兩個突變型的基因(wy)(

5、wy)在同源染色體在同源染色體另一條上，它們常連在一起遺傳。另一條上，它們常連在一起遺傳。 但是，也有少數(shù)比例的染色體上的基因之間但是，也有少數(shù)比例的染色體上的基因之間發(fā)生了相互交換，形成了兩種新的配子類型，所發(fā)生了相互交換，形成了兩種新的配子類型，所以測交后代出現(xiàn)四種類型，兩種重組型比例比親以測交后代出現(xiàn)四種類型，兩種重組型比例比親組型比例小得多。組型比例小得多。 上述現(xiàn)象表明：親本中原來連在一起的兩個不同性狀上述現(xiàn)象表明：親本中原來連在一起的兩個不同性狀(或兩個不同的基因或兩個不同的基因)在在F2中往往有連在一起遺傳的傾向，中往往有連在一起遺傳的傾向，這種現(xiàn)象就稱為這種現(xiàn)象就稱為連鎖連鎖（

6、linkage）遺傳現(xiàn)象遺傳現(xiàn)象。 自由組合與連鎖的差別：自由組合與連鎖的差別：自由組合自由組合連鎖連鎖不同源的染色體不同源的染色體 同源的染色體同源的染色體 染色體間重組染色體間重組 染色體內(nèi)重組染色體內(nèi)重組 受染色體對數(shù)的限制受染色體對數(shù)的限制 染色體本身長度的限制染色體本身長度的限制第二節(jié)第二節(jié) 交換的機理交換的機理 交換交換( (crossover)： 在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的非姊妹染在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的非姊妹染色單體之間的對應片段的互換，從而引起相應基色單體之間的對應片段的互換，從而引起相應基因間的互換與重組，又稱為互換。因間的互換與重組，又稱為互換。 一、互換的特性

7、一、互換的特性v某一染色體上基因座位是線性順序排列；某一染色體上基因座位是線性順序排列； v雜合子上某一基因座位的兩個等位基因在同源染色體上占據(jù)雜合子上某一基因座位的兩個等位基因在同源染色體上占據(jù)相應的位置；相應的位置； v互換包括兩條同源染色體中每一條的斷裂和某些部位的互換；互換包括兩條同源染色體中每一條的斷裂和某些部位的互換；v互換在減數(shù)分裂前期互換在減數(shù)分裂前期同源染色體聯(lián)會時出現(xiàn)；同源染色體聯(lián)會時出現(xiàn)；v具有連鎖基因重新組合的染色體的形成是由于兩個座位間的具有連鎖基因重新組合的染色體的形成是由于兩個座位間的地方出現(xiàn)交換的結(jié)果地方出現(xiàn)交換的結(jié)果；v兩個座位出現(xiàn)交換的概率隨著兩者距離延長而

8、增加。兩個座位出現(xiàn)交換的概率隨著兩者距離延長而增加。二、互換的細胞學證據(jù)二、互換的細胞學證據(jù) 在在減數(shù)分裂前期，配對的同源染色體中非姐妹染減數(shù)分裂前期，配對的同源染色體中非姐妹染色單體間出現(xiàn)交叉纏繞的現(xiàn)象色單體間出現(xiàn)交叉纏繞的現(xiàn)象-交叉交叉（chiasma）現(xiàn)）現(xiàn)象。交換導致同源染色體在雙線期分開時出現(xiàn)的。象。交換導致同源染色體在雙線期分開時出現(xiàn)的。核核 心：心：交換是交叉的結(jié)果，而不是交叉的原因。交換是交叉的結(jié)果，而不是交叉的原因。1、交叉型假說（、交叉型假說（chiasmatype hypothesis，Janssens 1909 )由圖可看出：由圖可看出：u交換是相等的；交換是相等的；u

9、交換發(fā)生在交換發(fā)生在第一次第一次減數(shù)分裂的雙線期減數(shù)分裂的雙線期 ，即非姐妹染色單體間；即非姐妹染色單體間；u在連鎖的基因間每在連鎖的基因間每發(fā)生一個交叉，只有發(fā)生一個交叉，只有一半的重組類型。一半的重組類型。PF1(復制)同源染色體聯(lián)會(偶線期)非姊妹染色單體交換(偶線期到雙線期)終變期 四分體 三、重組率三、重組率 重組率重組率（recombination frequency，RF):重組型配子重組型配子（互換型配子）數(shù)占總配子數(shù)的比例。即測交子代中（互換型配子）數(shù)占總配子數(shù)的比例。即測交子代中出現(xiàn)的重組類型的頻率，又稱為互換值。出現(xiàn)的重組類型的頻率，又稱為互換值。 重組率重組率（RF)=

10、 重組合配子重組合配子親組合配子親組合配子+重組合配子重組合配子0重組率重組率50%重組率的大小重組率的大小重組率為重組率為0時時基因連鎖緊密基因連鎖緊密無重組現(xiàn)象發(fā)生無重組現(xiàn)象發(fā)生完全連鎖完全連鎖重組率接近于重組率接近于50時時連鎖強度非常小連鎖強度非常小有可能屬于獨立有可能屬于獨立分配遺傳分配遺傳重組率的影響因素重組率的影響因素v兩個非等位的連鎖基因在染色體上的距離（最根本的決定因素）兩個非等位的連鎖基因在染色體上的距離（最根本的決定因素） v染色體干涉染色體干涉 v受生物性別、年齡和一些理化因素的影響受生物性別、年齡和一些理化因素的影響 四、完全連鎖和不完全連鎖四、完全連鎖和不完全連鎖

11、不完全連鎖的規(guī)律不完全連鎖的規(guī)律： 同種生物中，不同的連鎖性狀之間的重組率是不同的。同種生物中，不同的連鎖性狀之間的重組率是不同的。 同種生物，同一連鎖組中的性狀在條件相似的情況下重組同種生物，同一連鎖組中的性狀在條件相似的情況下重組率是一致的。率是一致的。五、相引相與相斥相五、相引相與相斥相 在連鎖中，有時兩個非等位的顯性基因在同一條染在連鎖中，有時兩個非等位的顯性基因在同一條染色體上，色體上，它它們相對的兩個非等位的隱性基因在它們的另們相對的兩個非等位的隱性基因在它們的另一條染色體上的連鎖形式。一條染色體上的連鎖形式。（AB/ab-AB位于同一染色位于同一染色體上，而體上，而ab位于其同源

12、染色體上）位于其同源染色體上）在連鎖中，有時一個顯性基因和一個非等位的隱性基在連鎖中，有時一個顯性基因和一個非等位的隱性基因位于同一染色體上，而它們相對應的隱性基因和顯性基因位于同一染色體上，而它們相對應的隱性基因和顯性基因位于另一條同源染色體上的連鎖形式。因位于另一條同源染色體上的連鎖形式。 （Ab/aB -Ab位位于同一染色體上，而于同一染色體上，而aB位于其同源染色體上）位于其同源染色體上） 六、互換的分子機制六、互換的分子機制 Holliday模型（模型（1964）：）： 內(nèi)切酶解開兩個親代內(nèi)切酶解開兩個親代DNA分子中每一條單鏈（裂解）分子中每一條單鏈（裂解） 被置換的片段與其配對段

13、互換，被置換的片段與其配對段互換，同源染色體完整的互補段作堿基配對同源染色體完整的互補段作堿基配對第三節(jié)第三節(jié) 基因定位和連鎖圖基因定位和連鎖圖一、基因定位一、基因定位 (gene location/localization) 重組率與重組率與遺傳距離的關(guān)系遺傳距離的關(guān)系1、兩點三次定位法、兩點三次定位法例以例以烏骨雞為例烏骨雞為例：羽毛顏色：羽毛顏色： 白色白色- I - I ； 有色有色- i - i 毛冠：毛冠： 毛冠毛冠- Cr- Cr； 非毛冠非毛冠- cr - cr 羽形：羽形： 卷羽卷羽- F ； 正常羽正常羽- f ICr/ICr icr/icr ICr/icr icr/icr

14、 重組率重組率=（14+16）/107+103+14+16*100% = 12.5%ICr/icr（107），），Icr/icr（14），），iCr/icr（16），），icr/icr（103）(1)(2) IF/IF if/if (3) CrF/CrF crf/crf CrF/crf crf/crf 重組率重組率 = 29.5%IF/if if/if重組率重組率 = 17%IF基因基因 17.0分摩分摩ICr基因基因 12.5分摩分摩CrF基因基因 29.5分摩分摩 ICrF12.517.029.52、三點一次定位法、三點一次定位法優(yōu)點：優(yōu)點： 一次三點實驗中得到的三個重組值是在同一基因型一

15、次三點實驗中得到的三個重組值是在同一基因型背景，同一環(huán)境條件下得到的；背景，同一環(huán)境條件下得到的； 通過三點一次測驗可以得到雙交換資料；通過三點一次測驗可以得到雙交換資料； 當三個基因位點中有兩個位點的距離相當當三個基因位點中有兩個位點的距離相當“接近接近”時，三點一次定位法比兩點三次定位法判斷三個基因時，三點一次定位法比兩點三次定位法判斷三個基因的順序準確。的順序準確。 局限性：局限性：三點一次測驗法不易得到三雜合體（三點一次測驗法不易得到三雜合體（trihybrid）。）。 常染色體上的基因定位常染色體上的基因定位 例如：烏骨雞的三個非等位基因例如：烏骨雞的三個非等位基因 P: : ICr

16、F/ICrF icrf/icrf F1: : ICrF/icrf icrf/icrf Fb1: : 白、白、 毛、卷毛、卷 ICrF/icrf 361 有色、非、正有色、非、正 icrf/icrf 332 白、白、 非、卷非、卷 IcrF/icrf 59 有色、毛、正有色、毛、正 iCrf/icrf 64 白、白、 毛、正毛、正 ICrf/icrf 85 有色、非、卷有色、非、卷 icrF/icrf 82 ICrF12.517.029.5ICrCrFIFICrF/icrf361icrf/icrf332IcrF/icrf 59iCrf/icrf64ICrf/icrf85 icrF/icrf82合

17、 計98312.50%29.50%17.00% 基因型 實際得數(shù)比例重組發(fā)生在17.00%12.50% 利用兩點測交或三點測交計算基因間的重組值，可以利用兩點測交或三點測交計算基因間的重組值，可以把許多基因按順序排列在染色體上，標出各個基因的相對把許多基因按順序排列在染色體上，標出各個基因的相對位置和基因間的距離，從而得到基因的位置和基因間的距離，從而得到基因的連鎖圖連鎖圖?；蚍Q為。或稱為遺遺傳學圖（傳學圖（genetic map)。二、連鎖圖二、連鎖圖（linkage map)三、人類的連鎖圖三、人類的連鎖圖 染色體畸變?nèi)旧w畸變 標志染色體標志染色體 體細胞雜交體細胞雜交 分子原位雜交分子原位雜交 四、連鎖群和染色體四、連鎖群和染色體 凡是位于一對同源染色體上的基因群，都稱為凡是位于一對同源染色體上的基因群，都稱為一個連鎖群一個連鎖群(linkage group)。連鎖群的數(shù)目連鎖群的數(shù)目=單倍體染色體數(shù)目單倍體染色體數(shù)目五、連鎖定律的理論和實踐意義五、連鎖定律的理論和實踐意義 理論意義理論意義： v連鎖定律不僅證明了一個染色體上可以有很多基因，而且證明了基連鎖定律不僅證明了一個染色體上可以有很多基因，而且證明了基因按照一定順序呈直線排列其上的更高級的結(jié)構(gòu)。因按照一定順序呈直線排列其上的更高級的結(jié)構(gòu)。v連鎖基因之間的交換和基因的自由組合，