真菌類遺傳學分析

1、關于真菌類的遺傳學分析第一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Examples of such organisms include 脈孢菌Neurospora crassa - orange bread mold鏈孢霉，紅色面包霉酵母Saccharomyces cerevisiae - bakers yeast 衣滴蟲Chlamydomonas reinhardtii - single celled alga These organisms are haploid（單倍體） Have one copy of each gene（每一基因只有一份拷貝） Genotype and pheno

2、type are the same.（基因型和表現型相同）一、真菌類的生活史與四分子分析第二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月脈孢菌（ NeurosporaCrassa ）的生活史：無性世代（單倍體世代）： 菌絲體 分生孢子 菌絲體。有性世代（雙倍體世代）：一個交配型的分生孢子落在另一交配型原子囊殼受精絲上，從而進入原子囊（子實體），進行多次有絲分裂，形成多個單倍體核，這些單倍體核與子實體中的單倍體核融合，形成多個二倍體核，然后進入減數分裂，每個二倍體核形成4個單倍體核，再進行一次有絲分裂，形成8個核，最后形成為一個子囊中的8個子囊孢子。 所以，一個子囊中的8個子囊孢子是單一減數分裂的

3、產物。第三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月單倍體子囊孢子單倍體子囊孢子萌發(fā)萌發(fā)菌絲體菌絲體分生孢子細胞融合子囊子囊孢子脈孢菌（ Neurospora Crassa ）的生活史第四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月脈孢菌是遺傳分析的好材料：1 無性世代是單倍體，基因型可直接在表現型上反映出來。相當于測交。2 一次只分析一個減數分裂的產物。3 個體小，長得快，易于培養(yǎng)，一次雜交可產生大量后代，所以統(tǒng)計結果易于正確，檢出率10-8。4 進行有性生殖，染色體結構和功能類似于高等生物。 紅色面包霉在有性生殖過程中正(+)和負(-)兩個接合型

4、(n)通過接合受精，在子囊和子囊菌絲細胞中形成二倍體的合子(2n)。這個合子經過減數分裂產生四個單倍體的子囊孢子稱為四分孢子或四分子。 對四分子進行遺傳分析，稱為四分子分析。第六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月紅色面包霉的四分子再經過一次有絲分裂形成8個子囊孢子，由于紅色面包霉的子囊很狹小， 8個孢子按嚴格順序排列在單個子囊里,但8個子囊孢子在基因型和表型上仍可看作是4個。 -順序四分子（ordered tetrad） 非順序四分子分析：四分子沒有嚴格排列順序，如酵母菌。第七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月順序四分子分析（Ord

5、ered tetrad analysis) 鏈孢霉的子囊第九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Advantages of Ordered Tetrad Analysis著絲粒作圖（Allows the mapping of centromeres as genetic loci）檢驗染色單體的交換是否有干涉現象（ Allows us to examine the distribution of crossovers among the 4 chromatids and chromatid interference）四線或三線雙交換研究基因轉變（gene conversion) 第十張，

6、PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、著絲粒作圖（centromere mapping）把著絲粒作為一個座位（locus)，利用四分子分析法，測定基因與著絲粒間的距離。1、原理： 如果基因與著絲粒之間無交換：則該基因與著絲粒同步分離，基因分離發(fā)生的時期在減數分裂；第十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月基因與著絲粒之間沒有發(fā)生交換減數分裂 I減數分裂 II有絲分裂 First Division Segregant （M1）未交換類型第十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、著絲粒作圖（centromere mapping）把著絲粒作為一個座位（locus)，利用四分子分析

7、法，測定基因與著絲粒間的距離。1、原理： 如果基因與著絲粒之間無交換：則該基因與著絲粒同步分離，基因分離發(fā)生的時期在減數分裂； 如果基因與著絲粒之間發(fā)生交換：則該基因與著絲粒的分離不同步，基因分離發(fā)生的時期在減數分裂。第十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月減數分裂I減數分裂有絲分裂基因與著絲粒之間發(fā)生了交換每交換一次，只有1/2的孢子發(fā)生重組Second Division Segregant （M2）交換類型第十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月著絲粒作圖(圖示:減數分裂的第一次分離)細胞分裂時，著絲粒的趨向是完全隨機的。第十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月著絲

8、粒作圖（圖示：減數分裂的第二次分離）第十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月+ + + + + + + + first division segregation + + + + + + + + + + + + + + +second division segregation 鏡影鏡影鏡影第十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月+ + + + + + + + crossover交換發(fā)生在四線期的兩條染色單體之間每發(fā)生一次交換，只有1/2的孢子發(fā)生重組第十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月根據8個子囊孢子基因型的排列順序確定交換型和非交換型。例如：-正常野生型：能在紅色面

9、包霉基本培養(yǎng)基上生長，子囊孢子成熟后呈黑色。記作lys或-賴氨酸缺陷型：是一種突變型，不能自我合成賴氨酸，成熟較遲，呈灰色，易于鑒別。記作lys或。( lys mutants are unable to synthesize their own lysine. )二、著絲粒作圖（centromere mapping）第十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月lys(n)lys(n) lyslys(2n) 減數分裂子囊型 分裂類型M1M1M2M2M2M2子囊數105129951016粗糙鏈孢霉lyslys雜交子代子囊型第二十一張，PPT共六十

10、一頁，創(chuàng)作于2022年6月所以，著絲粒與有關基因間的重組值為：第二十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、鏈孢霉的連鎖與交換利用順序四分子分析，同樣可以進行兩個基因的連鎖作圖利用兩個不同交配型進行雜交： nic adenic（nicotinic acid）為煙 (菸)酸依賴型ade（adenine）為腺嘌呤依賴型。兩對基因的雜交實驗，可產生66種不同的子囊型，歸納為7種基本的的子囊型第二十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表6-5 鏈孢霉nic+ade的7種不同子囊型及相應的子囊數子囊型交換發(fā)生部位基因型次序分離時期子囊型分類實得子囊數 ade adenic nic M1M

11、1(PD)808 nic adenic adeM1M1(NPD)1 adenic nic adeM1M2(T)90 adenic ade nic M2M1(T)5adenicadenicadenicadenic第二十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月續(xù)表6-5 鏈孢霉nic+ade的7種不同子囊型及相應的子囊數子囊型交換發(fā)生部位基因型次序分離時期子囊型分類實得子囊數 adenic adenic M2M2(PD)90 nic ade nic adeM2M2(NPD)1 nic ade adenic M2M2(T)5adenicadenicadenic第二十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于

12、2022年6月1、分離發(fā)生的時期: 分別考慮每一對基因分離發(fā)生的時期（M1或M2），用于計算基因與著絲粒的圖距。2、子囊型分類：只考慮兩對基因間是否發(fā)生了重組，用于計算兩對基因間的重組值。三、鏈孢霉的連鎖與交換第二十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 親二型（PD，parental ditype），兩種基因型與親代相同。包括，。 非親二型（NPD，nonparental ditype），兩種基因型都和親代不一樣，都是重組型。包括，。 四型（T，tetratype）：四種基因型，兩種與親代相同，兩種與親代不同，有一半發(fā)生了重組。包括，。第二十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月

13、重組值的計算1、nic和著絲粒間的重組值子囊型四分子順序 ade adenic Nic nicadeNicade adenic Nicade adenicade nic adenic adenic nicade nicade nicade adenic 分離時期M1M1M1M1M1M2M2M1M2M2M2M2M2M2實得子囊數80819059015第二十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月重組值的計算2、ade和著絲粒間的重組值子囊型四分子順序 ade adenic Nic nicadeNicade adenic Nicade adenicade nic adenic adenic n

14、icade nicade nicade adenic 分離時期M1M1M1M1M1M2M2M1M2M2M2M2M2M2實得子囊數80819059015第二十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月adenic5.059.31)2)nic5.05ade9.3 3)nic5.05 ade9.3 第三十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Which is most likely arrrangement of the two loci?PD =808+90=898 NPD =1+1=2，親本型明顯大于重組型，說明這兩個基因不可能自由組合，而是連鎖的-排除1那么，兩個基因到底是位于著絲粒的兩

15、側（可能性#2）呢-異臂 還是位于一側（可能性#3）呢？ -同臂方法1：我們可以通過計算nic-ade間的重組值進行排定。第三十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月那么，我們如何來計算nic-ade間的重組值呢？NPD均是重組型T只有一半是重組型第三十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Conclude that possibility #3 is most likely！第三十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3)nic5.05ade9.3 5.2+5.05=10.259.3，WHY？第三十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月確定兩個基因與著絲粒相對位置的另

16、一種方法PD =808+90=898 NPD =1+1=2，親本型明顯大于重組型，說明這兩個基因不可能自由組合，而是連鎖的-排除1那么，兩個基因到底是位于著絲粒的兩側（可能性#2）呢-異臂 還是位于一側（可能性#3）呢？ -同臂方法2：我們把資料按另一種方式排列：第三十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表6-6 鏈孢霉的nicade的分離資料，按照分離時期來排列nic與著絲粒間有重組，而ade與著絲粒間無重組（ M2 M1 ）為5/1000ade與著絲粒間有重組，而nic與著絲粒間無重組（ M1 M2 ）為90/1000上述二者相差懸殊，比例為18 : 1RF（ nic centro

17、mere）5.05 RF（ ade centromere）=9.3 二者相差不大第三十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月說明： nic與著絲粒間的重組與ade與著絲粒間的重組不是相互獨立的。表6-6 鏈孢霉的nicade的分離資料，按照分離時期來排列nic與著絲粒間的重組總是伴隨著ade與著絲粒間的重組( 96/（96+5） Conclude that possibility #3 is most likely第三十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3)nic5.05ade9.3 5.2+5.05=10.259.3，WHY？第三十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月

18、造成這一結果的原因是計算著絲粒與ade之間的重組值時，著絲粒與ade之間發(fā)生的雙交換未被計入重組類型。adenic adenic ade nic 例如：子囊型中的兩線雙交換及其產物上圖中，計算著絲粒與ade間重組值時未計算這兩次單交換，因而使著絲粒與ade間重組值估計偏低。在7種基本子囊類型中，著絲粒與ade間發(fā)生了雙交換的還有、和等3種。第三十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月計算著絲粒與ade之間被低估的重組值 5.05%5.20%9.3%0.95% 要了解重組值究竟是怎樣被低估的，見P209 習題14被低估的重組值為：（202208372）/4000100%0.95%9.30.

19、9510.25第四十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月四、染色單體干擾（Chromatid Interference） 兩非姐妹染色單體間發(fā)生一個交換以后，可能會影響相同的兩非姐妹染色單體間發(fā)生第二次交換的概率，使第二個交換發(fā)生在任意兩非姊妹染色單體間不是隨機的，這種現象稱為染色單體干擾。與染色體干涉的區(qū)別： 染色體上一個位置上的一個交換對于鄰近位置上再次發(fā)生交換的影響稱為染色體干涉。如果一個交換的發(fā)生減少另一交換發(fā)生的概率則稱為正干涉，如果增加后者發(fā)生的概率稱為負干涉。第四十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月-二線雙交換 第個交換是固定的，第個交換是隨機的。那么 二線 :

20、三線 : 四線acac+b+b+ -四線雙交換 -三線雙交換 -三線雙交換:第四十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月如果這個比例發(fā)生了偏差，那說明雙交換的發(fā)生存在著干涉現象。 如果有染色單體干涉，正染色單體干涉則四線雙交換偏多，而二線雙交換減少，負染色單體干涉相反。 真菌類進行雙交換四分子分析結果表明，染色單體干涉現象很少發(fā)生或沒有一致的結果。 染色體干涉影響基因間交換的頻率。染色單體干涉影響基因間交換的方式。第四十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月非順序四分子分析（unordered tetrad analysis）酵母 Yeast: Saccharomyces cere

21、visiae單細胞藻類：衣滴蟲Chlamydomonas reinhardtii構巢曲霉非順序四分子分析：四分子沒有嚴格排列順序，無法進行著絲粒作圖，但可進行連鎖分析。其原理與順序四分子本質上并無區(qū)別，只是子囊類型無法分為7類，但可以分為3類，即PD、NPD和T，2個基因座位的重組率可用下式計算。第四十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月真菌類遺傳分析與果蠅連鎖分析的異同在脈孢菌中，8個子囊孢子按順序排列在子囊中，這使著絲粒作圖成為可能，而對于非順序四分子和高等動植物則不可能進行著絲粒作圖。統(tǒng)計對象不同，果蠅遺傳作圖統(tǒng)計的是測交后代的表型數，脈孢菌遺傳分析統(tǒng)計的是子囊類型及其數目。在順

22、序四分子的遺傳分析中，通過分析7種基本子囊類型的起源，可以對染色單體的干擾進行分析，這在果蠅的三點測交中是不可能的。第四十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 人類基因定位方法家系分析法 體細胞雜交定位法原位雜交定位法 DNA分析法第四十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月家系分析法(Pedigree Analysis)通過分析、統(tǒng)計家系中有關性狀的連鎖情況，計算重組率并進行基因定位的方法。 最常用的家系分析是性連鎖分析法，早在20世紀30年代，已通過家系分析法將人類的紅綠色盲、血友病A、G-6-PD等基因定位在X染色體上。第四十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6

23、月家系分析法(Pedigree Analysis)five modes of Mendelian inheritance： Autosomal dominant Autosomal recessive X-linked recessive X-linked dominant-rare Y-linked-very rare (hairy ears)第四十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月無中生有為隱性， 隱性伴性看女病， 父女都病是伴性；有中生無為顯性， 顯性伴性看男病， 母女都病是伴性。家系分析法(Pedigree Analysis)第四十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月

24、Congenital Generalized Hypertrichosis(先天性多毛癥) is an X-linked dominant trait.Affected fathers have all affected daughters and no affected sons. Affected females are more common than affected males. The trait is present in each generation or is lost.第五十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Congenital Generalized Hyper

25、trichosis(先天性多毛癥) is one medical syndrome that could have contributed to the werewolf myth. Scientists are interested in this atavistic syndrome as its understanding could shed light on how during our evolution we lost hair from parts of our body.第五十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月通過以上家系分析可以確定性狀的遺傳方式，但不能確定決定這

26、一性狀的基因在染色體上的確切位置。外祖父法：確定X染色體上基因間的相對距離。 根據雙重雜合體母親所生兒子中性狀的重組情況，可以估算重組率。 而母親X染色體上的基因組成，可以由外祖父的表型獲知。兩對連鎖基因時，雙重雜合體母親可能有兩種連鎖相： 相引相：AB/ab-順式相（cis phase）相斥相：Ab/aB-反式相（trans phase）例如：人類色盲（a）和蠶豆病基因（G-6-PD ）（g）第五十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(1). 若X染色體沒有重組交換： 無論母親順式還是反式，兒子中的X染色體只有兩種。第五十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(2). 若母親X染色體的兩個基因間發(fā)生了重組交換：第五十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月外祖父法根據外祖父的表型確定母親的雙雜合體的連鎖相（順式或反式）；然后判斷其兒子的各種表型中哪些屬于重組型，統(tǒng)計其重組體的比例，計算兩個基因之間的重組率，確定兩個基因之間的相對