染色體和連鎖群

染色體和連鎖群第1頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五基本知識(shí)遺傳的染色體假說(shuō)：Sutton在1903年根據(jù)基因的行為與染色體的行為的平行關(guān)系提出了遺傳的染色體假說(shuō)。遺傳的染色體學(xué)說(shuō)：Sutton提出的遺傳的染色體假說(shuō)由摩爾根的學(xué)生Bridges在1916年發(fā)現(xiàn)果蠅X染色體不分開(kāi)現(xiàn)象得到充分的證實(shí)。因此，基因在染色體上的假說(shuō)也就成了學(xué)說(shuō)。染色體與基因的關(guān)系：一條染色體上不只是一個(gè)基因，而是帶有很多基因，并且在染色體上是以直線方式排列的。第2頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五6.1基因連鎖的發(fā)現(xiàn)1906年,W.Bateson和R.C.Punnet研究了香豌豆兩對(duì)性狀的遺傳。一對(duì)是花的顏色,紫花對(duì)紅花為顯性，一對(duì)是花粉形狀，長(zhǎng)形對(duì)圓形為顯性。紫長(zhǎng)PPLL×紅圓ppll紫長(zhǎng)PpLl紫長(zhǎng)紫圓紅長(zhǎng)紅圓P_L_P_llppL_ppll觀察數(shù)284212155按孟德?tīng)柪碚摂?shù)215717124花色和花粉形狀分離比符合3:1，表明都是由單基因控制的，但不符合兩對(duì)因子的分離比9:3:3:1第3頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五Punnet認(rèn)為似乎兩對(duì)基因在雜交子代中的組合并不是隨機(jī)的，而是原來(lái)屬于同一親本的兩個(gè)基因更傾向于進(jìn)入同一配子，此叫做相引(coupling)，原來(lái)屬于不同親本的兩個(gè)基因之間在形成配子時(shí)相互排斥，稱為相斥(repulsion)。第4頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五紫圓PPll×紅長(zhǎng)ppLL紫長(zhǎng)PpLl紫長(zhǎng)紫圓紅長(zhǎng)紅圓P_L_P_llppL_ppll觀察數(shù)22695971按孟德?tīng)柪碚摂?shù)235.878.578.526.2結(jié)果和前次的相近，仍不符合孟德?tīng)柖桑H本組合比理論數(shù)多，重組組合比理論數(shù)少。第5頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五當(dāng)兩個(gè)非等位基因a和b處在一個(gè)染色體上，而在其同源染色體上帶有野生型A、B時(shí)，這些基因被稱為處于相引相(couplingphase)(AB/ab)；若每個(gè)同源染色體上各有一個(gè)突變基因和一個(gè)野生型基因，則稱為相斥相(repulsionphase)(Ab/aB)。第6頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五赫欽森(C.B.Hetchinson,)玉米測(cè)交試驗(yàn)籽粒顏色：有色(C)、無(wú)色（c）籽粒飽滿程度：飽滿(Sh)、凹陷(sh)相引相測(cè)交試驗(yàn)；相斥相測(cè)交試驗(yàn)。第7頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五測(cè)交：相引相第8頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五測(cè)交：相斥相第9頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五1910年，Morgan和Bridges用果蠅進(jìn)行了大量的雜交實(shí)驗(yàn)，提出了連鎖交換定律，被后人譽(yù)為遺傳的第三定律?！饧t長(zhǎng)

×♂紫殘

PPVVppvv紅長(zhǎng)PpVv×♂紫殘ppvv紅長(zhǎng)

紫殘紅殘紫長(zhǎng)PpVvppvvPpvvppVv13391195151154果蠅紅眼對(duì)紫眼為顯性，長(zhǎng)翅對(duì)殘翅為顯性第10頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五♀紅殘

×♂紫長(zhǎng)

PPvvppVV紅長(zhǎng)PpVv×♂紫殘ppvv紅長(zhǎng)

紫殘紅殘紫長(zhǎng)PpVvppvvPpvvppVv1571469651067結(jié)果同Bateson等一樣，都是親本組合多于理論數(shù)，重組組合少于理論數(shù)。第11頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五pvpvPPVVPpvPV配子PVpvF1兩對(duì)位于同一染色體上等位基因的簡(jiǎn)單遺傳第12頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五連鎖交換規(guī)律處在同一染色體的兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因遺傳時(shí)，聯(lián)合在一起的頻率大于重新組合的頻率。重組類型的產(chǎn)生是由于配子形成過(guò)程中，同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生了局部交換的結(jié)果。連鎖和交換的重組稱為染色體內(nèi)重組(intra-chromosomalrecombination)，因染色體自由組合而產(chǎn)生的重組稱為染色體間重組(inter-chromosomalrecombination)。第13頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五pvPVPVpvpPvV減數(shù)分裂中染色體的交換親代染色體減數(shù)分裂交換的染色體染色體交換第14頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五連鎖與交換的遺傳機(jī)理PF1同源染色體聯(lián)會(huì)(偶線期)非姊妹染色單體交換(雙線期)終變期第15頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五交叉與交換的關(guān)系1.區(qū)別：交叉指的是一種細(xì)胞學(xué)現(xiàn)象，在顯微鏡下可見(jiàn)。交換是一種遺傳學(xué)的概念，在顯微鏡下不能看到，只能通過(guò)子代的表型來(lái)推算它的發(fā)生與否。2.聯(lián)系：交叉是交換的結(jié)果（先交換后交叉）。第16頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五6.2基因重組與染色體交換的證實(shí)1931年,McClintock和她的女博士生B.Creighton以玉米為材料進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)，為染色體交換導(dǎo)致遺傳重組提供了第一個(gè)有力的證據(jù)。BarbaraMcclintock(1902-92)HarrietB.Creighton(1909-)第17頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五9號(hào)染色體，色素基因C有色對(duì)c無(wú)色，非糯Wx對(duì)糯wxcWxCwx紐結(jié)(knob)來(lái)自第8號(hào)染色體的附加片段減數(shù)分裂配子cWxcwxCwxCWx第18頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五×cWxCwxcWxcwxcWxcwxCwxCWxcWxcWxcWxcwxcwxcWxcwxcwxCWxcWxcwxCWxCwxcWxCwxcwxcWxcwx有色非糯第19頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五在B.Creighton和McClintock的結(jié)果發(fā)表沒(méi)幾周，C.Stern又發(fā)表了果蠅實(shí)驗(yàn)的證據(jù)。CurtStern(1902-81)第20頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五減數(shù)分裂配子c+C+Y染色體的易位片段缺失的片段cBC+CBcB果蠅X染色體，c為隱性突變，純合體為粉紅色，正常為紅色，B為顯性突變，表型為棒狀眼。第21頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五×c+c+C+cBc+C+CBcBc+C+C+c+CBCBc+c+c+c+cBcB第22頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五6.3交換和重組值染色體內(nèi)重組是交換的結(jié)果，但交換不一定導(dǎo)致重組。兩基因間發(fā)生奇數(shù)次交換才導(dǎo)致重組。不能進(jìn)行自由組合的基因群稱為連鎖群(linkagegroup)，排列在同一條染色體上及其同源染色體上的基因?qū)儆谕贿B鎖群。一個(gè)二倍體生物的連鎖群數(shù)應(yīng)和其染色體對(duì)數(shù)相等。在少數(shù)的生物中如雄果蠅和雌家蠶都不發(fā)生重組，稱為完全連鎖。1922年英國(guó)的J.B.S.Haldane提出，凡較少發(fā)生交換的個(gè)體必定是異配性別個(gè)體。第23頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五雄果蠅及雌蠶的連鎖基因一般不發(fā)生交換，為完全連鎖。第24頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五*********************************************************************************************************第25頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五摩爾根說(shuō)這是由于基因之間的交換（crossingover）產(chǎn)生的。這種連鎖，后來(lái)叫不完全連鎖不完全連鎖（non-complatelinkage)如果兩個(gè)位置間發(fā)生交換，就導(dǎo)致兩個(gè)連鎖基因的重組，即不完全連鎖。發(fā)生交換的所產(chǎn)生的配子中，親本組合和重組合各占50%。如F1性母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)有6%的發(fā)生有效交換，則有3%的重組配子。第26頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五第27頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五①.概念：交換值（重組值）:在測(cè)交實(shí)驗(yàn)中重組型配子占所有類型配子總數(shù)的百分?jǐn)?shù)。

重組值=一般用測(cè)交方法進(jìn)行重組值=

重組型配子數(shù)全部配子總數(shù)×100%測(cè)交后代重組型數(shù)測(cè)交后代總數(shù)100%×100%交換值第28頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五②.交換值的含義：(1)、交換值不可能大于50%。(2)、交換值的大小代表了連鎖基因的連鎖強(qiáng)度，反映了基因間在色體上的相對(duì)距離。0時(shí)？50%時(shí)？0-50%時(shí)？(3)、它反映了發(fā)生交換的細(xì)胞占細(xì)胞總數(shù)的百分率。③.連鎖與交換規(guī)律的實(shí)質(zhì)：連鎖基因在遺傳傳遞中共同行動(dòng)而表現(xiàn)出完全連鎖；又由于在形成配子中部分細(xì)胞的同源染色體之間發(fā)生了交換，所以產(chǎn)生了少量重組類型而表現(xiàn)出不完全連鎖。（連鎖基因在染色體上呈直線排列并在遺傳上表現(xiàn)出連鎖與交換現(xiàn)象。Morgan1911年的有一天，他說(shuō)，我突然理解到連鎖強(qiáng)度的變化與基因之間的距離的關(guān)系。討論：重組配子<50%當(dāng)全部孢母細(xì)胞發(fā)生交換，結(jié)果產(chǎn)生1/2親型配子，1/2重組型配子（等于獨(dú)立遺傳）第29頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五重組率測(cè)定玉米籽粒的糊粉層顏色基因C和飽滿度基因Sh是連鎖的。雜交親本為相引相時(shí)，有如下結(jié)果：有色飽滿×無(wú)色凹陷CSh/CShcsh/csh×無(wú)色凹陷csh/csh有色飽滿

有色凹陷無(wú)色飽滿無(wú)色凹陷CSh/cshCsh/cshcSh/cshcsh/csh40321491524035有色飽滿CSh/csh重組型重組率RF=301/8368=3.6%第30頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五基因間的距離越長(zhǎng)，發(fā)生交換的機(jī)會(huì)越多，因此交換值(crossing-overvalue)的大小可以用來(lái)表示基因間距離的長(zhǎng)短。但由于無(wú)法直接測(cè)定交換率，只有通過(guò)基因的重組率(recombinationfrequency)來(lái)估計(jì)交換頻率。重組頻率(RF)=重組型配子數(shù)目/(親組型配子數(shù)目+重組型配子數(shù)目)。單位是圖距單位m.u.(mapunit)或厘摩(centimorgan,cM)。有時(shí)雖發(fā)生了交換(如雙交換)，但沒(méi)有導(dǎo)致重組，因此，重組值并不完全等于交換值,而是重組值小于交換值。第31頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五在圖距10以內(nèi)曲線近似直線，重組率幾乎等于交換率，可直接看作是圖距。當(dāng)圖距大于10時(shí)，重組率總是小于交換率，不能直接被看作為圖距，必須加雙交換的值予以校正。重組率最大值不可能超過(guò)50%。Haldane圖譜函數(shù),示交換值和真實(shí)圖距的關(guān)系相應(yīng)的圖距單位（100x，x是交換率）觀察到的重組值RF(%)第32頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五6.4基因定位與染色體作圖6.4.1基因直線排列原理及相關(guān)概念基因定位(genemapping)：根據(jù)重組值確定不同基因在染色體上的相對(duì)位置和排列順序的過(guò)程。染色體圖(chromosomemap)：又稱基因連鎖圖(linkagemap)或遺傳圖(geneticmap)。依據(jù)基因之間的交換值(或重組值)，確定連鎖基因在染色體上的相對(duì)位置而繪制的一種簡(jiǎn)單線性示意圖。圖距(mapdistance)：1%重組值(交換值)去掉其百分率的數(shù)值定義為一個(gè)圖距單位(mapunit,mu)，后人為了紀(jì)念現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人Morgan，將圖距單位稱為厘摩(centimorgan,cM)，1cM=1%重組值去掉%的數(shù)值。第33頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五任何3個(gè)距離較近的a,b,c連鎖基因，若已分別測(cè)得a,b和b,c間的距離，那么a,c間的距離，就必然等于前二者距離的和或差。這就是摩爾根學(xué)生A.H.Sturtevant第一次提出的基因的直線排列原理。AlfredH.Sturtevant1891-1970第34頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五在果蠅X染色體上，除白眼(w)、黃體(y)基因外，還有隱性的粗脈翅(bi)基因，經(jīng)測(cè)交得知bi—w的交換值為5.3%(5.3cM)，w—y的距離為1.1cM，那么bi—y的距離究竟是多少？從理論上推測(cè)，這取決于w、y、bi這三個(gè)基因在X染色體上的排列順序，它們不外乎下列兩種方式:(1)w—y—bi或(2)y—w—bi。決定哪一種是合理的排列就必須測(cè)定bi—y的交換值。測(cè)交的結(jié)果為5.5%(5.5cM)。這樣經(jīng)過(guò)3次兩點(diǎn)測(cè)交(two-pointtestcross)，就可把第(2)種排列關(guān)系確定下來(lái)。第35頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)：通過(guò)三次親本間兩兩雜交，雜種F1與雙隱性親本測(cè)交，考察測(cè)交子代的類型與比例。例：玉米第9染色體上三對(duì)基因間連鎖分析：子粒顏色： 有色(C)對(duì)無(wú)色(c)為顯性；飽滿程度： 飽滿(SH)對(duì)凹陷(sh)為顯性；淀粉粒： 非糯性(Wx)對(duì)糯性(wx)為顯性.(1).(CCShSh×ccshsh)F1 × ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1× wxwxshsh(3).(wxwxCC×WxWxcc)F1 × wxwxcc第36頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的3個(gè)測(cè)交結(jié)果第37頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)：步驟(2/3)2.計(jì)算三對(duì)基因兩兩間的交換值

估計(jì)基因間的遺傳距離。第38頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)：步驟(3/3)3.根據(jù)基因間的遺傳距離確定基因間的排列次序并作連鎖遺傳圖譜。C-Sh:3.6 Wx-Sh:20 Wx-C:22 第39頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)：局限性1.工作量大，需要作三次雜交，三次測(cè)交；2.不能排除雙交換的影響，準(zhǔn)確性不夠高。當(dāng)兩基因位點(diǎn)間超過(guò)五個(gè)遺傳單位時(shí)，兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的準(zhǔn)確性就不夠高。第40頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五6.4.2三點(diǎn)測(cè)交(three-pointtestcross)與染色體作圖為了進(jìn)行基因定位，摩爾根和他的學(xué)生Sturtevant改進(jìn)了上述兩點(diǎn)測(cè)交，創(chuàng)造了三點(diǎn)測(cè)交方法，即將3個(gè)基因包括在同一次交配中。進(jìn)行這種測(cè)交，一次實(shí)驗(yàn)就等于3次兩點(diǎn)試驗(yàn)。已知在果蠅中棘眼(ec)、截翅(ct)和橫脈缺失(cv)這3個(gè)隱性突變基因都是X連鎖的。把棘眼、截翅個(gè)體與橫脈缺失個(gè)體交配,得到3個(gè)基因的雜合體ecct+/++cv(ec、ct、cv的排列不代表它們?cè)赬染色體的真實(shí)順序)，取其中3雜合體雌蠅再與3隱性體ecctcv/Y雄蠅測(cè)交，測(cè)交后代如下表。第41頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五序號(hào)表型實(shí)得數(shù)1ecct+2125親本型2++cv22073ec+cv273單交換I型4+ct+2655ec++217單交換II型6+ctcv2237+++5雙交換型8ecctcv3合計(jì)5318ecct+/++cv×ecctcv/Y測(cè)交后代數(shù)據(jù)第42頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五結(jié)果分析1、歸類2、確定正確的基因順序用雙交換型與親本類型相比較，發(fā)現(xiàn)改變了位置的那個(gè)基因一定是處于中央的位置，因?yàn)殡p交換的特點(diǎn)是旁側(cè)基因的相對(duì)位置不變，僅中間的基因發(fā)生變動(dòng)。于是可以斷定這3個(gè)基因正確排列順序是eccvct。親本型ecct+++cv雙交換型+++ecctcv第43頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五3、計(jì)算重組值，確定圖距(1)、計(jì)算ct—cv的重組值忽視表中第一列(ec/+)的存在，將它們放在括弧中，比較第二、三列：(ec)ct+2125非重組(+)+cv2207(ec)+cv273非重組(+)ct+265(ec)++217重組(+)ctcv223(+)++5重組(ec)ctcv3ct—cv間重組率=(217+223+5+3)/5318=0.0842=8.42%=8.42cM第44頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五3、計(jì)算重組值，確定圖距(2)、計(jì)算ec—cv的重組值忽視表中第二列(ct/+)的存在，將它們放在括弧中，比較第一、三列：ec(ct)+2125非重組+(+)cv2207ec(+)cv273重組+(ct)+265ec(+)+217非重組+(ct)cv223+(+)+5重組ec(ct)cv3ec—cv間重組率=(273+265+5+3)/5318=10.2%=10.27cM第45頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五3、計(jì)算重組值，確定圖距(3)、計(jì)算ec—ct的重組值忽視表中第三列(+/cv)的存在，將它們放在括弧中，比較第一、二列：ecct(+)2125非重組++(cv)2207ec+(cv)273重組+ct(+)265ec+(+)217重組+ct(cv)223++(+)5非重組ecct(cv)3ec—ct間重組率=(273+265+217+223)/5318=18.39%=18.39cM第46頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五4、繪染色體圖eccvct10.278.4218.3918.69在計(jì)算ec—cv和cv—ct的重組值時(shí)都利用了雙交換值，可是計(jì)算ec—ct時(shí)沒(méi)把它計(jì)在內(nèi)，因?yàn)樗鼈冮g雙交換的結(jié)果并不出現(xiàn)重組。所以ec—ct之間的實(shí)際雙交換值應(yīng)當(dāng)是重組值加2倍雙交換值。即18.39%+2×0.15%=18.69%。當(dāng)三點(diǎn)測(cè)交后代出現(xiàn)8種表型時(shí),表明有雙交換發(fā)生,此時(shí)需用2倍雙交換值來(lái)作校正。若3個(gè)基因相距較近，往往不出現(xiàn)雙交換類型,后代只有6種表型,無(wú)需校正。第47頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五5、資料整理表型實(shí)得數(shù)比例重組發(fā)生在ec—cvcv—ctec—ctec+ct212581.5%+cv+2207eccv+27310.1%++ct265ec++2178.3%+cvct223+++50.1%eccvct3總計(jì)5318110.2%8.4%18.4%第48頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五親本的基因型為：ec+ctec+ct+cv+×ec+ct+cv+×eccvct第49頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五第50頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五0.01.030.733.757.6ywvmrSturtevant在1913年繪制的第一張基因連鎖圖(果蠅X染色體)(括號(hào)內(nèi)為現(xiàn)在較為精確的數(shù)據(jù))y:黃體w:白眼v:辰砂眼m:小翅r:斜截翅(1.5)(33.0)(36.1)(54.5)第51頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)32分，星期五染色體作圖每個(gè)基因的位置是用從一組連鎖基因的一端算起的圖距來(lái)表示。一般以最左端的基因位置為0，其他基因的位置通過(guò)它與最鄰近的基因間的重組率之和來(lái)確定。隨著研究的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)有新的基因在更左