連鎖分析與遺傳學作圖打印

第二章連鎖分析與染色體作圖

LinkageandChromosomeMapping第一節(jié)伴性遺傳第二節(jié)連鎖與交換第三節(jié)重組作圖第四節(jié)順序四分子分析1可編輯ppt第一節(jié)伴性遺傳

(sex-linkedinheritance)一、性染色體與常染色體

(sexchromosomesandautosomes)

與性別有關的一對形態(tài)、大小不同的同源染色體稱為性染色體(XY或ZW)，除性染色體之外的其他染色體稱為常染色體(A)2可編輯ppt

1.性染色體的形成——新萊昂假說

性染色體是由一對常染色體進化來的，是由同形性染色體部分易位到同源染色體上所至，所以Y染色體小于X染色體，而X染色體往往有重復的基因。3可編輯ppt2.性染色體決定性別

XY型性別決定：人類、哺乳類、兩棲類、魚類、昆蟲如人類：44A+XY

ZW型性別決定：鳥類、爬行類、鱗翅目昆蟲如家蠶：54A+ZW

XO型性別決定：直翅目昆蟲（蝗蟲,蟋蟀,蟑螂等）如蝗蟲：雌性22A+XX雄性22A+X

植物的性別決定：雌雄同株植物：無性染色體雌雄異株植物：XY型，如女婁菜4可編輯ppt二、伴性遺傳

Sex-linkedInheritance

摩爾根發(fā)現(xiàn)果蠅伴性遺傳

ThomasH.Morgan19105可編輯ppt6可編輯pptThereciprocalcrossgavedifferentresultswiththeoriginalcross.MorganhypothesizedthattherecessivewhitealleleofthefirstwhiteeyeflylocatedontheXchromosome.7可編輯ppt伴性遺傳的特點決定性狀的基因在性染色體上性狀的遺傳與性別有關正交與反交結果不同表現(xiàn)特殊的交叉遺傳和隔代遺傳現(xiàn)象

8可編輯pptColorblindnessHemophiliaA&B(血友病)G-6-PDdeficiencyHGPRT……X-LinkageinHuman9可編輯ppt三、限性遺傳與從性遺傳

Sex-limitedandsex-influencedinheritanceSex-limitedinheritance,theexpressionofaspecificphenotypeisabsolutelylimitedtoonesex.Sex-influencedinheritance,thesexofanindividualinfluencesthewayaphenotypeisexpressed.Inbothtypesofinheritance,autosomalgenesareresponsibleforthecontrastingphenotypes,buttheexpressionofthesegenesisdependentonthehormoneconstitutionoftheindividuals.10可編輯ppt四、劑量補償效應

(Dosagecompensationeffect)巴氏小體

barrbody11可編輯ppt劑量補償效應

兩條X染色體都有活性，但轉錄速率不同(果蠅)

雌性個體細胞中只有一條染色體有活性，另一條X染色體失活(高等哺乳動物，包括人類)12可編輯pptLyon假說(Lyonhypothesis)

巴氏小體是失活的染色體

失活是隨機的

失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期（16天，5000~6000細胞）

X染色體失活后，細胞繼續(xù)分裂形成的克隆中，該染色體都是失活的

生殖細胞形成時失活的X染色體可得到恢復13可編輯ppt

第二節(jié)連鎖與交換一、連鎖現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)14可編輯pptBateson-Punnet香豌豆雜交試驗

P: 紫花長花粉×紅花圓花粉↓

F1: 紫花長花粉↓

F2: 紫長紫圓紅長紅圓

4831390393133815可編輯pptChisquaretest——χ2測驗

O：observedE：expected

16可編輯ppt

紫長紫圓紅長紅圓observed48313903931338expected3910.51303.51303.5434.5df

＝統(tǒng)計的表型數(shù)－1

＝3查χ2表

17可編輯ppt18可編輯ppt顯著性標準P>0.05結果與理論數(shù)無顯著差異P<0.05結果與理論數(shù)有顯著差異P<0.01結果與理論數(shù)有極顯著差異

Χ2＝3371.58P<<0.01

說明實驗結果不符合自由組合定律19可編輯ppt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。這樣在形成配子的減數(shù)分裂時，B和V、b和v隨同它們所在的染色體一起分離，而不能獨立分配和自由組合。二、連鎖20可編輯ppt連鎖(linkage)：處于同一條染色體上的基因遺傳時較多地聯(lián)系在一起的現(xiàn)象稱為連鎖完全連鎖(Completelinkage)：基因完全連鎖，不能發(fā)生重組如上述第一種情況不完全連鎖(Incompletelinkage)：基因可以發(fā)生部分重組，但親本類型多于重組類型如上述第二種情況連鎖群（linkagegroup)：位于同一條染色體上的基因構成一個連鎖群21可編輯ppt三、交換(crossingovering)1.Crossingoverinvolvesaphysicalexchangebetweenchromatids22可編輯ppt2.連鎖交換定律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.重組類型的產生是由于配子形成時，同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生了局部交換的結果。

23可編輯pptY染色體很少發(fā)生交換24可編輯pptOutofAfrica——走出非洲

AfricanOriginofModernHumansinEastAsia:ATaleof12,000YChromosomes

Science2001Vol292(5519):1151

中美科學家的一項對東亞的163個人群(populations)的12,000多位男性的Y染色體標記的新研究，有力地證明了現(xiàn)代人(modernhumans)起源的"走出非洲"假說。這個理論認為，一個起源于非洲的現(xiàn)代人的人群出現(xiàn)在大約十萬年前，他們取代了全球的所有原始人(archaichumans)群體。YeuhaiKe和同事們分析了從伊朗到新幾內亞島的不同個人的染色體，來尋找三個特殊的Y染色體突變，這些突變都源于非洲人群中的一個更早的突變。他們采樣的所有12,127位男性都攜帶這三個突變中的一個。作者說，這些數(shù)據(jù)表明東亞的原始人群對該地區(qū)的現(xiàn)代人的起源沒有貢獻。25可編輯ppt3.影響交換的因素

溫度：射線和化學物質：放線菌D、絲裂霉素C

著絲粒使附近基因的交換值明顯降低性別：人類和許多哺乳動物例如小鼠，雌性交換值大于雄性霍爾丹定律：凡是較少發(fā)生交換的個體必定是異配性別個體。

26可編輯ppt5.Crossingoveroccursbetweenmitoticchromosomes4.雙交換27可編輯pptExchangesalsooccurbetweensisterchromatids

有絲分裂交換還可發(fā)生在姐妹染色單體，而不是非姐妹染色單體間，稱為姐妹染色單體交換（sisterchromaticlexchanges，SCEs），普遍存在于有絲分裂染色體中28可編輯ppt四、重組(recombination)重組是導致染色體上的基因重新組合的過程，包括有絲分裂重組（mitoticrecombination）和減數(shù)分裂重組（meioticrecombination）。前者僅為有絲分裂的1%左右，而后者是普遍的

※meioticrecombination※29可編輯ppt重組率（recombinationfrequency，RF）:

測交子代中出現(xiàn)的重組子數(shù)占總類型數(shù)的百分率。

30可編輯ppt重組率的測定

二倍體生物中，以雜種F1進行測交，根據(jù)測交后代表型比計算重組率

重組率的范圍：0-50%

兩基因間距離小，重組率小，連鎖強兩基因間距離大，重組率大，連鎖弱31可編輯ppt圖距（mapdistance）

表示兩個基因在染色體圖上距離的數(shù)量單位。

為紀念Morgan，以centimorgan（cM）表示，1cM為1%的重組值去掉%。32可編輯ppt交換率和重組率的關系

交換是遺傳物質間的互換，而重組主要是交換后形成的基因重新組合。兩個基因間沒有標記的距離越大，發(fā)生雙交換或其他偶數(shù)交換的機會越多，而這些偶數(shù)次交換是無法檢測到的，結果重組率＜交換率，交換率被低估，測得的圖距偏低。因此，只有緊密連鎖的基因間的重組值才是可靠的交換值，圖距才準確。兩個基因距離近時，重組率和圖距是等價的，超過這個距離，兩者之間的關系就不是線性，需要校正，校正公式很多，如Haldane的作圖函數(shù)。

33可編輯pptFurtherReading:

DidMendelEncounterLinkage?WhyDidn’tGregorMendelFindLinkage?Nature,Vol256,p20634可編輯ppt第三節(jié)

重組作圖一、兩點測交(two-pointtestcross)

以兩對基因為基本單位來計算重組頻率，求得基因間的距離從而進行定位

35可編輯ppt果蠅X染色體白眼（w）黃體（y）粗脈翅（bi）

wbi/++×wbi/Ybi-w:5.3%wy/++×wy/Yw-y:1.1%

(1)w—y—bi(2)y—w—bi

ybi/++×ybi/Yy-bi:5.5%

y—w—bi36可編輯ppt

兩點測交的缺點：手續(xù)繁瑣，需進行多次雜交、多次測定；測不出雙交換

但三點雜交所需的三雜合體不容易獲得，故也常采用兩點測交

37可編輯ppt二、三點測交（three-pointtestcross）定義：根據(jù)同一染色體上三個非等位基因間的交換行為測定它們之間排列順序的雜交試驗。1913年由Morgan的學生Sturtevant首創(chuàng)。一般用三雜合體與三隱性個體進行測交優(yōu)點：通過一次雜交和一次測交同時確定相關三個基因在染色體上的位置和順序；可測出雙交換值以果蠅Χ染色體上的三個基因，黃體（y）、白眼（w）和棘眼（ec）為例38可編輯pptecct+/++cv×ecctcv/Y

表型個體數(shù)目

ecct+2125++cv2207ec+cv273+ct+265ec++217+ctcv223+++5ecctcv3

合計5318計算ct-cv的重組值

RF(ct-cv)=(217+223+5+3)/5318=8.4%計算ec-cv的重組值

RF(cv-cv)=10.28%計算ec-ct的重組值

RF(ec-ct)=18.4%39可編輯ppteccvct3ec+ct+++5

+cv+

18.4%+2×(5+3)/5318=18.7%親本40可編輯ppt當三點測交出現(xiàn)8種表型時，數(shù)目最少的兩類一定是雙交換型，用雙交換型與親本型比較，位置發(fā)生改變的那個基因一定位于中間。當三點測交出現(xiàn)8種表型時，表明末端兩個基因之間必定有雙交換發(fā)生，因此其重組值需要用兩倍雙交換值作校正。若相距較近的3個基因的三點測交，往往不出現(xiàn)雙交換類型，測交后代只有6種表型，無需校正。41可編輯ppt三、干涉（Interference，I）與

并發(fā)系數(shù)(Coefficientofcoincidence，C)DCOexpected=0.1028×0.084=0.86%DCOobserved=(3+5)/5318=0.15%42可編輯ppt干涉(interference,I)：表示連鎖的非等位基因之間一個單交換發(fā)生后對鄰近位置上發(fā)生第二個單交換的影響程度。

正干涉(positiveinterference)：一個單交換的發(fā)生減少另一個單交換發(fā)生的概率，此時實際雙交換值<理論雙交換值(Positiveinterferenceismostoftenobservedineukaryoticsystems).

負干涉(negativeinterference)：一個單交換的發(fā)生增加另一個單交換發(fā)生的頻率。43可編輯ppt并發(fā)率（并發(fā)系數(shù),C）

一般用并發(fā)系數(shù)來表示干涉作用的大小,觀察到的雙交換率與預期的雙交換率的比值稱做并發(fā)系數(shù)并發(fā)率=0，完全正干涉，沒有雙交換并發(fā)率=1，無干涉0<并發(fā)率<1，正干涉并發(fā)率>1，負干涉44可編輯ppt第四節(jié)順序四分子分析

OrderedTetradAnalysis一、粗糙脈胞菌（Neurosporacrassa）

粗糙脈胞霉的生活史（ThelifecyclesofNeurosporacrassa）

順序四分子的形成

(Theformationoforderedtetrads)45可編輯ppt

粗糙脈胞菌是遺傳分析的好材料

Neurosporacrassaisgoodmaterialforgeneticanalysis子囊孢子是單倍體

一次只分析一個減數(shù)分裂的產物

體積小，易增殖，易于培養(yǎng)

進行有性生殖，染色體的結構和功能類似于高等動、植物

46可編輯ppt二、順序四分子分析

（OrderedTetradAnalysis）1.著絲粒作圖（centromeremapping)

利用四分子分析法，測定基因與著絲粒間的距離

第一次分裂分離(first-divisionsegregation，MI)

第二次分裂分離(second-divisionsegregation，MII)47可編輯pptlys＋

×lys－

●○＋＋－－１０５ＭI

－－＋＋１２９ＭI

＋－＋－９ＭII－＋－＋５ＭII＋－－＋１０ＭII

－＋＋－１６ＭII

Tetradgroup

Number

Segregationpattern

48可編輯ppt2.兩個連鎖基因作圖

（twolinkedgenesmapping）

nic＋×＋ade

nic:cannotgrowintheabsenceofnicotinicacid煙酸ade:cannotgrowintheabsenceofadenine腺嘌呤49可編輯pptPD(parentalditype)：親二型NPD(non-parentalditype):非親二型T(tetratype):

四型n＋×

＋a50可編輯ppt首先判斷n、a基因是自由組合的還是連鎖的

PD：foursporesareparentalNPD：fourrecombinantsporesT：twoparentalandtworecombinant◆PD=NPDtwog