Chapter5四分子分析及重組機(jī)制

Chapter6

四分子分析及重組機(jī)制

Section1粗糙鏈孢霉（Neurosporacrassa）的生活史與四分子分析無性世代:菌絲體→分生孢子→菌絲體.一、粗糙鏈孢霉（Neurosporacrassa）的生活史有性世代鏈孢霉的孢子形成鏈孢霉子囊個(gè)體小，長(zhǎng)得快，易于培養(yǎng)有性生殖無性世代是單倍體，顯隱性基因可直接表達(dá),相當(dāng)于測(cè)交。一次可分析一個(gè)減數(shù)分裂的產(chǎn)物:8個(gè)子囊孢子中，兩個(gè)相鄰者的基因型一致。減數(shù)分裂的4個(gè)產(chǎn)物，呈現(xiàn)有規(guī)律的排列。可進(jìn)行著絲粒作圖特點(diǎn):四分子：?jiǎn)渭?xì)胞的真核生物的子囊中，減數(shù)分裂的4個(gè)產(chǎn)物保留在一起稱四分子四分子分析：對(duì)四分子進(jìn)行遺傳學(xué)分析二、鏈孢霉四分子分析Aa第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂合子順序四分子（orderedtetrads）：一個(gè)子囊中的四個(gè)產(chǎn)物嚴(yán)格按減數(shù)分裂順序以直線方式排列在子囊中。減數(shù)分裂后又進(jìn)行了一次有絲分裂，成為八個(gè)孢子，但在基因型和表型上仍可看作是四個(gè)。一、順序四分子分析的優(yōu)點(diǎn)可以進(jìn)行著絲粒作圖（centromeremapping）子囊中子囊孢子的對(duì)稱性，證明減數(shù)分裂是一個(gè)交互過程可以檢驗(yàn)染色單體的交換是否有干涉現(xiàn)象，還可利用它進(jìn)行基因轉(zhuǎn)變的研究證明雙交換不僅可以包括4線中的2線，而且可以包括3線或4線

Section2順序四分子分析

利用四分子分析法，把著絲粒作為一個(gè)座位，來計(jì)算某一基因與著絲粒之間的距離，并根據(jù)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行基因在染色體上的位置制圖。

二、著絲粒作圖（centromeremapping）M1模式：在一對(duì)非姊妹染色單體間沒有發(fā)生著絲粒和某雜合基因座交換的減數(shù)分裂MII模式：在一對(duì)非姊妹染色單體間發(fā)生了著絲粒和某雜合基因座交換的減數(shù)分裂M1模式：基因座與著絲粒之間沒有發(fā)生交換，基因與著絲粒同步分離（等位基因分離發(fā)生在減數(shù)分裂I期）MII模式：基因座與著絲粒之間發(fā)生了交換，基因與著絲粒的分離不同步（等位基因分離發(fā)生在減數(shù)分裂II）。如果兩個(gè)基因的分離發(fā)生在減數(shù)分裂I，則基因與著絲粒之間未發(fā)生重組;如果兩個(gè)基因的分離發(fā)生在減數(shù)分裂II，則說明基因與著絲粒之間發(fā)生了重組。鑒別是第一次或第二次減數(shù)分裂的分離，可根據(jù)8個(gè)子囊孢子基因型的排列順序。上述模式的逆命題同樣成立，即：（1）發(fā)生在1-3之間的交換，四分子的排列方式為a++aaAaAaaAAAAaa（2）發(fā)生在2-3之間的交換，四分子的排列方式為+a+aaaAaAaaAAAAaAa（4）發(fā)生在2-4之間的交換，四分子的排列方式為+aa+aAAAaaaAAaAa（3）發(fā)生在1-4之間的交換，四分子的排列方式為a+a+aAaaaaAAAaAA基因與著絲粒之間的圖距計(jì)算:

著絲粒與有關(guān)基因的重組率＝

重組型子囊數(shù)

總子囊數(shù)100%××＝M2×1/2M1+M2100%即使重組型子囊中，也只有一半是重組的孢子。重組率=——————×—×100%21重組型子囊數(shù)總子囊數(shù)=—————×—×100%21M2M1+M2三、兩個(gè)連鎖基因作圖利用兩個(gè)不同交配型進(jìn)行雜交nic＋

×＋adenic（nicotinicacid）為煙酸依賴型ade（adenine）腺嘌呤依賴型。兩對(duì)基因雜交，可產(chǎn)生6×6種不同的子囊型歸納為7種基本的的子囊型鏈孢霉nic+×+ade的7種不同子囊型及相應(yīng)的子囊數(shù)子囊型交換發(fā)生部位交換類型基因型次序分離時(shí)期重組實(shí)得子囊數(shù)(1)(PD)

無交換＋ade＋adenic＋nic＋M1M10%808(2)(NPD)

1-4,2-3四線雙交換＋

＋＋

＋nic

adenic

adeM1M1100%1(3)(T)

1-4單交換＋

＋＋

adenic

＋nic

adeM1M250%90(4)(T)

2-3二線雙交換＋adenic

ade＋

＋nic＋M2M150%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenic22鏈孢霉nic+×+ade的7種不同子囊型及相應(yīng)的子囊數(shù)子囊型交換發(fā)生部位交換類型基因型次序分離時(shí)期重組實(shí)得子囊數(shù)(5)(PD)

2-3單交換＋adenic＋＋

adenic

＋M2M20%90(6)(NPD)

1-4,2-3四線多交換＋

＋nic

ade＋

＋nic

adeM2M2100%1(7)(T)

1-3,2-3三線雙交換＋

＋nic

ade＋adenic＋M2M250%5＋＋adenic＋＋adenic＋＋adenic23子囊型分類（四分子分類）如不考慮孢子排列，只考慮兩對(duì)基因間是否發(fā)生了重組（性狀組合），用于計(jì)算兩對(duì)基因間的重組值。親二型（PD，parentalditype），2種基因型與親代相同。包括(1)，(5)。非親二型（NPD，non－parentalditype），2種基因型都和親代不一樣，都是重組型。包括(2)，(6)。四型（T，tetratype）：4種基因型，2種與親代相同，2種與親代不同，有一半發(fā)生了重組。包括(3),(4),(7)。25①若n與a是自由組合，則NPD=PD②若為連鎖,則NPD<PD1、判斷是否連鎖實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

PD=808+90=898NPD=1+1=2NPD<<PDn與a是連鎖

分別考慮每一對(duì)基因分離發(fā)生的時(shí)期（M1或M2），用于計(jì)算基因與著絲粒的圖距。100%×=M2×1/2總子囊數(shù)RF(·-n)×=（5+90+1+5）×1/21000100%

=5.05%2、分別計(jì)算著絲粒與兩個(gè)基因之間的重組率RF(·-a)=M2×1/2總子囊數(shù)×100%

=9.3%=（90+90+1+5）×1/21000×100%nana則著絲粒、n、a在染色體上的排列方式為：a、n兩個(gè)單獨(dú)發(fā)生交換之比為90/1000∶5/1000=18，而RF比值為9.3/5.05=1.84

，18遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.84，所以兩基因不可能位于著絲粒異側(cè)。3、判定兩基因在染色體的同臂還是異臂？同側(cè)√100%×=1/2×T+NPDT+PD+NPDRF(n-a)×=1/2(90+5+5)＋（1+1)1000100%n與a之間的重組率

=5.2%10.255.205.050nicade雙交換的存在低估了ade與著絲粒之間的距離非順序四分子：一個(gè)子囊中的四個(gè)產(chǎn)物排列是雜亂無章的例如：釀酒酵母Section3

非順序四分子的遺傳分析酵母（baker’syeast）以釀酒酵母為例：AB×ab

（1）若AB不連瑣，則有以下情況AaBb×ABABababNPD型PD型=NPD型時(shí)，AB為不連鎖

BbaA×AbAbaBaB

PD型(2)若AB連瑣，則在減數(shù)分裂中發(fā)生非交換、單交換、雙交換非交換NCO（non-crossover），單交換SCO（singlecrossover），雙交換DCO（doublecrossover）因此非順序四分子只有三種子囊類型

PD型、NPD型、T型如果：PD型>>NPD則說明兩基因連鎖×=1/2×T+NPDT+PD+NPD100%RF(A-B)PD：140NPD：12T：48

×=1/2×48+12200100%RF(A-B)=18%例如：ab×++的子囊類型及數(shù)量分別為圖距=50x（T+6NPD）27%;35cM圖距=50x（T+6NPD）練習(xí)：一需要腺嘌呤（ad）和色氨酸才能生長(zhǎng)的脈孢霉品系與一野生品系雜交，產(chǎn)生下列四分子：首先，雜交親本為adtry×++，整理如下：其次，PD>>NPD，判斷兩基因連鎖;計(jì)算基因與著絲粒及兩基因間距離：判斷兩基因位于著絲粒同臂還是異臂？根據(jù)題目，兩基因在MII分離情況時(shí)，PD=8>NPD=1，說明ad和try位于染色體同臂。重要：判斷基因位置ab×++順序四分子分析，數(shù)據(jù)如下：PDTTNPDTPDMitchell鏈孢霉的雜交試驗(yàn)吡哆醇缺陷型

Pdxp：對(duì)PH敏感Pdx：對(duì)PH不敏感Section4基因轉(zhuǎn)變一、異常分離與基因轉(zhuǎn)變

這兩突變位點(diǎn)非常接近，有跡象表明，它們可能屬于同一順反子。pdxpdxp++pdxpdxp++pdxpdxp++pdxppdxpdxp+++理論上的配子實(shí)際配子pdx++pdx+++pdxp+pdx×二、基因轉(zhuǎn)變的類型以糞生糞殼菌為例野生型黑色孢子g+×突變型灰色孢子g-

染色單體轉(zhuǎn)變：減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物中，有一個(gè)產(chǎn)發(fā)生了基因轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)2:6/6:2正常型+g+4:4gg+ggg+++6:22:6半染色單體轉(zhuǎn)變：減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物中，有一個(gè)產(chǎn)物的一半或兩個(gè)產(chǎn)物的各一半出現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)5:3或3:1:1:3.g+++3:1:1:3/gg/5:3g+++/gg+g-染色單體轉(zhuǎn)變半染色單體轉(zhuǎn)變一、遺傳重組的類型1、同源重組（homologousrecombination）:2、位點(diǎn)專一性重組（site-specificrecombination）3、異常重組Section5

遺傳重組適用于原核類真核類可解釋同源重組基因轉(zhuǎn)變二、同源重組的Holliday模型1964年美國(guó)學(xué)者RobinHolliday提出5’3’3’5’ABCDEFGHHolliday結(jié)構(gòu)GCATTCGTAAg+

g-ACATTT

GTAAg+g-GCAT2DNA分子解釋基因轉(zhuǎn)變假設(shè)g+xg-雜交親本只有一對(duì)堿基之差:內(nèi)切酶切開單鏈ATGC單鏈交換AGCTAGCT連接分支遷移GCATg+

g-AGCTTAGC旋轉(zhuǎn)180˙TAGC左右切上下切上、下左、右GACTGACT..GATC.GATCG（+）A（g）TAGCAG丟失不配對(duì)堿基的兩種修復(fù)校正方式修復(fù)過程核酸外切酶切除不配對(duì)堿基DNA多聚酶填補(bǔ)DNA連接酶連接野生型（+）突變型（g）CAGGCTATTCGCGAAT+/++/+g/gg/gCGCGGCAT+/++/++/+g/g兩個(gè)雜種分子都校正到+或g時(shí)6:2或2:6正常校正

4:4染色單體轉(zhuǎn)變CTCGGCAT+/++/++/gg/gCAGGCTAT+/++/g+/gg/g均未校正3:1:1:3一個(gè)校正為+，或?yàn)間5:3或3:5半染色單體轉(zhuǎn)變A.B.C.D.

基因轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)是異源雙鏈DNA錯(cuò)配核苷酸對(duì)在修復(fù)較正過程中發(fā)生的一個(gè)基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换颥F(xiàn)象。Section6異常重組—轉(zhuǎn)座遺傳因子

染色體DNA上某些序列可以移動(dòng)到基因組的其他位置上去——轉(zhuǎn)座元件或轉(zhuǎn)座子.一、轉(zhuǎn)座元件的發(fā)現(xiàn)

20世紀(jì)70年代夏皮羅(Shapiro)用E.coli乳糖操縱子突變株進(jìn)行雜交分析后，才確認(rèn)轉(zhuǎn)座子的存在。

1932年，美國(guó)學(xué)者BarbaraMcClintock發(fā)現(xiàn)玉米籽粒色素斑點(diǎn)的不穩(wěn)定遺傳行為。1951年首次提出在染色體上移動(dòng)的“控制元件”或“控制因子”（controllingelement）的概念。后來就把具有類似結(jié)構(gòu)和功能的元件稱為轉(zhuǎn)座因子，也曾稱為跳躍基因。PgalTgalEgalK半乳糖差向異構(gòu)酶半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶半乳糖操縱子密度梯度離心實(shí)驗(yàn)，證實(shí)突變的DNA中確實(shí)有插入片段。稱之為IS1（insertionsequence1）突變gal野生型galIS1分子雜交實(shí)驗(yàn)：含有IS2的半乳糖操縱子與野生型DNA雜交：二、原核生物的轉(zhuǎn)座子1、插入序列(IS，insertionsequence)

最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座元件，是細(xì)菌染色體和質(zhì)粒的正常組成成分，有很