生物學(xué)-遺傳學(xué)第六章

第六章連鎖II——真核生物特殊的染色體制圖技術(shù)制圖函數(shù)(mappingfunction)以重組率為自變量，圖距為因變量所得到的函數(shù)在這里只需要重組率一個變量，并不需要考慮兩基因座之間是否存在雙或多交換為什么使用制圖函數(shù)？只有在兩個基因座距離較近時，才可以使用以RF表示的圖距在中等距離時開始出現(xiàn)雙交換，這時圖距與RF已不成線性關(guān)系距離更遠(yuǎn)時，兩基因座之間會出現(xiàn)多重交換，這種非線性關(guān)系變得更加明顯；呈現(xiàn)非連鎖狀態(tài) 在后2種情況下，需尋找一個或多個標(biāo)記（為發(fā)現(xiàn)雙或多交換而尋找的居間基因）。實(shí)際操作起來很困難Haldane制圖函數(shù)Haldane(霍爾丹)推導(dǎo)的重組率校正函數(shù)

RF=(1-e-2x)/2

x代表交換率，e是自然底數(shù) 公式表示重組率與圖距的關(guān)系 圖距的單位是1%交換率說明縱軸為重組率。橫軸為圖距，單位為μ=100x平均交換次數(shù)越多，基因座之間的距離越遠(yuǎn)從上圖的實(shí)線可以看出，不論染色體上的兩個基因座相距有多遠(yuǎn)，其RF值永不會大于50%。當(dāng)x→∞時e-x

→0，這時RF→50%從上圖的虛線可以看出，只有在μ值很小時的一個很小區(qū)間內(nèi)，圖距才與RF呈線性關(guān)系，斜率為1，重組率是加性的。這時的RF可直接用來作為圖距交換次數(shù)很多時（曲線較大區(qū)域），斜率小于1，重組率不再是加性的，RFac<RFab+RFbc。必須用制圖函數(shù)加以校正由RF=(1-e-2x)/2解出x，x=-ln(1-2RF)/2

由此得出：MD=-50ln(1–2RF)m.u.不管基因座之間的遠(yuǎn)近，該公式都是適用的RF=(1-e-2x)/2例已知RF=27.5%，問基因座之間的圖距是多少？

MD=-50ln(1-2RF)=-50ln0.45=40m.u.

兩基因座之間的距離是40m.u.，若以RF為圖距，則低估基因座之間的真實(shí)距離已知RF=4%，求圖距

MD=-50ln(1-0.08)=4.2m.u.四分子分析(tetradanalysis)四分子(tetrad)在真菌和單細(xì)胞藻類中，單一減數(shù)分裂的4個產(chǎn)物（子囊孢子）以特定的方式留在一起線性四分子(lineartetrad)：子囊孢子以線性方式排列的四分子無序四分子(unorderedtetrad)：子囊孢子無序排列的四分子四分子分析對四分子進(jìn)行遺傳學(xué)分析八分子(actad)減數(shù)分裂的四個產(chǎn)物又經(jīng)一次有絲分裂所生成的八個產(chǎn)物八分子是雙倍的四分子，對它的分析與對四分子的分析是一樣的粗糙鏈霉菌(Neurospora

crassa)是遺傳分析的好材料個體小，生長快，易于培養(yǎng)，數(shù)量多它的染色體結(jié)構(gòu)和功能類似于高等動植物，且能進(jìn)行有性生殖是單倍體，沒有顯隱性的問題，基因型直接在表現(xiàn)型上反映出來一次只分析一個減數(shù)分裂的產(chǎn)物，手續(xù)簡便。一般的二倍體生物的合子是父母本兩個不同減數(shù)分裂產(chǎn)生的孢子相互結(jié)合的產(chǎn)物，不易分析，測交的目的就是每次只研究一個減數(shù)分裂的產(chǎn)物，即配子的比例，但實(shí)驗(yàn)手續(xù)煩雜，而且有時還不易做到為線性四分子可以簡單明了地計算出分離比和重組率子囊中子囊孢子的對稱性可用以證明減數(shù)分裂是一個交互過程（reciprocalprocess）可以把著絲粒作為一個座位（locus）計算某一基因與著絲粒之間的重組率。這就是著絲粒作圖著絲粒制圖(centromeremapping)繪制基因座與著絲粒之間距離的連鎖圖制圖原理：著絲粒與基因座之間出現(xiàn)與不出現(xiàn)交換所產(chǎn)生的八分子，其等位基因的構(gòu)型不同，由此即可得出著絲粒與基因座間的重組率營養(yǎng)缺陷型從野外采集來的面包霉能在簡單的培養(yǎng)基上生長和繁殖，一般稱之為野生型或原養(yǎng)型（prototroph）在實(shí)驗(yàn)室中得到的突變型菌株，一定要在培養(yǎng)基中添加某一營養(yǎng)物質(zhì)才能生長，一般稱之為營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）一定要在培養(yǎng)基中添加賴氨酸才能生長，稱之為賴氨酸依賴型（lysinedependent）把野生型記作Lys＋或＋，賴氨酸缺陷型記作Lys－或－Lys＋成熟后子囊孢子是黑色的，Lys－是灰色的Lys＋與Lys－雜交所得子囊孢子，4個是黑色的(+)，4個是灰色的(-)8個子囊孢子可有六個不同的排列方式（子囊型）

非交換型

(1)＋＋＋＋———— (2)————＋＋＋＋

交換型

(3)＋＋——

＋＋——（(1)的2、3對交換）

(4)——＋＋——＋＋（(2)的2、3對交換）

(5)＋＋————

＋＋（(1)的2、4對交換）

(6)——＋＋＋＋——（(2)的2、4對交換）(1)和(2)是怎樣產(chǎn)生的呢？交換發(fā)生在著絲粒與lys+/lys－座位以外中期I時，帶有l(wèi)ys+的兩條染色體移向一極，帶有l(wèi)ys－的兩條染色體移向另一極。這樣，就lys+/lys－這一對基因而言，在第一次分裂時就分離了，稱為第一次分裂分離中期II時，著絲粒分裂，每一個染色單體相互分開，兩個lys+孢子排列在一起，兩個lys－孢子排列在一起再經(jīng)過一次有絲分裂，形成＋＋＋＋————或————＋＋＋＋兩種排列方式，著絲粒和基因lys+/lys－之間未發(fā)生過交換，所以稱為非交換型(3)~(6)的形成交換發(fā)生在著絲粒與基因lys+/lys－之間中期I時，分配到每一子核的兩條染色單體都是一個帶有l(wèi)ys+，一個帶有l(wèi)ys－，所以第一次分裂沒有出現(xiàn)分離現(xiàn)象中期II時，才發(fā)生分離，所以稱為第二次分裂分離再經(jīng)過一次有絲分裂形成4個孢子時，排列順序是＋＋——＋＋——或——＋＋——＋＋，這種情況是由于lys＋/lys－與著絲粒之間發(fā)生了一次交換造成的，所以(3)~(6)是交換型重組率在(3)~(6)的4種子囊型中，其實(shí)只有兩對孢子交換了位置，其余兩對孢子維持原位在(3)中，第二對與第三對交換了位置，第一對與第四對維持原位也就是說，每發(fā)生一次交換，一個子囊中有半數(shù)孢子發(fā)生重組。所以，著絲粒與基因間的重組率為：例前兩種為非交換型，其頻率幾近相等，因而A/a與著絲粒之間有(126+132)/300=86%無交換。其余的42個或14%為交換型，即A/a與著絲粒之間有14%的交換14%是減數(shù)分裂出現(xiàn)交換的細(xì)胞百分?jǐn)?shù)，而不是重組染色體百分?jǐn)?shù)重組百分?jǐn)?shù)是交換細(xì)胞百分?jǐn)?shù)的一半，因此圖距為：

MD=14/2=7m.u.無序四分子分析酵母子囊孢子的排列是無序的，不能用上述方法分析兩個基因a和b，以ab×++可得三種子囊型記??！這些子囊是無序的，雖然第一列可以看成兩基因座的非交換型，但實(shí)際上不是！孢子可以用任何序列寫出。這些子囊只是根據(jù)它們包含兩種基因型(ditype)，還是四種基因型(tetratype)，以及二型中有無親本組合而分為三類：親本二型，非親二型和四型連鎖基因座a和b間的關(guān)系無交換

(nocrossovers,NCO)一次單交換

(asinglecrossover,SCO)雙交換

(doublecrossover,DCO)三次或多次交換也可能出現(xiàn)，但是太少了，可以忽略NPD只存在于雙交換中，NPD的期望頻率是DCO/4，所以雙交換頻率為DCO=4NPD在雙交換中四型頻率T1=2NPD，在單交換中只有四型T2=SCO，四型總頻率為T=T1+T2=2NPD+SCO，所以SCO=T–2NPDNCO=1–(SCO+DCO)平均交換率是單交換率和雙交換率的加權(quán)平均數(shù)μ=SCO+2DCO=(T-2NPD)+2(4NPD)=T+6NPDMD=50μ=50(T+6NPD)例在ab×++雜交中，各類子囊的頻率為：56%PD，41%T和3%NPD。求基因座之間的圖距MD=50[0.41+(6×0.03)]=50×0.59=29.5m.u.重組率的計算因NPD子囊全都是重組孢子，T子囊一半是重組孢子，所以RF=T/2+NPD=0.205+0.03=0.235MD=23.5m.u.用RF估計圖距，低估了6m.u.。這是由于RF無法校正雙交換所致。只有在基因座距離較小時方可用RF作為圖距用制圖函數(shù)求圖距 把重組率代入制圖函數(shù)中，求出圖距

MD=-50ln(1-2RF) =-50×aln0.53=-50×0.635=31.74m.u.該結(jié)果大于29.5，原因是用制圖函數(shù)求圖距時，考慮了多重交換，使其結(jié)果向上偏離線性四分子分析和無序四分子分析結(jié)合使用無序四分子分析可精確度量基因座之間的距離線性四分子分析可做著絲粒制圖，也可忽略子囊孢子的排列順序，按無序四分子分析計算基因座之間的距離無序四分子分析計算基因座之間距離時，考慮三種可能