第04章连锁遗传和性连锁

1第4章连锁遗传和性连锁W.Bateson(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morganetal.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theoryofthegene)。2第5章连锁遗传和性连锁第一节连锁与交换第二节交换值及其测定第三节基因定位与连锁遗传图第四节真菌类的连锁与交换第五节连锁遗传规律的应用第六节性别决定与性连锁3第1节连锁与交换一、连锁遗传现象香豌豆(Lathyrusodoratus)两对相对性状杂交试验.花色:紫花(P)对红花(p)为显性；花粉粒形状：长花粉粒(L)对圆花粉粒(l)为显性。1.紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒.2.紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒.4组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒5组合二：紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒6连锁遗传现象◆杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。◆相引组(couplingphase)与相斥组(repulsionphase).描述亲本花色花粉粒形状两个显性性状连在一起遗传P1紫花(显)长花粉粒(显)两个隐性性状连在一起遗传P2红花(隐)圆花粉粒(隐)一个显性性状与另一个隐性性状P1紫花(显)圆花粉粒(隐)一个隐性性状与另一个显性性状P2红花(隐)长花粉粒(显)相引组相斥组描述亲本花色花粉粒形状两个显性性状连在一起遗传P1紫花(显)长花粉粒(显)两个隐性性状连在一起遗传P2红花(隐)圆花粉粒(隐)一个显性性状与另一个隐性性状P1紫花(显)圆花粉粒(隐)一个隐性性状与另一个显性性状P2红花(隐)长花粉粒(显)7二、连锁遗传的解释每对相对性状是否符合分离规律？性状F2表现型F2个体数F2分离比例紫花(显)4831+390=5221红花(隐)1338+393=1731长花粉粒(显)4831+393=5224圆花粉粒(隐)1338+390=1728紫花(显)226+95=321红花(隐)97+1=98长花粉粒(显)226+97=323圆花粉粒(隐)95+1=96花色花粉粒形状相引组相斥组花色花粉粒形状3:13:13:13:18两对相对性状自由组合？摩尔根等的果蝇遗传试验果蝇(Drosophilamelanogaster)眼色与翅长的连锁遗传：●眼色：红眼(pr+)对紫眼(pr)为显性；●翅长：长翅(vg+)对残翅(vg)为显性。相引组杂交与测交相斥组杂交与测交9果蝇眼色与翅长连锁遗传：相引组Ppr+pr+vg+vg+×prprvgvg↓F1pr+prvg+vg×prprvgvg(测交)↓Ftpr+prvg+vg1339prprvgvg1195pr+prvgvg151prprvg+vg15410果蝇眼色与翅长连锁遗传：相斥组Ppr+pr+vgvg×prprvg+vg+↓F1pr+prvg+vg×prprvgvg(测交)↓Ftpr+prvg+vg157prprvgvg146pr+prvgvg965prprvg+vg106711连锁遗传现象的解释◆连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。◆控制果蝇眼色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色体上。即：相引相中，pr+vg+连锁在一条染色体上，而prvg连锁在另一条染色体，杂种F1一对同源染色体分别具有pr+vg+和prvg。12三、完全连锁和不完全连锁◆完全连锁(completelinkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。◆不完全连锁(incompletelinkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子(例子见前)。13完全连锁(completelinkage)14四、交换与不完全连锁的形成PF1(复制)同源染色体联会(偶线期)非姊妹染色单体交换(偶线期到双线期)终变期四分体15重组型配子的形成16重组型配子的比例17重组型配子的比例◆尽管在发生交换的孢(性)母细胞所产生的配子中，亲本型和重组型配子各占一半，但是双杂合体所产生的四种配子的比例并不相等，因为并不是所有的孢母细胞都发生两对基因间的交换。◆重组型配子比例是发生交换的孢母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等，两种亲本型配子的比例相等。总配子数亲型配子重组型配子CShcshCshcSh93个胞母细胞连锁基因内不发生交换93X4=372个配子1861867个胞母细胞连锁基因内发生交换7X4=28个配子7777400个配子1931937718第2节交换值及其测定一、交换值的概念交换值(cross-overvalue)，也称重组率/重组值，是指重组型配子占总配子的百分率。即：亲本型配子+重组型配子交换值（%）=重组型配子数×100%总配子数19二、交换值的测定◆测交法测交后代(Ft)的表现型的种类和比例直接反映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。◆自交法自交法的原理与过程（以香豌豆花色与花粉粒形状两对相对性状，P-L交换值测定为例。)20(一)、测交法:C-Sh基因间的连锁与交换21(二)自交法：香豌豆P-L基因间交换值测定PLaPlbpLbplaPLaPlbpLbplaa222香豌豆P-L基因间交换值测定相引组a2=1338/6952=0.192a=0.44交换值=1-2×0.44=0.12=12%相斥组a2=1/419=0.00239a=0.049交换值=0.049×2=0.098=9.8%23三、交换值与遗传距离1.两个连锁基因间交换值的变化范围是[0,50%]，其变化反映基因间的连锁强度、基因间的相对距离；两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。2.通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗传距离(geneticdistance)。通常以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位（centi-Moegan，cM）。24四、影响交换值的因素1.年龄对交换值的影响老龄雌果蝇的重组率明显下降。2.性别对交换值的影响雄果蝇和雌家蚕的进行减数分裂时很少发生交换。3.环境条件对交换值的影响高等植物的干旱条件下重组率会下降，一定范围内，增加温度可以提高交换值。25第3节基因定位与连锁遗传图一、基因定位（一）两点测验（二）三点测验（三）干扰和符合二、连锁遗传图26一、基因定位（genelocation/localization）广义的基因定位有三个层次：染色体定位(单体、缺体、三体定位法)；染色体臂定位(端体分析法)；连锁分析(linkageanalysis)。基因定位(genelocation/localization)：确定基因在染色体上的相对位置和排列次序。根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基因间的相对距离，但并不能确定基因间的排列次序。因此，一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置及相互关系。27（一）两点测验——步骤1通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考察测交子代的类型与比例。例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：子粒颜色：有色(C)对无色(c)为显性；饱满程度：饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；淀粉粒：非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.(1).(CCShSh×ccshsh)F1×ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1×wxwxshsh(3).(WxWxCC×wxwxcc)F1×wxwxcc2829（一）两点测验——步骤2计算三对基因两两间的交换值30（一）两点测验——步骤3根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。31（一）两点测验——局限性1.工作量大，需要作三次杂交，三次测交；2.不能排除双交换的影响，准确性不够高。当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验的准确性就不够高。32（二）三点测验——实验实验：P:陷、非糯性、有色×饱满、糯性、无色shsh++++++wxwxcc↓F1及测交:饱满、非糯性、有色×凹陷、糯性、无色+sh+wx+cshshwxwxcc↓Ft33测交后代的表现型F1配子种类粒数交换类别饱满、糯性、无色+wxc2708凹陷、非糯、有色sh++2538饱满、非糯、无色++c626凹陷、糯性、有色shwx+601凹陷、非糯、无色sh+c113饱满、糯性、有色+wx+116饱满、非糯、有色+++4凹陷、糯性、无色shwxc2总数6708亲本型单交换单交换双交换34分析——1.基因间排列顺序确定352.计算基因间的交换值363.绘制连锁遗传图Sh位于wx与c之间；wx-sh:18.4sh-c:3.5wx-c:21.937（三）、干扰和符合1.理论双交换值如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值)应该是两个区域交换频率(交换值)的乘积。例：wxshc三点测验中，wx和c基因间理论双交换值应为：0.184×0.035=0.64%。38（三）、干扰和符合2.干扰(interference)：测交试验的结果表明：wx和c基因间的实际双交换值为0.09％，低于理论双交换值，这是由于wx-sh间或sh-c间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换的频率下降。这种现象称为干扰(interference)或干涉：一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数的概念。39（三）、干扰和符合符合系数(coefficientofcoincidence)符合系数=实际双交换值/理论双交换值用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度。例如前述中：符合系数=0.09/0.64=0.14.符合系数的性质：真核生物：[0,1]—正干扰；某些微生物中往往大于1，称为负干扰。40二、连锁遗传图(linkagemap)41果蝇的4个连锁群42第四节真菌类的连锁与交换一、红色面包霉的特点二、四分子分析与着丝点作图三、红色面包霉的连锁与交换43一、红色面包霉的特点红色面包霉(真菌类)的特点：易于繁殖、培养、管理；可直接观察基因表现，无需测交；可获得、分析单次减数分裂的结果；等。红色面包霉减数分裂特点：每次减数分裂结果(四个分生孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直线排列——直列四分子，直列八分子，具有严格的顺序。44二、四分子分析与着丝点作图四分子分析(tetradanalysis)：指根据一个子囊中四个按严格顺序直线排列的四分子(或其有丝分裂产物子囊孢子)表现进行的遗传分析，也称为直列四分子分析。非直列四分子分析：四分子没有严格排列顺序，如酵母菌。45二、四分子分析与着丝点作图着丝点作图(centromeremapping)：如果减数分裂过程中，基因位点与着丝点间不发生非姊妹染色单体间交换，一对等位基因分离产生的两种类型的孢子将分别排列在子囊的两端；如果发生交换将产生不同的排列方式。可根据子囊中孢子排列方式判断该次减数分裂是否发生交换，并计算交换值；该交换值为基因与着丝点间的交换值，因此可估计基因位点与着丝点间遗传距离，并进行连锁作图，称着丝点作图。46三、红色面包霉的连锁与交换红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：野生型——能够合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型——不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。用不同接合型的lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例。在对子囊进行镜检时发现子囊中lys+和lys-有六种排列方式。47六种子囊孢子排列方式48第一