连锁遗传分析与染色体作.ppt

第四章 连锁遗传分析与染色体作图,第一节 连锁与交换定律,问题: 基因在染色体上如何排列？ 同一条染色体上的基因之间在遗传时如何相互作用？ 内容： I. 连锁交换定律 II. 基因定位与染色体作图 III. 人类基因组和染色体作图,1906 ，贝特逊（Bateson, W.） 庞尼特（Punnet, R.C） 香豌豆（Lathyrus doratus）,一、 连锁交换定律 （一） 连锁交换定律的发现,Bateson-Punnet 香豌豆杂交试验,P: 紫花长花粉红花圆花粉 F1: 紫花长花粉 表型 观察数(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫长 4831 9 3910.5 紫圆 390 3 1303.5 红长 393 3 1303.5 红圆 1338 1 434.5 总计 6952 结果不符合自由组合定律， F2代中性状的亲组合类型远远多于重组类型。,P: 紫花圆花粉红花长花粉 F1: 紫花长花粉 表型 观察数(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫长 226 9 235.8 紫圆 95 3 78.5 红长 97 3 78.5 红圆 1 1 26.2 总计 419 差异极显著， 结果不符合自由组合定律。,（二）连锁与交换,连锁(linkage): 1、摩尔根的试验： P: 灰体长翅(BBVV) 黑体残翅(bbvv) F1: 灰体长翅(BbVv) ,测交1： 灰体长翅(BbVv) 黑体残翅(bbvv) 灰体长翅(BbVv) : 黑体残翅(bbvv) =1 : 1,测交2： 灰体长翅(BbVv) 黑体残翅(bbvv) 灰体长翅(BbVv) : 0.42 黑体长翅(bbVv) : 0.08 灰体残翅(Bbvv) : 0.08 黑体残翅(bbvv) : 0.42 测交子代虽然出现了四种类型，但是重组类型显著少于亲本类型。,摩尔根的解释： 基因B、V处于同一条染色体上，而其等位基因b、v位于同源染色体的另一条上。减数分裂时不能独立分配和自由组合。,2、完全连锁(Complete linkage):如测交1：基因完全连锁，不能发生重组。例雄果蝇和雌家蚕 P: 灰体长翅(BBVV) 黑体残翅(bbvv) F1: 灰体长翅(BbVv) 黑体残翅(bbvv) 灰体长翅(BbVv) : 黑体残翅(bbvv) =1 : 1,3、 不完全连锁(Incomplete linkage)： 如测交2，基因可以发生部分重组，但亲本类型多于重组类型。 灰体长翅(BbVv) 黑体残翅(bbvv) 灰体长翅: 黑体长翅: 灰体残翅: 黑体残翅 (BbVv) (bbVv) (Bbvv) ( bbvv),一、连锁遗传的细胞学基础,二、互换的细胞学基础,5、 交换,1）.交换的机制： Janssens, 1909 交叉型假设（chiasmatype hypothesis),要点： (1). 减数分裂前期的粗线期，非姊妹染色单体之间由于在粗线期发生交换(crossing over)而在双线期出现交叉(chiasma)。,(2). 相互连锁的两个基因之间如发生交换，会导致这两个基因发生重组。,发生过交换的性母细胞产生的配子，只有一半是重组子，另一半是亲组合型。,2）交换率（crossover rate）：又称交换值或重组率(RF ，recombination frequency)。指重组型配子占总配子的百分率。 交换率= 重组合(亲组合重组合) 100 单位: 图距单位 m.u. (map unit)或厘摩(centimorgan cM) 以玉米的测交实验为例说明交换率测定方法。,7、连锁交换定律,摩尔根 遗传学第三大定律：连锁交换定律。 内容： 处在同一染色体上的两个或多个基因联合在一起传入子代的频率大于重新组合的频率. 重组类型的产生是由于配子形成时，同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。,8、三大遗传定律的关系,1. 分离定律是自由组合定律和连锁交换定律的基础； 2. 自由组合定律和连锁交换定律是生物体遗传性状发生变异的主要机制； 3. 自由组合与连锁交换的区别： (1)染色体间重组(interchromosomal recombination) 染色体内重组(intrachromosomal recombination) (2)自由组合受生物染色体对数的限制，而连锁交换则受其染色体本身长度的限制。,二、 基因定位与染色体作图,基因在染色体上的位置是相对恒定的。根据是两个基因之间的重组值(率)的相对恒定性。不同基因间的重组值不同。 摩尔根(1911) ：重组值(交换值)的大小反映着基因座在染色体上距离的远近。于是将交换的百分率直接定为染色体上基因座之间的距离单位。 AHSturtevant ： “基因的直线排列”原理任何3个距离较近的a、b、c连锁基因，若已分别测得a、b和b、c间的距离，那么a、c的距离，就必然等于前二者距离的和或差。,(一).基因直线排列原理及相关概念,基因直线排列原理： 1基因定位(gene mapping) 2染色体图(chromosome map) 3图距(map distance) 图距单位(map unit，mu)： “厘摩” (centimorgan, cM)，l cM=l%重组值去掉%的数值。,3转座机制 (1) 类型 a、 复制型转座（replicative transposition） b、 非复制型转座（nonreplicative transposition） c、 保守转座（conservative tranposition） 4转座的共同中间体,复制型转座模型: (1) 复制性转座在转座后原来的位置上保留原 有的Tn； (2) 在新位置上转座子的两端出现正向重复靶 序列； (3)转座过程中出现共合体。,Tn10的转座具有多项控制 1.“ 多拷贝抑制”（multicopy inhibition） （1）Pout 比 Pin强得多； (2) OUT RNA比IN RNA较为稳定。 (3) OUT RNA的功能是作为一种反义RNA， 2. 顺式优先(Cis-Preference) 3、dam甲基化 减少转座频率 把转座和复制叉的途径连系起来。,（二） 真核生物的转座因子,1、玉米中的控制因子 1938年Marcus Rhoades首次发现不稳定突变等位基因 （unstable mutant allele），即一种回复突变率很高的等位基 因。不稳定是取决于不连锁的Dt基因的存在。 McClintock。19401950描述了大量的控制因子。 2、果蝇中的P因子 “ 杂种不育”（hybrid dysgenesis）。 P型（paternal contributing） M型（maternal contributing） M（）P（）后代可育， 反交 P（）M（）后代不育。,Corn kernel showing spot of colored aleurone produced by genetic trasposition involving the Ac-Ds system.,（三） 反转录病毒和反转录子,1、反转录病毒（retroviruses） 2、酵母的Ty因子（transponson yeast）,第四节. 人类基因组和染色体作图,Y染色体上基因数目很少，X染色体上的绝大多数基因都类似纯合子，因此通过性连锁遗传分析，已将X染色体上许多基因确定了彼此间的相对位置和距离。 人类基因组：30亿bp 70%单拷贝 30%重复序列 人类染色体: 22A+XY 人类基因组计划（human genome project, HGP) 1991-2005 30亿,1.家系分析法(pedigree method),2.外祖父法（grandfather method),3.体细胞杂交法-人鼠融合细胞,I号染色体和肽酶C，17号染色体和 TK,表： 杂种细胞系的染色体和TK活性 细胞系 人类染色体 TK活性 （1）