Chapter5四分子分析及重组机制.ppt

2019/11/29,1,Chapter6四分子分析及重组机制,2019/11/29,2,Section1粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史与四分子分析,2019/11/29,3,无性世代:菌丝体分生孢子菌丝体,.,一、粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）的生活史,2019/11/29,4,有性世代,2019/11/29,5,2019/11/29,6,链孢霉的孢子形成,2019/11/29,7,链孢霉子囊,2019/11/29,8,个体小，长得快，易于培养有性生殖无性世代是单倍体，显隐性基因可直接表达,相当于测交。一次可分析一个减数分裂的产物:8个子囊孢子中，两个相邻者的基因型一致。减数分裂的4个产物，呈现有规律的排列。可进行着丝粒作图,特点:,2019/11/29,9,四分子：单细胞的真核生物的子囊中，减数分裂的4个产物保留在一起称四分子四分子分析：对四分子进行遗传学分析,二、链孢霉四分子分析,2019/11/29,10,顺序四分子（orderedtetrads）：一个子囊中的四个产物严格按减数分裂顺序以直线方式排列在子囊中。减数分裂后又进行了一次有丝分裂，成为八个孢子，但在基因型和表型上仍可看作是四个。,2019/11/29,11,一、顺序四分子分析的优点,可以进行着丝粒作图（centromeremapping）子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程可以检验染色单体的交换是否有干涉现象，还可利用它进行基因转变的研究证明双交换不仅可以包括4线中的2线，而且可以包括3线或4线,Section2顺序四分子分析,2019/11/29,12,利用四分子分析法，把着丝粒作为一个座位，来计算某一基因与着丝粒之间的距离，并根据这一数据进行基因在染色体上的位置制图。,二、着丝粒作图（centromeremapping）,2019/11/29,13,M1模式：在一对非姊妹染色单体间没有发生着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂MII模式：在一对非姊妹染色单体间发生了着丝粒和某杂合基因座交换的减数分裂,2019/11/29,14,M1模式：基因座与着丝粒之间没有发生交换，基因与着丝粒同步分离（等位基因分离发生在减数分裂I期）,2019/11/29,15,MII模式：基因座与着丝粒之间发生了交换，基因与着丝粒的分离不同步（等位基因分离发生在减数分裂II）。,2019/11/29,16,如果两个基因的分离发生在减数分裂I，则基因与着丝粒之间未发生重组;如果两个基因的分离发生在减数分裂II，则说明基因与着丝粒之间发生了重组。鉴别是第一次或第二次减数分裂的分离，可根据8个子囊孢子基因型的排列顺序。,上述模式的逆命题同样成立，即：,2019/11/29,17,（1）发生在1-3之间的交换，四分子的排列方式为a+a,a,A,a,A,a,a,AA,A,A,aa,（2）发生在2-3之间的交换，四分子的排列方式为+a+a,a,a,A,a,A,a,a,A,A,A,A,a,A,a,2019/11/29,18,（4）发生在2-4之间的交换，四分子的排列方式为+aa+,a,A,A,A,a,a,a,AA,a,A,（3）发生在1-4之间的交换，四分子的排列方式为a+a+,a,A,a,a,a,a,A,A,A,a,A,A,2019/11/29,19,基因与着丝粒之间的图距计算:,着丝粒与有关基因的重组率,重组型子囊数,总子囊数,100%,M21/2,M1+M2,100%,即使重组型子囊中，也只有一半是重组的孢子。,2019/11/29,20,重组率=100%,2,1,重组型子囊数,总子囊数,=100%,2,1,M2,M1+M2,2019/11/29,21,三、两个连锁基因作图,利用两个不同交配型进行杂交nicadenic（nicotinicacid）为烟酸依赖型ade（adenine）腺嘌呤依赖型。两对基因杂交，可产生66种不同的子囊型归纳为7种基本的的子囊型,链孢霉nic+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数,ade,nic,ade,nic,ade,nic,ade,nic,链孢霉nic+ade的7种不同子囊型及相应的子囊数,ade,nic,ade,nic,ade,nic,2019/11/29,24,子囊型分类（四分子分类）如不考虑孢子排列，只考虑两对基因间是否发生了重组（性状组合），用于计算两对基因间的重组值。亲二型（PD，parentalditype），2种基因型与亲代相同。包括(1)，(5)。非亲二型（NPD，nonparentalditype），2种基因型都和亲代不一样，都是重组型。包括(2)，(6)。四型（T，tetratype）：4种基因型，2种与亲代相同，2种与亲代不同，有一半发生了重组。包括(3),(4),(7)。,2019/11/29,26,若n与a是自由组合，则NPD=PD若为连锁,则NPDPD,1、判断是否连锁,实验结果：PD=808+90=898NPD=1+1=2NPDNPD则说明两基因连锁,=,1/2T+NPD,T+PD+NPD,100%,RF(A-B),2019/11/29,39,PD：140NPD：12T：48,=18%,例如：ab+的子囊类型及数量分别为,2019/11/29,40,图距=50 x（T+6NPD）,2019/11/29,41,27%;35cM,图距=50 x（T+6NPD）,2019/11/29,42,练习：一需要腺嘌呤（ad）和色氨酸才能生长的脉孢霉品系与一野生品系杂交，产生下列四分子：,2019/11/29,43,首先，杂交亲本为adtry+，整理如下：,2019/11/29,44,其次，PDNPD，判断两基因连锁;计算基因与着丝粒及两基因间距离：,2019/11/29,45,判断两基因位于着丝粒同臂还是异臂？,根据题目，两基因在MII分离情况时，PD=8NPD=1，说明ad和try位于染色体同臂。,2019/11/29,46,重要：判断基因位置,2019/11/29,47,ab+顺序四分子分析，数据如下：,PDTTNPDTPD,2019/11/29,48,Mitchell链孢霉的杂交试验吡哆醇缺陷型Pdxp：对PH敏感Pdx：对PH不敏感,Section4基因转变,一、异常分离与基因转变,这两突变位点非常接近，有迹象表明，它们可能属于同一顺反子。,2019/11/29,49,pdx,pdxp,+,+,pdxp,pdx,pdxp,+,+,+,理论上的配子,实际配子,pdx,+,+,pdx,+,+,2019/11/29,50,二、基因转变的类型,以粪生粪壳菌为例,野生型黑色孢子g+突变型灰色孢子g-,2019/11/29,51,染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产发生了基因转变，出现2:6/6:2,正常型,2019/11/29,52,半染色单体转变：减数分裂的四个产物中，有一个产物的一半或两个产物的各一半出现了基因转变，出现5:3或3:1:1:3.,5:3,2019/11/29,53,2019/11/29,54,染色单体转变,半染色单体转变,2019/11/29,55,一、遗传重组的类型,1、同源重组（homologousrecombination）:,2、位点专一性重组（site-specificrecombination）,3、异常重组,Section5遗传重组,2019/11/29,56,适用于,原核类真核类,可解释,同源重组基因转变,二、同源重组的Holliday模型,1964年美国学者RobinHolliday提出,2019/11/29,57,5,3,3,5,ABCDE,2019/11/29,58,FGH,Holliday结构,2019/11/29,59,2019/11/29,60,g+,g-,2DNA分子,解释基因转变,假设g+xg-杂交亲本只有一对碱基之差:,2019/11/29,61,连接,分支迁移,旋转180,左右切,上下切,2019/11/29,62,2019/11/29,63,G（+）,A（g）,T,A,G,C,A,G,丢失,不配对碱基的两种修复校正方式,修复过程,核酸外切酶切除不配对碱基DNA多聚酶填补DNA连接酶连接,野生型（+）,突变型（g）,2019/11/29,64,两个杂种分子都校正到+或g时6:2或2:6,正常校正4:4,染色单体转变,均未校正3:1:1:3,一个校正为+，或为g5:3或3:5,半染色单体转变,A.B.C.D.,2019/11/29,65,2019/11/29,66,基因转变的实质是异源双链DNA错配核苷酸对在修复较正过程中发生的一个基因转变为他的等位基因现象。,2019/11/29,67,Section6异常重组转座遗传因子,染色体DNA上某些序列可以移动到基因组的其他位置上去转座元件或转座子.,2019/11/29,68,一、转座元件的发现,20世纪70年代夏皮罗(Shapiro)用E.coli乳糖操纵子突变株进行杂交分析后，才确认转座子的存在。,1932年，美国学者BarbaraMcClintock发现玉米籽粒色素斑点的不稳定遗传行为。1951年首次提出在染色体上移动的“控制元件”或“控制因子”（controllingelement）的概念。后来就把具有类似结构和功能的元件称为转座因子，也曾称为跳跃基因。,2019/11/29,69,P,galT,galE,galK,半乳糖差向异构酶,半乳糖尿苷酰转移酶,半乳糖操纵子,2019/11/29,70,密度梯度离心实验，证实突变的DNA中确实有插入片段。称之为IS1（insertionsequence1）,突变gal,野生型gal,IS1,2019/11/29,71,分子杂交实验：含有IS2的半乳糖操纵子与野生型DNA杂交：,2019/11/29,72,二、原核生物的转座子,1、插入序列(IS，insertionsequence),最简单的转座元件，是细菌染色体和质粒的正常组成成分，有很多不同的IS，序列各不相同，但两端都有反向重复序列（IR），都能编码自身转座所需的酶。,2019/11/29,73,例如：IS10结构：,2019/11/29,74,2.Tn转座子（transposonelements，Tn）,3、转座噬菌体（略）,是一类复合性转座因子，它带有同转座无关的基因（如抗药性基因），转座子两端有反向或正向重复的IS。,2019/11/29,75,转座子在转座位点会产生正向重复序列：,2019/11/29,76,三、真核生物转座子,1、果蝇中的转座子P因子（Pelement）,4个外显子（E）,3个内含子（I）,两端各一个反向重复（IR）,只在生殖细胞中实现转座。在体细胞中虽然也转录，但转录出的产物没有转座酶活性！,2019/11/29,77,66KD蛋白是转座的抑制物。（在P型雌果蝇的卵细胞质中大量存在，而且稳定；M型雌果蝇中没有）。,87kDa蛋白是转座酶：使P因子转座，导致不育。,2019/11/29,78,2019/11/29,79,在玉米籽粒颜色形成时如果有C基因，胚乳合成色素，呈紫色；如果C突变（c），胚乳无色素，呈白色。,2.玉米转座子Ac-Ds,2019