第五章连锁.ppt

一 基因定位 基因定位 确定基因在染色体上的位置 基因在染色体上各有其一定的位置 确定基因的位置主要是确定基因间的距离和顺序 基因之间的距离是用交换值来表示的 准确地估算出交换值 确定基因在染色体上的相对位置 把基因标志在染色体上 两点测验和三点测验是基因定位可以采用的两种方法 1 两点测验 先用三次杂交 再用三次测交 隐性纯合亲本 分别测定两对基因间是否连锁 然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置 ABC 分别测出Aa Bb间重组率 确定是否连锁 abc分别测出Bb Cc间重组率 确定是否连锁 分别测出Aa Cc间重组率 确定是否连锁 如果上述3次测验确认3对基因间连锁 根据交换值大小 确定这三对基因在染色体上的位置 如 玉米C 有色 对c 无色 Sh 饱满 对sh 凹陷 Wx 非糯性 对wx 糯性 为显性 为证实三对基因是否连锁遗传 分别进行3个试验 第一组试验 CCShSh ccshsh F1CcShsh ccshsh第二组试验 wxwxShSh WxWxshsh F1WxwxShsh wxwxshsh第三组试验 WxWxCC wxwxcc F1WxwxCc wxwxcc这三个试验的结果如下表 表5 1玉米两点测验的三个测交结果 如此可测定第四 五对等基因 逐步定位 但两对连锁基因间距离超过5个遗传单位 则两点测定法就不够准确 且必须进行三次杂交和三次测交 工作量大 故多用三点测验法 2 三点测验 通过一次杂交和一次用隐性亲本测交 同时测定三对基因在染色体上的位置 是基因定位最常用的方法 特点 1 纠正两点测验的缺点 使估算的交换值更为准确 一次三点试验中得到的三个重组值是在同一基因型背景 同一环境条件下得到的 2 通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置 还可以得到三次两点试验所不能得到的关于双交换的资料 例1三个突变基因ec sc和cv都是X连锁遗传的 三杂合体 ec sccv 与三隐性雄蝇 ecsccv Y 交配 实验数据如下 ec sc的重组值为 62 88 1980 7 6 遗传学图距 mapdistance 是7 6 ec cv的重组值为 89 103 1980 9 7 遗传学图距 mapdistance 是9 7 知道了ec sc和ec cv的遗传学图距 画图方式有两种 ecsccvsceccv sc cv的重组值为 62 88 89 103 1980 17 3 遗传学图距 mapdistance 是17 3 三个重组值之间的关系很明显 即sc cv的重组值等于sc ec重组值与ec cv重组值之和 即基因在染色体上按此次序直线排列 sceccv 例2 1 确定基因在染色体上的位置 以玉米Cc Shsh和Wxwx三对基因为例 P凹陷 非糯 有色 饱满 糯性 无色shsh wxwxcc F1饱满 非糯 有色 凹陷 糯性 无色 sh wx cshshwxwxcc 根据F1的染色体基因型有三种可能性 单交换 在三个连锁基因之间仅发生了一次交换双交换 在三个连锁区段内 每个基因之间都分别要发生一次交换 Ft中亲型最多 发生双交换的表现型个体数应该最少 wxc和sh 亲型配子类型 和shwxc双交换配子类型其它均为单交换配子类型第 种排列顺序才有可能出现双交换配子 sh sh在中间 wx c 这三个连锁基因在染色体的位置为wxshc 关键是确定中间一个基因 可以最少的双交换型与最多的亲型相比 只有sh基因发生了位置改变 sh一定在中间 2 确定基因之间的距离 估算交换值确定基因之间的距离 由于每个双交换都包括两个单交换 估计两个单交换值时 应分别加上双交换值 双交换值 4 2 6708 100 0 09 wx sh间单交换 601 626 6708 100 0 09 18 4 sh c间单交换 116 113 6708 100 0 09 3 5 三对连锁基因在染色体上的位置和距离确定如下 例3三杂合体 ecct cv 雌蝇与三隐性雄蝇 ecctcv Y 测交 测交后代有8种表型 如果有双交换存在 一定要加上两倍的双交换数 因为每个双交换包含两次单交换 基因直线排列定律 三点试验中 两边两个基因对间的重组值一定等于另外两个重组值之和减去两倍的双交换值 Withthreegenes onlythreegeneordersarepossible Doublecrossoverscreateuniquedoublerecombinantgenotypesforeachgeneorder Onlythefirstpossibilityiscompatiblewiththedatainthetext 在任何三点试验中 在测交后代的8种可能的表型中 个体数最少 甚至完全没有 的两种表型是双交换的产物 3 干扰与符合 在染色体上 一个交换的发生是否影响另一个交换的发生 干涉 interference 每发生一次单交换时 它的邻近也发生一次交换的机会要减少一些 这种现象叫 根据概率理论 如单交换的发生是独立的 则双交换 单交换 单交换 0 184 0 035 100 0 64 实际双交换值只有0 09 说明存在干扰 表示干扰程度通常用符合系数 并发率 表示 符合系数 实际双交换值 理论双交换值 0 09 0 64 0 14 0 干扰严重 符合系数常变动于0 1之间 符合系数等于1时 无干扰 两个单交换独立发生 符合系数等于0时 表示完全干扰 即一点发生交换后其邻近一点就不交换 基因对间的距离缩短时 并发率降低 干扰值上升 所以三基因间的交换距离短时 双交换的发生很少或没有 染色单体干扰 chromatidinterference 在两个非姊妹染色单体间发生一个交换后 是否会影响相同两个染色单体发生第二次交换的频率 如果第二次交换发生在任意两个非姊妹染色单体间的机会是相等的 那么二线双交换 三线双交换 四线双交换 1 2 1 根据是否与这个比例有偏差 可以认为染色单体有无干扰 第三节人类连锁分析和细胞学图 一 人类基因定位方法人体基因定位在特定的染色体上 有下列方法 一 家系分析法 通过分析 统计家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法 1 如果某性状只出现在男性 则可将决定这个性状的基因定位在Y染色体上 2 X连锁基因的定位 根据X连锁异常的特点即隔代交叉遗传 则可判定这两个性状的基因位于X染色体上 但不能确定排列顺序和连锁强度 3 外祖父法 对于X染色体上的基因来说 只需要知道母亲的基因型是否为双重杂合体 即两对基因都处于杂合状态 根据为双重杂合体的母亲所生的儿子中有关性状的重组情况 就可估计重组值 而母亲X染色体上的基因组成 可以由外祖父的表型得知 二 体细胞杂交定位法 运用体细胞遗传学和体细胞杂交的新技术可以在离体条件下 应用细胞培养方法 研究体细胞融合 突变 分离以及连锁和交换等进行人类基因定位 绘制细胞学图 1 克隆分布板法 为了将某一基因定位于某一染色体上 必须建立包括人体24条染色体在内的一整套杂种细胞 其中每个杂种细胞都包括有一组人体染色体 这样的一套杂种细胞称为 2 利用染色体异常将基因定位在染色体上的具体位置 1 基因剂量效应法 利用在具有某一特定染色体片段缺失或重复的病人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基因的区域定位 2 染色体缺失定位法 用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的不同位置发生断裂 获得一套特定染色体的缺失杂种细胞 然后通过检测缺失杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定位 三 DNA介导的基因定位 1 克隆基因定位法 采用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA顺序进行分子杂交 来确定克隆基因所在的染色体 2 原位杂交法 以标记的探针直接同中期染色体进行原位杂交 二 体细胞遗传学与细胞学图的制作 体细胞遗传学 somaticcellgenetics 可以绕过减数分裂过程 应用细胞培养方法 研究体细胞融合 突变 分离以及连锁和交换等 把基因定位在染色体上 制作细胞学图 把人体细胞和营养缺陷型的小鼠细胞混合培养 再加上促融因子 紫外线灭活的仙台病毒或PEG 那么这两种细胞就有可能融合 异核体的两个核融合 形成杂种细胞 这种细胞往往含有整套的小鼠染色体和丢失后保留下来的人的染色体 通过不同选择技术 在加上机遇性的变化 可以形成各种杂种细胞系 含有不同数目和不同号码的人体染色体 Cell fusiontechniquesappliedtohumanandmousecellsproducecolonies eachofwhichcontainsafullmousegenomeplusafewhumanchromosomes blue Afibroblastisacelloffibrousconnectivetissue 有了不同的杂种细胞系 每个细胞系中除了小鼠染色体外 还有少数人的染色体 为了将其中一个或几个基因定位在染色体上 在检验这些细胞系时 把某一标记基因的存在或不在与每一细胞中人的某一染色体的在或不在联系起来 从而推断某一基因是在某号染色体上 问题 如何用遗传学方法 不是分子生物学方法 将基因定位到染色体上 请从人类和果蝇中各举一例予以说明 Mapsofthehumanchromosome1andtheXchromosome 第四节染色体遗传机制在理论上和实践上的意义 首先 基因是在染色体上的 基因随着染色体的分离而分离 其次 有减数分裂 才有分离现象 没有减数分裂 就没有分离现象 只有进行有性生殖的生物 才有减数分裂 才出现分离现象 第三 基因在染色体上直线排列 如基因间的距离比较远 重组和分开比较容易 育种工作容易取得成绩 最后 基因位于染色体上时 每一座位上的基因只要两份就可保证基因的正确分离和组合 第五节连锁遗传规律的应用 理论上 把基因定位于染色体上 即基因的载体染色体 明确各染色体上基因的位置和距离 说明一些结果不能独立分配的原因 发展了孟德尔定律 使性状遗传规律更为完善 实践上 可利用连锁性状作为间接选择的依据 提高选择结果 例如大麦抗秆锈病基因与抗散黑穗病基因紧密连锁 可同时改良 设法打破基因连锁 如辐射 化学诱变 远缘杂交 可以根据交换率安排工作 交换值大重组型多选择机会大育种群体小交换值小重组型少选择机会小育种群体大 例如 水稻抗稻瘟病 Pi zt 与迟熟 Lm 均为显性 二者连锁遗传 交换率为2 4 如希望在F3选出抗病早熟纯合株系 PPll 5个 问F2群体至少种多大群体 Pi ztLmpi ztlmP抗病迟熟 感病早熟 Pi ztLm pi ztlmPi ztLmF1抗病迟熟 pi ztlm 由上表可见 抗病早熟类型为PPll Ppll Ppll 1 44 58 56 58 5