第二节-重组测验.doc

第二节 重组测验 一、 拟等位基因在黑腹果蝇的研究中，已知果蝇红眼是由一个显性基因控制的，位于X染色体1.5cM的位置上，果蝇的眼睛还有许多其他的颜色，如粉红色、杏色、伊红、象牙色和白色等突变型。红色：+杏红色：a白 色：其它色P 杏红眼 X 白眼 a X (/Y F1 杏红眼 F2 杏红眼 白眼 红眼 1/1000可能原因：A：基因突变 B：基因内重组由于基因自然突变率很低（10-6），基因突变被排除。进一步研究证明，这是由于杏色眼基因和白眼基因在染色体上所占的位置相同，即位于同一基因座，但属于不同位点，因而它们之间可以发生交换。如杏色眼aa +白眼+/Y，F1杏色眼。a+和aY，F1雌蝇减数分裂时发生交换形成+与a配子，而+配子与任何其他种配子结合所形成的F2个体均表现为野生型红眼果蝇，因而F2群体中出现野生型个体。进一步对杏色眼+与野生型+a两种个体进行比较，它们的基因组成一样，只是排列不同，前者两个突变分别在两条染色体上，称为反式(trans)排列，后者则是两个突变同时排在一条染色体上，而另一条染色体上两个位点均正常，称为顺式(cis)排列，但反式排列表现为突变型，顺式排列为野生型，这种由于排列方式不同而表型不同的现象称为顺反位置效应(cistrans position effects)，并将这种紧密连锁的功能性等位基因，但不是结构性的等位基因称为拟等位基因(pseudoallele)。拟等位基因的发现也证明基因的可分性。二、噬菌体突变型研究基因的精细结构，首先是SBenzer对大肠杆菌噬菌体T4的rA和rB两个基因的结构分析，证明了基因的可分性，基因内有大量的突变子和重组子。为了便于分析，这里先简单地介绍噬菌体的有关突变型。噬菌体的突变型可大体归为：噬菌斑形态的突变型：一些是由于侵染寄主后溶菌速度的快慢而形成大小不同的噬菌斑(plaque)；另一些则是由于被感染细菌是全部或是部分被杀死而形成清晰或混浊的噬菌斑。一般说来烈性噬菌体(virulent phage)，如T2、T4以及X174等形成清晰噬菌斑(clear plaque)，而温和噬菌体(temperate phage)，如和P1等则形成混浊的噬菌斑(turbid plaque)。寄主范围的突变型：噬菌体感染细菌时，首先吸附于细胞表面的专一受体上，这是由受体的基因控制的，如果受体发生改变，有可能使噬菌体不能附着，从而该噬菌体的寄主范围就缩小。另外噬菌体突变也可以扩大寄生范围。因为决定噬菌斑形态和宿主范围突变的基因在其基因组中相当狭窄的特定区段里，噬菌体大多数的基因都涉及生命过程必不可少的功能，所以上述这些突变通常是致死的。条件致死突变型：噬菌体大部分基因的功能是复制和产生子代噬菌体所必需的，这些基因的突变是致死的，不能形成噬菌斑，其中有些致死突变在限制条件下是致死的，而在许可条件下可形成噬菌斑，这种突变称为条件致死突变(conditional lethal mutations)。条件致死突变型在遗传学研究中具有重要意义，通过这种突变已鉴定出噬菌体的大部分基因。Benzer所用T4的r突变就是遗传学研究中所用的第一个条件致死突变型。T4 r突变使所侵染细胞迅速裂解形成大的噬菌斑，所以称为r突变型。T4噬菌体有多个迅速裂解突变型，分别称为r，r，r等，它们位于T4染色体DNA的不同区段，这3组突变型由于在大肠杆菌不同菌株上的反应不同可以相互区别(表4-1)。Benzer曾对其中r区域的突变进行了详细的分析，由表41可见r突变感染大肠杆菌B菌株后迅速裂解，而形成比野生型大的噬菌斑，从而容易从大量的r+中筛选出r。另外r突变型感染带有原噬菌体的大肠杆菌K()菌株时，不能产生子代，可是野生型T4 r+在大肠杆菌K()菌株中却能正常增殖，由此也很容易在r噬菌体中检出r+噬菌体，同时也能很方便地检出两种不同的r突变型之间重组频率极低的重组子。三、Benzer的重组测验 Benzer利用两个r不同突变型如r47+和+ r104在许可条件下进行双重感染，即同时侵染大肠杆菌B菌株，形成噬菌斑后收集溶菌液，将此溶菌液等分两份，一份再接种大肠杆菌B菌株，在大肠杆菌B菌株的细胞中r47、r104、r47r104、+都能生长，因此在此平板上可统计噬菌体的总数；另一份溶菌液接种于大肠杆菌K()菌株中倒平板，在这里，只有+重组子才能长(图4-2A)，由于r双重突变的交互重组子r47r104不能生长，所以无法检出，但是它的频率和+相等，因此估算重组子数要把+数乘以2，代入公式：这一测定方法称为重组测验(recombination test)，它是以遗传图的方式确定突变子之间的空间关系(图4-2B)。这种方法测定重组频率是极其灵敏的，即使在106r噬菌体中只出现一个r+重组子，也可通过感染大肠杆菌K()菌株的平板检查出来，因此根据公式在理论上可测到两个r突变之间重组频率为0.002(2102106=210-4)。但实际上所观察的最小重组频率为0.02，即0.02个图距单位，还没有发现小于这个数值的重组频率(图4-3和图4-4)。也有可能所观察的最低重组频率与假定相邻核昔酸对可以重组的预期值是接近的。T4染色体有1.8105核苷酸对，其长度为1500个图距单位，因此0.02个图距单位约等于2个核苷酸对，即(0.02/15