6_真核生物的遗传分析.ppt

6真核生物的遗传分析 6 1真核生物基因组基因组 一个物种单倍体的染色体数目及其所携带的全部基因 6 1 1C值悖理C值 一个物种基因组的DNA含量是相对稳定的 通常称为该物种DNA的C值 即单倍体所含DNA量 C值悖理 物种的C值及其进化复杂性之间没有严格的对应关系 6 1 2N值悖理N值 一个物种基因组的基因数目 N值悖理 生物的基因数目与生物在进化树上的位置不完全相关 6 1 3真核生物基因组DNA序列的复杂度 单拷贝序列 非重复序列 中度重复序列 高度重复序列 6 2真菌类的四分子分析与作图 6 2 1脉孢菌的生活史与顺序四分子分析无性世代 菌丝体 分生孢子 菌丝体有性世代 四分子 脉孢菌二倍体合子减数分裂形成的4个单倍体子囊孢子 称为四分子 它们以直线方式排列在子囊中 又称为顺序四分子 orderedtetred 减数分裂的4个产物 呈现有规律的排列 8个子囊孢子中 两相邻者的基因型一致 着丝粒作图 以着丝粒作为一个座位 测定某一基因与着丝粒之间的距离 并进行基因在染色体上的位置作图 概念 A如果着丝粒与某一对杂合基因之间未发生交换 则该基因与着丝粒同步分离 此时 一对等位基因的分离为减数第一次分裂分离 即M1 形成非交换型子囊 原理 第一次分裂分离 M1 及非交换型子囊的形成 B如果基因与着丝粒之间发生了交换 则该基因与着丝粒的分离不同步 此时 一对等位基因的分离为减数第二次分裂分离 即M2 形成交换型子囊 第二次分裂分离 M2 及交换型子囊的形成 C如果一对等位基因的分离发生在第一次减数分裂 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第二次减数分裂 则说明基因与着丝粒之间发生了重组 D鉴别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 着丝粒距离的计算 着丝粒与某一基因间RF 1 2 100 RF 着丝粒 基因 或者 100 两个连锁基因的作图 Pnic ade n a 2n 减数分裂36种不同组合可归纳为 种基本的子囊型 表6 4粗糙脉孢菌n a杂交结果 说明及分析方法 1 7种基本子囊型中的四个基因型次序是各不一样的 分别分析统计 2 分离发生的时期 分别判断每一对基因分离发生的时期 M1或M2 用于计算基因与着丝粒的图距 3 子囊型分类 只考虑两对基因间是否发生了重组 用于计算两对基因间的重组值 亲二型 PD 两种基因型 与亲代相同 非亲二型 NPD 两种基因型 与亲代不同 四型 T 四种基因型 两种与亲代相同 两种为重组型 4连锁关系的判断 结论 nic与ade连锁 连锁判断 自由组合连锁实际结果PD NPD 1PD NPD 1898 2 5重组值的计算 6作图 0nicade5 055 259 3 10 2510 25 9 30 0 95 双交换的结果被遗漏了 202 208 372 3838 4000 0 95 9 3 0 95 10 25 表6 6 6 2 2非顺序四分子遗传分析 子囊 PDNPDTABaBabABaBaBabAbAbabAbAB RF 1 2T NPD 总子囊数 100 由于RF无法校正双交换 重组值可能被低估 根据PD NPD T三种子囊的频率 可以推导出两基因间平均每次减数分裂的交换数 m m 0 5即两基因间的图距 ab AB ab AB NCO SCO DCO二线 PD T AB DCO四线 ab DCO三线 PD AB ab T NPD ab ab DCO三线 AB T AB 如果假设双交换在四条染色单体间随机发生 DCO 所有双交换 4NPD其中 DCO 3线双交换 T 三线 2NPD而 T 总 SCO 单交换 DCO 3线双交换 所以 SCO T 总 DCO 3线双交换 T 总 2NPD因此 m SCO 2DCO 所有双交换 T 总 2NPD 2 4NPD T 总 6NPDRF 1 2T 3NPD 总子囊数 100 6 3真核生物重组的分子机制 6 3 1重组的类型 同源重组 Homologousrecombination DNA同源序列间发生的重组 或称非特异性重组 位点特异性重组 Site specificrecombination 特异性序列对之间进行重组 在原核生物中最为典型 如将噬菌体基因组整合到细菌染色体中 转座重组 transpositionrecombination 使一段DNA序列插入到另一段DNA序列中 而不依赖于序列同源性 拷贝选择 Copychoice 如RNA病毒 聚合酶在合成RNA时从一条模板链转换到另一条链上 因此 新合成的分子把两个不同亲本中的序列信息连在一起 6 3 2同源重组的特点 同源重组是双链DNA间的反应 反应中涉及的酶可以用任何一对同源序列作为底物 存在重组热点 基因组中重组频率受染色体结构影响 如在异染色质附近 交换受到抑制 两个DNA分子序列同源区越长越有利于重组 6 3 3同源重组的分子模型 Holliday模型HollidayR 于1964年提出 适用于原核类和真核类 既说明了同源重组的过程 又解释了基因转变现象 双链断裂起始重组模型 Holliday模型 6 4 1正常分离 重组是交互的 两等位基因分离时 呈现2 2或1 1 1 1或1 2 1的分离 6 4基因转变及其分子机制 6 4 2异常分离与基因转变 异常分离 减数分裂是非交互的 两等位基因分离时 呈现3 1或1 3的分离 6 7 基因转变 geneconversion 一个基因转变为它的等位基因的遗传学现象 基因转变 注 基因转变往往伴有转换区外基因的重组 但区外基因的重组是正常的交互方式 仍显示正常的2 2 或4 4 分离 predicted actual 染色单体转变减数分裂的一个产物 一条染色单体 的两条链均发生了基因转变 6 2或2 6 6 4 3基因转变的类型 半染色单体转变基因转变只影响半个染色单体 即一条DNA链 5 3或3 5或3 1 1 3 6 4 4基因转变的分子机制 实质是遗传重组过程中留下的局部异源双链区 DNA错配碱基在细胞内的修复系统识别下所发生的一个基因转变为它的等位基因的现象 不同的切除会产生不同的结果 假设用于g g 杂交的两亲本仅有一对碱基之差 如 g 或 是g 或g是则异源双链DNA区应为或如何修复不配对的碱基 两种切除方式 基因转变的解释 两个杂种分子均未校正 复制后出现异常的4 4g 或3 1 1 3 的分离 只有一个杂种分子校正为 或g时 修复后出现5 3 或3 5 的分离 两个杂种分子都被校正为 或g 时 修复后出现6 2 或2 6 的的异常分离 当两个杂种分子都按原来的两个亲本的遗传结构进行修复时 则减数分裂的四个产物恢复成正常的配对状态 子囊孢子呈现正常的4 4分离 6 5体细胞交换与基因定位 6 5 1单倍体化与体细胞交换 例 构巢曲霉 Aspergillusnidulans 营养缺陷菌株1 n 营养缺陷菌株2 n 原养型菌落 2n 异核体 heterocaryon 两不同基因型的体细胞融合 形成同时含有两个细胞核的细胞 孢子或菌丝体等称为异核体 合核体 大量异核体中的核保持单倍体状态 少数单倍体细胞核融合成为二倍体细胞核 即合核体 如 构巢曲霉野生型分生孢子是绿色的 w y 突变型有黄色 w y 和白色 w y 分生孢子 A B w y A B w y A B w y 产生的分生孢子有黄色 A B w y 白色 也有绿色 合核体 分离子 重组体和非整倍体或单倍体的总称 即分离子产生的途径包括有丝分裂不分离和体细胞交换 单倍体化 体细胞在有丝分裂过程中 由于染色体不分离产生非整倍体或单倍体的过程 体细胞交换 体细胞在有丝分裂过程中 同源染色体间发生的染色体交换 或 M M M M M M M M MM M MM M 基因型表型 M M M M M M M M 基因型表型 MMM M M 野生型 有丝分裂不分离 正常 不分离 2n 2n 2n 1 2n 1 细长刚毛 细长刚毛 a a a a a a a a 丢失 a a a 有丝分裂染色体丢失 2n 2n 2n 1 abc abc abc ABC ABC ABC ABC a 2n 1 bc 2n 1 abc ABC ABC c n 1 ABC ABC 有丝分裂 a 不分离 丢失a染色体 丢失b染色体 失去c染色体 2n n 单倍体化过程 体细胞交换 pabay ad8 ad16 bi 1234 pabay ad8 ad16ad8 pabay bi ad16 bi 1 3 2 4 构巢曲霉的体细胞重组 y sn sn y sn y sn y sn y sn y sn y sn ysn y y sn sn y ysn sn 单纯黄体 野生型 黄体 焦刚毛 野生型 焦刚毛 1234 果蝇体细胞有丝分裂交换 6 5 2有丝分裂交换与基因定位 原理 体细胞同源染色体的交换导致染色体远端的杂合基因纯合 离着丝粒愈近的基因纯合的机会愈小 愈远的愈大 而且 着丝粒一端的基因纯合影响着着丝粒另一端基因的纯合 如果两个染色体臂的基因同时出现纯合化 有可能是一条染色体丢失的结果 dabc 1234 dabc c dabc dabc bc dabc dabc abc 有丝分裂基因定位原理 13 13 13 如 构巢曲霉 adpropaby 产生黄色 绿色分生孢子 其中黄色分生孢子 单倍体 y 和二倍体 y y y的隐性纯合子中 5 5 为pab和pro的纯合子 72 的pab纯合子 22 5 的原养型 没有一个y分离子需腺苷酸 6 6体细胞融合与基因定位 1 人鼠细胞混合培养 形成异核体 2 异核体形成杂种细胞 3 杂种细胞