第5章真菌类染色体作图

1、第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图2无序四分子分析（unordered tetrad analysis）第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图3以酿酒酵母为例，研究以酿酒酵母为例，研究A、B基因是否连锁？基因是否连锁？如连锁，图距多少？如连锁，图距多少？每一个子囊每一个子囊中的中的8个子个子囊孢子的排囊孢子的排列是杂乱无列是杂乱无序的。序的。 第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图4名 词是双倍的四分子，对它的分析与对四分子的分析是一样的。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图5a b ab 第第5 5章真菌类染

2、色体作图章真菌类染色体作图6孢孢子子a ba +a ba ba +a + + b+ b+ + b+ +亲本二型亲本二型非亲二型非亲二型四型四型(parental ditype)(nonparental ditype)(tetratype)PDNPDT第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图7 对于连锁的两个基因座a和b，它们之间可能存在以下三种情况（图）： a、b 间无交换 (no crossovers, NCO)。 一次单交换 (a single crossover, SCO)。 存在双交换 (double crossover, DCO)。1. 当然，三次或多次交换也可能出现，但是太少

3、了，可以忽略。 第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图8第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图9parental ditype(PD)(4 parentals)tetratype(T)(2 parentals, 2recombinants)PD(4 parentals)T(2 parentals, 2recombinants)T(2 parentals, 2recombinants)Nonparental ditype(NPD)(4recombinants)a ba b+ + +a ba b+ + +a ba + b+ +a ba + b+ +a ba + b+ +a +a +

4、 b+ ba) No crossoversc) Double crossover (2-strand) b) Single crossoverd) Double crossover (3-strand)e) Double crossover (4-strand)第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图10To P16NPD的期的期望频率是望频率是DCO/4双交换双交换频率为频率为 DCO = 4NPD四型总频率为四型总频率为T=SCO+2NPD，所以，所以SCO = T 2NPDNCO = 1 (SCO+DCO) 从上图可以求出在a、b基因座之间的单交换和双交换数。1、NPD只存在于双交

5、换中，NPD的期望频率是DCO/4，所以双交换频率为 DCO = 4NPD2、在双交换中四型频率 = 2NPD，在单交换 中 只 有 四 型 ， 四 型 总 频 率 为SCO+2NPD，所以 SCO = T 2NPD第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图11Back P103、不发生交换的频率NCO = 1 (SCO+DCO)4、平均交换率m是单交换率加上2倍双交换率（每个双交换含2个单交换） m = SCO + 2DCO = (T-2NPD) + 2(4NPD) = T + 6NPD5、把m转换成图距MD MD = 50 m = 50 (T+6NPD) 第第5 5章真菌类染色体作图章

6、真菌类染色体作图12 例 在a b + +杂交中，各类子囊的频率为： 56% PD，41%T和3%NPD。 求基因座之间的图距。 MD= 50 (T + 6NPD) = 50 0.41 + (6 0.03) = 29.5 m.u.第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图13距离较小时方可用RF作为图距。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图14Back P11第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图15染色体交换与四分子类型的关系第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图16基因连锁基因连锁基因不连锁基因不连锁交换类型交换类型四分子类型四分子类型和着丝粒之间和着丝粒之间

7、的交换的交换四分子类型四分子类型不交换不交换PD 两个染色体均两个染色体均不发生交换不发生交换1PD:1NPD单交换单交换T一个染色体发一个染色体发生交换生交换T双交换双交换1PD:2T:1NPD二个染色体发二个染色体发生交换生交换1PD:2T:1NPD判断依据：判断依据：PDNPD判断依据：判断依据：PD = NPD图 基因不连锁 PD = NPD第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图17aa+bb+aba+b+第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图18 例如：用粗糙链孢霉的两个品系杂交： arg + + + pab thi arg(精氨酸): arginlne requir

8、ement pab(对氨基苯甲酸)：paraaminobenzoic acid requirement thi(硫胺素)：thiamine requirement 这一杂交产生9种四分子：第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图19第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图20 解：1、为了确定三个基因中每两个之间的重组频率，每两个一组，按可能的组合成三组：arg-pab，arg-thi, pab-thi，然后分别对每一组确定和计算PD、NPD及T等四分子类型的数目。 例如第(3)类四分子， 就arg-pab来说属于PD类型； 但就arg-thi来说，属于T类型； 又如第(7)类四分

9、子，就arg-pab与pab-thi来说为T，而就arg-thi来说则为NPD。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图21 2、根据四分子类型的数目，求每两个基因之间的重组频率： 公式R（1/2T+NPD）/（T+NPD+PD）X 100 Ra r g - p a b= 1 / 2 ( 7 1 ) + 1 /191100=19.1% Ra r g - t h i= 1 / 2 ( 1 6 7 ) + 8 /191100=47.9% Rt h i - p a b= 1 / 2 ( 1 2 1 ) + 2 /191100=32.7%第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图22arg-

10、pab: 由上表资料算出的每两个基因之间的PD、NPD及T三种四分子的数目第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图23arg-pabarg-thipab-thi PD1191668NPD182T71167121总数总数191191191重组频率重组频率19.147.932.7PDTPDTTTTPDNPD1454103263621(PD=14+103+2=119 T=54+2+6+3+6=71 NPD=1)191 arg-thi: thi-pab第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图24PDTTPDTTNPDNPDT145410326 3621(PD=14+2=16 T=54+10

11、3+6+3+1=167 NPD=6+2=8) 191PDPDTTTTTNPDT1454103263621(PD=14+54=68 T=103+2+6+3+6+1=121 NPD=2)191 3、确定基因排列顺序：这里arg-thi重组值最高，这两个基因应相距最远，相对位置应位于两边，而pab处于中间： argpabthi Rarg-pab=19.1 Rthi-pab =32.7 Rarg-thi =47.9 这是因为在arg-thi基因间有双交换。最简单的校正办法是： 这三个基因的遗传图：第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图25第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图26 高等

12、生物和单倍体低等生物，均具有连锁和交换现象。 红色面包霉属于子囊菌，属真核生物。特点： 个体小、生长迅速、易于培养； 可进行无性生殖或有性生殖。无性世代是单倍体，染色体上各显性或隐性基因均可从表现型上直接表现出来，便于观察和分析。 一次只分析一个减数分裂产物，方法简便。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图27l分生孢子(conidia)l交配型（mating type）l子囊果(perithecium)子实体l子囊(ascus)l子囊孢子(ascospore)第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图28第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图29AscusAscospor

13、e红色面包霉的遗传（n=7）. 有性生殖过程： +、- 接合型菌丝接合受精 子囊果的子囊菌丝细胞中形成二倍体合子（2n） 减数分裂 形成4个单倍的子囊孢子（四分孢子) 有丝分裂 形成8个子囊孢子、按严格顺序直线排列在子囊内。 （四分子分析：对四分孢子进行遗传分析）. 通过四分子观察，可直接观察其分离比例，检验其有无连锁。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图30第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图31 红色面包霉(真菌类)的特点： 易于繁殖、培养、管理； 可直接观察基因表现，无需测交； 可获得、分析单次减数分裂的结果；等。 红色面包霉减数分裂的特点：每次减数分裂结果(四个分生

14、孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直线排列直列四分子，直列八分子，具有严格的顺序。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图32第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图33方法l以着丝点为位点，估算某一个基因与着丝粒的重组值，进行着丝粒作图。l红色面包霉赖氨酸缺陷型lys 遗传：l基本培养基上正常生长的红色面包霉菌株野生型 lys+ 或+ ，成熟后呈黑色；l由于基因突变而产生的一种不能合成赖氨酸 的菌株赖氨酸缺陷型lys- 或 ，其子囊孢子成熟后呈灰色。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图345.3.2 线性四分子分析与着丝粒

15、作图 (6)- - + + + + - -第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图35 根据着丝粒与某杂合基因座之间是否发生交换，减数分裂中，等位基因 + 和 - 的分离有两种模式。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图36第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图37第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图38某对杂合基因在减数分裂时，基因与着丝粒间未发生某对杂合基因在减数分裂时，基因与着丝粒间未发生交换，这对杂合等位基因在第一次减数分裂期间就彼交换，这对杂合等位基因在第一次减数分裂期间就彼此分离，称为此分离，称为。AAaaMIAAaanAAaaAAaanAAaa2n

16、M A A A A A M A M A A a a A a a a a a a a (a) 第一次分裂分离模式第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图39第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图40某对杂合基因在减数分裂时与着丝粒间发生了交换，某对杂合基因在减数分裂时与着丝粒间发生了交换，在第一次减数分裂时，等位基因没有分离，而在第二在第一次减数分裂时，等位基因没有分离，而在第二次减数分裂时彼此分离，称为次减数分裂时彼此分离，称为。MIIAAaa2nAaAanAaAanAaAaAaAanMIMI A A A A a A M M a a a A A a a A a A a a (b)

17、第二次分裂分离模式 第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图41二、线性四分子分析与着丝粒作图第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图42Back P525.3.2 线性四分子分析与着丝粒作图第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图43 利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离，即根据子囊孢子基因型的排列顺序，计算基因与着丝粒的重组率，确定基因与着丝粒之间的距离和排列顺序。 实验说明：两种链孢霉杂交： 野生型菌株(lys+，或十)，子囊孢子：黑色。 赖氨酸缺陷型(lys- 或)，子囊孢子：灰色。1/2100第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图44第第5 5章真菌类

18、染色体作图章真菌类染色体作图45 例例1：赖氨酸缺陷型：赖氨酸缺陷型(lys-) 野生型野生型(lys+)序号序号子囊类型子囊类型子囊数子囊数 分裂类型分裂类型 I 非交换型非交换型 II 交换型交换型1. RF= * *100% II (MI+MII) 9+5+10+16105+129+9+5+10+16=* *100% =7.3%=7.3cM第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图46lys+/-7.3cM 例2：有9个子囊对A基因为非交换型，有5个子囊对a基因为交换型： 着丝粒距离5/(5+9)1/2100 着丝粒作图也可跟通常的基因作图一起进行第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类

19、染色体作图47第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图481、无序四分子分析可精确度量基因座之间的距离。2、线性四分子分析可作着丝粒制图，也可忽略子囊孢子的排列顺序，按无序四分子分析计算基因座之间的距离。3、当按无序四分子分析计算基因座之间距离时，要考虑以下三种可能性：第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图49第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图504、在着丝粒制图时，若基因座与着丝粒之间距离较大，也需要用平均交换次数m校正期间可能出现的双交换或多交换。 第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图51 例1：粗糙脉孢菌有一杂交 nic + ade nic: 菸酸依赖

20、型 ade: 腺嘌呤依赖型 得到7种不同的基因子囊型和相应的子囊数：第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图52表5-4 粗糙脉孢菌nic + ade杂交结果第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图531-4To P425-42-3第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图54图5-6 3种四分子的形成第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图555-6 解：先计算基因与其着丝粒间的重组率： R-nic交换型子囊数/总子囊数1/2 100 第二次分裂分离子囊数/总子囊数1/2 100 M2/总子囊数1/2 100 （4）（5）（6）（7）/1000 1/2 100 (590

21、15)/1000 1/21005.05% R-adeM2/总子囊数1/2100 (3)(5)(6)(7)/1000 1/2100 90+90+1+5/10001/21009.30%第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图56连锁基因的排列顺序分析 算出上述两个重组值后，还有三种可能性要考虑： （1）无连锁，位于两个不同的染色体上 （2）有连锁，位于一个染色体的着丝粒的两侧 （3）有连锁，位于一个染色体的着丝粒的同侧第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图57nicade5.059.30 由前表5-4已知PDNDP，说明这两个基因是连锁的，可以排除（1），这两基因对不可能自由组合。

22、连锁基因的同/异臂分析 可以有以下两种方法：第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图58连锁基因的同/异臂分析1利用连锁基因n和a都处在M状态下的PD和NPD四分子类型出现的频率来判断这两个基因在同臂还是异臂上(图5-7)。 如果n、a在异臂上， 当n和a都处在M状态下时，则PD与NPD都是由双交换形成，且机会应相等，因而PD与NPD的频率相等。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图59表5-4 粗糙脉孢菌nic + ade杂交结果第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图601-4To P425-42-3图5-7 连锁基因的同/异臂分析第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染

23、色体作图61二线双交换二线双交换单交换单交换四线双交换四线双交换四线三交换四线三交换901 表5-4的实验数据显示在中，同处MM的PD子囊数为90，在中，同处MM的NPD子囊数为1。显然，PD多于NPD（图5-7）。故n、a排列在异臂上的可能性不存在。 因此，我们可以判断n、a在同臂。 第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图62表5-5 链孢霉的nic+ade的分离资料(按分离时期排列)2在n和a分别为M和M的情况下，对子囊数与RF(n)，RF(a)进行比较分析，得下表(表5-5)。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图63+/nic+/ade子囊数子囊数M1M1（808+1）

24、809M1M2（90）90M2M1（5）5M2M2（90+5+1）961000表5-4 粗糙脉孢菌nic + ade杂交结果第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图641-4To P425-42-3图5-8 若 n、a异臂，则两基因各自的M型子囊数也应相差不到一倍第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图65+an905，n、a不可能异臂不可能异臂已知 RF(，RF(，两者相差不到一倍，若n和a各自独立地与着丝粒发生重组的话，则M的子囊数也应相差不到一倍。但实际上，交换发生在着丝粒与a间，n是M，a是M的子囊有90个（表5-4中的）；交换发生在着丝粒与n间时，n是M，a是M的子囊只有5个（表5-4中的 ） 。905，两者相差悬殊，与计算的重组值不相符合，所以，这两个基因不可能独自与着丝粒发生交换。即n、a同臂。第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图66图5-9 当 n、a同臂时，着丝粒n之间的一个交换，也是着丝粒a之间的一个交换第第5 5章真菌类染色体作图章真菌类染色体作图67+an表5-4 粗糙脉孢菌nic + ade杂交结果第第5 5章真菌类染色体作图章真