浙江省杭州市2009年生物学竞赛集训营讲义12染色体和连锁群

1、和连锁群第一节 连锁与交换Section 3.1 Linkage and Crossin一、连锁遗传现象er组合一：紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒组合一：紫花、长花粉粒红花、圆花粉粒组合二：紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒组合二：紫花、圆花粉粒红花、长花粉粒二、连锁遗传的解释为什么 F2 不表现 9:3:3:1 的表现型分离比例(一).每对相对性状是否符合分离规律？(二).非等位( 三).间是否符合独立分配规律？等的果蝇遗传试验；(四). 连锁遗传现象的解释。一) 、每对相对性状是否符合分离规律？二) 、两对相对性状组合？测交：相引相测交：相斥相( 三) 、等的果蝇遗传试验果蝇(Drosophila

2、 melanogaster)眼色与翅长的连锁遗传：u u n n n u uu眼色：(pr+)对紫眼(pr)为显性；翅长：长翅(vg+)对残翅(vg)为显性。相引相杂交与测交相斥相杂交与测交结果：F1 形成四种类型的配子；但比例显然不符合 1:1:1:1，且亲本类型配子明显多于重组型配子；两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。果蝇眼色与翅长连锁遗传：相引相Ppr+pr+vg+vg+prprvgvgF1pr+prvg+vgprprvgvg(测交)Ftpr+prvg+vg prprvgvg 1195 pr+prvgvgprprvg+vg1339151154果蝇眼色与翅长连锁遗传：相

3、斥相Ppr+pr+vgvgprprvg+vg+F1pr+prvg+vgprprvgvg(测交)Ftpr+prvg+vg157prprvgvgpr+prvgvg prprvg+vg1469651067( 四) 、连锁遗传现象的解释n连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对上的非等位间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。nu控制果蝇眼色和翅长的两对非等位位于同一同源上。即：相引相中，pr+vg+ 连锁在一条上，而 prvg 连锁在另一条，杂种 F1 一对同源分别具有 pr+vg+ 和 prvg 。三、 完全连锁和不完全连锁n完全连锁

4、 (compleinkage)：的 杂种 F1( 双杂合体) 只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型如果 连锁的配子 ，就称为完全连锁 。 例如雄果蝇和雌家蚕中通常不发生交换 ，连锁不发生重组。完全连锁，n不完全连锁 (pleinkage)：指 连锁的杂种 F1 不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。完全连锁(compleinkage)不完全连锁(pleinkage)C-Sh间的连锁与交换四、交换与不完全连锁的形成五、重组型配子的比例重组型配子的比例六、交换的细胞学证据第二节 交换值及其测定Section 3.2 Determining of Crossin一、 交换值的概念二、

5、交换值的测定er ValueC-Sh间的连锁与交换香豌豆 P-L香豌豆 P-L香豌豆 P-L香豌豆 P-L间交换值测定(1)间交换值测定(2)间交换值测定(3)间交换值测定(4)三、交换值与遗传距离四、影响交换值的第三节定位定位与连锁遗传图两对 间的排列次序一、 连锁分析的方法两点测验：步骤(1/3)两点测验的 3 个测交结果两点测验：步骤(2/3)两点测验：步骤(3/3)两点测验：局限性三点测验：步骤(1/7-2/7)三点测验：步骤(3/7-4/7)三点测验：步骤(5/7)间排列顺序确定三点测验：步骤(6/7)三点测验：步骤(7/7)二、 干扰和符合二、 干扰和符合符合系数(coeffici

6、ent of coincidence)三、 连锁遗传图(linkage map)三、 连锁遗传图(linkage map)玉米的连锁遗传图n nn第四节 真菌的遗传分析链孢霉（Neurospora crassa）的生活史链孢霉 Neurospora 是真菌，属于子囊菌纲，在遗传上应用极广。这类真菌特别有利之处在于它们一方面行有性生殖，具有跟高等动植物行为相象的，另一方面又象细菌那样有较短的生活周期。链孢霉的有性生殖周期只要 10 天，能在含碳源和某些无机盐的简单培养基中生长。nn链孢霉(Neurospora crassa)是一种丝状，生活史相当复杂(图 6.2)。培养的链孢霉是由许多分枝的细丝

7、即菌丝组成的，菌丝由隔壁分成隔，每隔有近百个单倍体核。n它们的生殖方式通常是无性的，菌丝体发出气生菌丝，长出无性孢子，叫做分生孢子，有的是单核的小分生孢子，有的是多核的大分生孢子，分生孢子萌发出新的菌丝。nn有性生殖只有在两个不同交配型菌株一起生长时才会进行。在固体琼脂上，两个菌株都形成许多雌性生殖结构，称为原子囊壳。原子囊壳是菌丝的圆形聚合物，包有特殊的菌丝，向空间伸展成为丝。不同交配型的小分生孢子(有时甚至一根菌丝体)与丝相接触时就发生作用。n准备进行融合细胞的核移至丝下部，进入称为产囊体的特殊菌丝中去。这时细胞核的变化是很复杂的，实际上两种交配型的细胞核都进行核分到许多产囊菌丝中去。，成

8、对的不同交配型的细胞n n n n nn接着在每条产囊菌丝中都发生下列过程：由每种交配型的一个核共同形成子囊原始细胞，这两个核在伸长的细胞中融二倍体细胞核；二倍体细胞核立即进行减数；减数的四个产物再进行有丝，在一个子囊中形成四对子囊孢子。同时，其他菌丝形成了一个厚壁包围着产囊菌丝，长颈瓶状的子囊壳。nn特别应当注意的是：每个子囊是一次减数的产物，而每对孢子则是有丝的产物，因此每对孢子的每个成员具有相同的型。nn减数所产生的四个产物即四分体不仅仍保留在一起，而且在子囊中成线状排列。这是一种有顺序的四分体，是提供遗传分析独一无二的非常重要的结构。四分体分析（tetradysis）n链孢霉的特点是它

9、的四分体是顺序排列的。不仅减数的四个产物在子囊中仍连在一起，而且代表减数四个染色单体的子囊孢子是直线排列的，排列的顺序跟减数中期板上染色单体的定向相同。因此，查方法是办不到的。用遗传学方法可以区分每个染色单体，而用细胞学检n n n nn四分体遗传分析的特殊意义在于：(1)(2)(3)(4)能从四分体不同类型出现的相对频率计算连锁关系；能计算标记与着丝点之间的连锁；子囊中子囊孢子严格的交互性表明减数是一个交互过程；分析表明，每次交换仅涉及四个染色单体中的两个，而多次交换则可能涉及二价体的两个、三个以至所有四个染色单体。nn让一下交配型不同的菌株的杂交结果。二倍体子囊原始细胞是 Aa，经减数产生

10、两个 A 和两个 a，再经有丝产生四对子囊孢子。nn这四对子囊孢子在子囊中有六种排列顺序(表 6.3)。为了方便起见，写出子囊孢子对的型而不写单个孢子的型。表 6.3链孢霉的第一次和第二次Lindegren(1932)关于交配型等位分离A 和 a 分离的数据。他解剖了 274 个子囊并测定了每一孢子对的交配型。表中是六种可能子囊类型的数值。n表 6.3 中第 1 和第 2 种类型的子囊是第一次分离的子囊，因为在第一次减数时带有 A的两条染色单体移向一极，而带有 a的另外两条染色单体移向另一极，因此在每一子囊中两个A 孢子对相互邻接，两个a 孢子对也相互邻接。n第 3 至第 6 种类型的子囊是第

11、二次分离的子囊，因为要到第二次减数A 和 a才分离，子囊中相同的孢子对不相邻接。n如果减数的产物是随机分布的话，六种类型子囊的分布频率应该相同，而 Lindegren得到的数据(表 6.3)却清楚地表明并非如此。这是为什么呢？n组；n在减数时，带有 A 和 a 的同源沿其长度配对，再为染色单体并参与重如果二价体在中期板上定向和正常分离的话，在两个同源之间至少应有一个交叉，倘若 A 位点与着丝点之间没有产生交换，两个等位A 和两个等位a 仍将附着在同一个着丝点上，并在第一次减数的后期一起分离，减数种类型的子囊。就只能产生第 l 或第 2nn换句话说，第一次分离时位点与着丝点之间并末发生交换。当

12、A 位点与着丝点之间发生交换时，第一次减数后，每个子细胞核得到一条具 A和 a 染色单体的。n nn只有在第二次减数中，每个染色单体分到各子囊孢子去的时候，A 和a 才相互分离。结果在子囊中，A 或 a 孢子对，或 a 和 A 孢子对互相分开；每一个第二次分离的 子囊是供试位点与着丝点之间发生一次交换的结果。n根据这种特殊情况，就有可能计算某一位点和着丝点之间的重组百分率。n nn分离的子囊中，Aa 位点与着丝点之间没有重组的染色单体。分离的子囊中，四条染色单体中有两条(即 1/2)发生重组。在第一次在第二次在所有子囊中重组染色单体数是第二次分离子囊数的 2 倍(2N2)。染色单体的总数是子囊

13、数的 4 倍(4N1 + 4N2)，这里N1 和N2 是第一次和第二次分离的子囊数。nn因此，重组百分率是：这等于第二次组合现在分离子囊数百分率的一半n n (n一下涉及两对等位分离的杂交。表6.4是Lindegren 从交配型 A 的野生菌株跟交配型 a)杂交中得到的数据。具有绒毛菌丝体的菌株虽然两对等位的分离会出现 66 即 36 种不同的类型，但可以把它减化为七囊类型。n nnLindegren 在杂交中绒毛菌丝体(f )对正常菌丝体(f +)和交配型A 对a 的分离数据首先考虑f +和f 的分离情况：对 f +和f 来说，109 个子囊中有 67 个是第二次分离的，所以绒毛位点与着丝点

14、之间的重组百分率是：nn同样，A 位点与着丝点之间的重组百分率是：然后再来考虑A 和 f +位点是在同一条上还是在不同上，它们是连锁的还是组合的?nn n这取决于四种不同类型孢子对的分布频率。如果 f +和 A 是紧密连锁的话，可以预期亲本型孢子 f +A 和f a 占绝对优势；而如果它们位于不同上，则四种类型的孢子数应该相等。n根据表 6.4可以看到四种类型的分布频率相同，因此 A 和f 位点是非连锁的。连锁分析nn杂交： nic + + ade其中 nic 是菸酸依赖型，要在培养基中添加菸酸才能生长， ade 是腺嘌呤依赖型，要在培养基中添加腺嘌呤才能生长。n上面已讲过，一对杂交，有 6

15、种不同的子囊型，两对杂交，有 6636 种不同的子囊型；但是可把 36 种不同的子囊型归纳为 7 种基本子囊型。这 7子囊数列于表 6.5囊型和实得的表 6.5nic + + ad 得到不同子囊型的后代（1） （2）（3）（4）（5） （6）（7) ad ad ad ad nic + nic + adnic adnic nic ad nic ad adnic adnic adnic adnic adnic nic nic ad nic M 2M 1 M 2M 2 M 2M 2M 2 M 2M 1 M 1 M 1 M 1M 1M 2（PD） （NPD）（T）（T） （PD） （NPD） （T)8

16、0819059015nnnic 和ade 之间有三种可能性可以考虑：第一， nic 和ade 可能位于不同的上，并且是组合的。但第一种类型的子囊数大大超过预期，排除了这种可能性。nn第二， nic 和 ade 可能在同一条上，并位于着丝点的两边。这时它们之间的重组百分率大约应是 14%。nn臂上，重组百分率只有 4.25%。第三，它们在同一条如果 nic 和 ade 连锁，其重组百分率用重组孢子数总孢子数100 的公式来计算。表6.5 中，有 208 个重组孢子对，重组百分率为：第五节 人类作图近来发展很快，在nn人类定位技术上主要应用体细胞杂交和DNA 分析法。但是，对于那些无法以体外培养杂

17、种细胞表达的性状或疾病，就需要借助于家系连锁分析法。n一. n这种方法适合于分析家系分析法连锁、定位、等。家系的连锁分析首先要从群体中选择适合的家系，要求被挑选家系中双亲之一或两个为双杂合体，并且注意双杂合体家系要随机抽样，避免产生偏倚。n n nn同时必须剔除下列几种家系：双亲性状不能在子代中得到分离的，如 GgTtGGTT；家庭中仅有一个子代的；（3）亲本之一的型不明或的。三代的系谱n n n n图在三代系谱中较容易确定子代是否发生例：如图，重组，可直接计算重组值。设黑色表示患一种显性的肌强直功能不全(mytonic dystrophy)；性状标志为唾液类型，由 Se 和 se 一对等位所

18、控制， Se 为显性。肌强直功能不全和唾液类型发生分离的家庭n n和I-1其患有肌强直功能不全症并伴有唾液型的特性；I-2 不患此病并为泌型。的女儿（II-1）也为肌强直功能不全症并伴有唾液型，所以她（II-1）的疾病型性状的两个来自父亲，说明疾病和 Se在一条上，型为 GSe/gse，为相引相的双杂合体。n第三代的性状开始分离，有的为型伴疾病，有的不伴病。n锁的在第三代六个子代中，III-1为健康者并为型，说明原来疾病为重组体。和 Se连与其同源间发生了交换，因此该I-2 III-6 均为非重组体。因此重组率为：1/6。体细胞法1968 年 Donahuen二. n发现 No.1血型( Fy )相关着丝粒区异常与Duffy三. nnn体细胞杂交法体细胞是生物体除生殖细胞外的所有细胞。细胞杂交又称细胞融合（cell fu），是将来源不同的两种细胞融一个新细胞。大多数体细胞杂交是用人的细胞与小鼠、大鼠或仓鼠的体细胞进行杂交。这种新产生的融合细胞称为杂种细胞（hybrid cell)，含有双亲不同的。n杂种细胞有一个重要的特点是在其繁殖传代过程中出现保留啮齿类一方则逐渐丢失，最后只剩一条或几条，其原因至今不明。而人类n这种仅保留少数甚至一条人的杂种细胞正是进行连锁分析和定位的有用材料。n