5连锁遗传分析.ppt

1、学习要点： 1性别决定的类型，掌握伴性遗传的概念、特点及相互关系。 2连锁与交换的原理，重组值、交换值、染色体干涉和并发率的概念及计算方法，特别是通过三点测交绘制连锁图的方法。 3人类基因的连锁分析的特点、人类基因定位的原理。,5 连锁遗传分析与染色体作图,5.1 性染色体与性别决定,5.1.1 性别与染色体 性比：雌性：雄性=1：1。 5.1.2 人类的性染色体 X染色体和Y染色体形态结构不同，功能也不同。 X染色体约155Mb，含1098个基因。 Y染色体约60Mb，含78个基因。 X染色体和Y染色体的同源区主要位于端部。,X连锁基因,Y连锁基因,假常染色质区2,假常染色质区1,人类的性染

2、色体,5.1.3 性染色体决定性别的几种类型, XX-XY型 雌性为同配性别，雄性为异配性别。 ZZ-ZW型 雌性为异配性别，雄性为同配性别。 XO型 雌性为XX，雄性为X0型。 植物的性别决定 大部分雌雄异株植物， XX为雌株，XY为雄株。,5.1.4 环境因子的性别决定, 温度决定性别：如龟、蜥蜴等。 位置决定性别：如后。,单倍体型性别决定（蜜蜂型）：未受精的卵发育成雄蜂，受精卵发育成可育的雌蜂（蜂皇），或不育的雄峰（职蜂）。,5.1.5 其他类型的性别决定,5.1.6 果蝇性别决定的染色体机制,性指数 果蝇的性别决定取决于染色体数目和常染色体（A）倍数之比，即性指数（）。 X/A=0.5

3、雄性。如2A+X（不育），2A+X+Y（可育）。 X/A=1雌性。如2A+2X，2A+2X+Y。 X/A1变态雌性，也称超雌。2A+3X（死亡） X/A0.5变态雄性，也称超雄。2A+Y（死亡） X/A介于0.5雌雄间性（不育）,5.2 性连锁遗传分析,5.2.1 黑腹果蝇的伴性遗传分析,1 果蝇的伴X隐性遗传现象 P 红眼() 白眼() F1 红眼() F2 红 红 白 2459 1011 782,2 摩尔根的假设 (1)白眼基因为隐性基因，位于X染色体上； (2)Y染色体上无对应的显性等位基因。,3 假设的验证,P 红眼 白眼 X+Xw XwY F1 红 红 白 白 X+Xw X+Y Xw

4、Xw XwY 129 ：132 ： 88 ：86 1 ： 1 ： 1 ： 1 结论: 1 红眼雌蝇是杂合体。 2 白眼雄蝇带隐性基因，位于X 染色体上;,实验 1,P 白 红 XWXW X+Y F1 红眼 白眼 X+Xw XwY F2：红 红 白 白 X+Xw X+Y XwXw XwY 1 ： 1 ： 1 ： 1,实验2,结论：1 进一步地证明白眼基因位于X染色体上； 2 交叉遗传现象。,概念：由性染色体所携带的基因在遗传时与性别相联系的遗传方式。 特点： 1 当同配性别传递纯合显性基因时，F均为显性性状，F性状呈：，性别的分离为：；其中隐性个体的性别与祖代隐性体一样，即外祖父的性状传给外孙。

5、 当同配性别传递纯合隐性基因时，F表现交叉遗传，即儿子象母亲，女儿象父亲。,4 伴性遗传（连锁遗传）,5.2.2 遗传的染色体学说的直接证明,果蝇眼色遗传的例外现象 白 红 XwXw X+Y 正常 红 白(不育) 初级例外 红 白(可育) 红 (12000) 正常 红 白 次级例外 红(可育 ) 白(4%）,推测:减数分裂形成配子时,母本两条X染色体不分离.,例外遗传现象的解释 减数分裂中:X染色体不分开, 从果蝇眼色例外遗传现象得出的结论,由于不分离的X染色体上的突变基因的作用，导致果蝇颜色遗传的例外现象，即雌蝇偏母，雄蝇偏父。这就证明了基因位于染色体上，染色体是基因的载体。,5.2.3 人

6、类的性连锁遗传分析,伴X显性遗传(sex-linked dominant inheritance,XD)：如抗维生素D佝偻病、先天性多毛症等。 伴X隐性遗传(sex-linked recessive inheritance,XR) ：如红绿色盲、血友病、鱼鳞病等。 Y连锁遗传(Y-linked recessive inheritance),先天性多毛症的遗传,X连锁显性遗传病特点： 人群中女性患者比男性患者约多一倍，前者病情常较轻； 患者的双亲中必有一名是该病患者； 男性患者的女儿全部都为患者，儿子全部正常 女性患者（杂合子）的子女中各有50的可能性是该病的患者； 系谱中常可看到连续传递现象，

7、这点与常染色体显性遗传一致。,X连锁隐性遗传病特点： 人群中男性患者远较女性患者多，系谱中往往只有男性患者； 双亲无病时，儿子可能发病，女儿则不会发病；儿子如果发病，母亲肯定是一个携带者，女儿也有1/2的可能性为携带者； 男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等也有可能是患者； 如果女性是一患者，其父亲一定也是患者，母亲一定是携带者。,一例红绿色盲系谱 ：,存在于Y染色体差别区段上的基因所决定的性状，将随Y染色体的行为而传递。它们仅仅由父亲传给儿子，不传给女儿，表现为所谓限雄遗传(holandric inheritance)现象。,Y连锁遗传(Y-linked recessive

8、inheritance,5.2.4 其他伴性基因的遗传分析, 鸡羽斑纹的遗传 ZB 芦花， Zb 非芦花,P 非芦花 芦花 ZbZb ZBW F1 芦花 非芦花 F1识别雌雄 ZBZb ZbW F2 芦花 芦花 ZBZb ZBW 非芦花 非芦花 (各占1/4) ZbZb ZbW, 女娄菜宽叶基因B的伴性遗传,阔叶 细叶 XBXB XbY 阔叶(XBY),阔叶 细叶 XBXb XbY 阔叶XBY 细叶XbY,阔叶 阔叶 XBXb XBY 阔叶 阔叶 细叶 XBXB XBY XbY XBXb,5.3 剂量补偿效应及其分子机制,5.3.1 性染色质体 1949年,由Barr发现,又称为Barr小体.

9、存在于间期核中的惰性的异染色质化的小体,位于细胞核膜的内侧边缘或靠近核膜,与性别及X数目有关X-1., 剂量补偿效应(Dosage compensation effect)：XY性别决定机制的生物中，性连锁基因在两种性别中相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。 性两条X失活一条，雄性单条X染色体保持活性；（哺乳类） 性两条X染色体均有活性，雄性中唯一的X染色体超活性；（果蝇） 性两条X染色体低性降低。（线虫）,5.3.2 剂量补偿效应与Lyon假说, Lyon假说（哺乳动物） 1 两条X染色体中一条失活，使雌性和雄性具有相同的基因产物。 2 失活是随机的，可以是来自母源的X染色体失活，也可以是来

10、自父源的X染色体失活。 3 失活发生在胚胎发育的早期。 4 杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。,Lyon假说的证据 （1）玳瑁猫毛色遗传 雌性杂合体玳瑁猫的毛色具黑色与黄色斑块。 X：黄色 ； Xo：黑色 X失活 黑色斑块 Xo失活 黄色斑快 结果：同一个体出现黄、黑斑块,（2）6-PGD杂合体细胞电泳实验,5.3.3 X染色体随机失活的分子机制,1 大多数X连锁基因在胚胎发育早期失活，但并非整条X染色体上的基因均失活。 2 在失活的X染色体上，表达的基因与失活基因是穿插排列的。 3 在X染色体上存在失活中心。,5.4 连锁交换与重组,5.4.1 连锁遗传现象的发现 P 紫花长形 X 红花

11、圆形 PL/PL pl/pl F1 紫长(PL/pl) F2： 紫长 紫圆 红长 红圆 合计 实验结果： 4831 390 393 1338 6952 自由组合预期:3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952,F2中四个类型的个体数同理论数相差很大，原来组合在两个亲本中的性状在F2代中仍然多数联合在一起遗传，即原本属于亲本的两个非等位基因较多地联系在一起遗传,这种现象称为连锁遗传(定律)。,5.4.2 连锁遗传,5.4.3 连锁遗传现象的解释,5.4.3.1 重组的解释,1 同源染色体非姐妹染色单体发生了交换。 2 交换是对等交换(正常情况下)，发生在两条同源染色体的相同位

12、点。 3 性母细胞中连锁基因间每发生一个交叉，只有一半的重组类型。 4 最大交换是50%。,5.4.3.2 亲本类型大于重组类型的解释,并非100%的性母细胞均在两基因位点之间发生交换,因此,F1杂合体产生的亲本配子远远大于重组配子。,P PL/PL pl/pl F1 PL/pl 配子 PL pl pL Pl 预期 1 ： 1 ： 1 ： 1 实际 大于50% 小于50%,5.4.4 完全连锁和不完全连锁,完全连锁（complete linkage）：杂种个体在形成配子时没有发生非姐妹染色单体之间交换的连锁遗传，无重组类型。,不完全连锁（incomplete linkage）：杂种个体的连锁基

13、因在形成配子时，同源染色体非姐妹染色单体间发生了交换，出现了重组类型。,全部为亲本型配子,完全连锁,不完全连锁,亲本型配子,亲本型配子,重组型配子,重组型配子,果蝇的完全连锁与不完全连锁,雄果蝇的完全连锁,雌果蝇的不完全连锁,重组型数目,亲本型数目+重组型数目, 重组频率(RF)=,5.4.5 重组频率的测定,重组率是度量基因间连锁程度或两基因间距离的的一个参数，两基因距离较近，则连锁较紧密，其重组率低，两基因距离越远，则连锁越不紧密，两基因间发生交换的机会多，重组合率亦高。,P 有色饱满 X 无色凹陷 CSh/CSh csh/csh F1 CSh/csh X csh/csh9（测交） F2

14、CSh/csh csh/csh Csh/csh cSh/csh 有满 无凹 有凹 无满 自由组合: 1 1 1 1 合计 实验结果：4032 4035 149 152 8368 亲本型 重组型 亲组合: 96.4% 重组合: 3.6% ,即:重组频率=3.6%,CSh/CSh csh/csh F1 CSh/csh X csh/csh（双隐性） F1配子 CSh csh cSh Csh csh 48.2% 48.2% 1.8% 1.8% F2 CSh csh cSh Csh 48.2% 48.2% 1.8% 1.8% 亲组合: 96.4% 重组合: 3.6%, 多线交换与最大交换值,当两连锁基因

15、距离较近，即紧密连锁时，重组率接近交换值。两连锁基因间发生一次交换的最大交换值是50%。 当两连锁基因相距较远，其间可能发生不止一次的交换，涉及的染色单体不限于两条，即多线交换，此时，重组值小于交换值，但最大交换值仍然是50%。,对于基因座A.C来说,偶数次交换（如双交换）等于没有交换,奇数次交换等于单交换。 双交换的特点： 1、双交换概率显著低于单交换概率。 2、3个连锁基因间发生双交换的结果，两侧基因无重组，此时两侧基因的重组率低于实际的交换值。 只要4条染色单体发生交换的机会相等，在所研究的两个基因之间（如A-C）产生重组型与亲本型的比总是1：1，所以最大交换值也是50%。,A B C,

16、a b c,1 2 3 4,1 2 3 4,5.5 染色体作图,5.5.1 相关概念,基因定位:确定基因在染色体上的排列顺序和相对距离的过程. 染色体图:基因连锁图、遗传图 图距：两个基因在染色体图上距离的数量单位。 1个图距单位是1%重组率去掉%。(1厘摩=1cM）,5.5.2 基因定位的方法, 两点测交,例玉米：有色；Sh饱满；x非糯性 通过三次两点测交，得： Sh3.6； Shx20；x,缺点: 1 太烦琐; 2 三次实验条件难保一致,亲本也不可能相同; 3 不能得到双交换的资料。, 三点测交,用三杂合体abc/+跟三隐性个体abc/abc测交的实验叫三点测交，简称三点实验。,P 棘眼、

17、截翅 横脉 ec ct +/ec ct + + + cv/y F1 ec ct +/+ + cv ec ct cv/y,测交后代的表型和比例与F1三杂合体产生配子的表型和比例一致,ec + ct,+ cv +,ec + ct,+ cv +,双交换,单交换,单交换,无交换,ec + ct,+ cv +,ec + ct,ec + ct,+ cv +,+ cv +,ec ct +/+ + cv ec ct cv/y 序号 表 型 实得数 1 ec ct + 2125 （亲组合） 2 + + cv 2207 3 ec + cv 273 （单交换I） 4 + ct + 265 5 ec + + 217

18、（单交换II) 6 + ct cv 223 7 + + + 5 （双交换） 8 ec ct cv 3 合计 5318,三点实验的分析方法-中间位点法作图,B 找出亲本类型和双交换类型,确定正确的基因顺序; 亲本型 ec ct + + + cv 双交换 ec ct cv + + + 基因顺序为: ec cv ct 或 ct cv ec,A 归类:将8种表型按对等交换分成4组,统计数目;,D 作图 ec 10.2 cv 8.4 ct 18.418.6？,C 分别计算两个单交换 ec-cv:(273+265+5+3)/5318X100 %=10.2% cv-ct:(217+223+5+3)/5318

19、 X100%=8.4% ec-ct:(273+265+217+223)/5318=18.4%,原因:1 忽略了双交换的存在。双交换率=0.1% 2 (ec-ct)实际交换值 =18.4%+20.1%=18.6%,三点测交的优缺点 ）一次三点实验得到的三个重组值是在同一基因型背景，同一环境下得到的，三个重阻值可以严格的相互比较 ）可以得到双交换的资料 ）三隐性纯合体不易获得或保存,5.5.3 遗传干涉与并发系数, 染色体干涉和并发系数,染色体干涉：一次单交换可能影响它邻近发生另一次单交换的可能性。,并发系数(C) = 实际双交换 理论双交换,I=1-C， 0 干涉完全 C= 0不完全干涉 无干涉, 染色单体干涉,一对同源染色体的4条非姐妹染色单体参与多线交换机会的非随机性。 若不存在染色单体干涉,则二线双交换:三线双交换:四线双交换=1/4:2/4:1/4. 正染色单体干涉:四线双交换1/4. 负染色单体干涉:二线双交换1/4.,5.5.4 利用作图函数计算大图距,重组值: RF=1/2(1-e-m) m平均交换数