第03章-连锁遗传分析与染色体作图课件.ppt

1、l本章学时数：3-5学时l本章重点:l 伴性遗传l 连锁与交换定律l 着丝粒作图l本章难点：剂量补偿效应1/1/20231标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容l1.性别决定、伴性遗传l2.剂量补偿效应l3.连锁交换定律l4.真菌遗传分析与着丝粒作图l5.人类基因组的染色体作图1/1/20233 由常染色体进化而来，一对同源染色体中的一条发生变化，成为异型同源染色体（部分同源）。非同源部分同源部分X Y 1891年，德国学者Henking在半翅目昆虫减数分裂中发现一种异染色质，在一半的精子中含有，而另一半精子中则

2、没有，并命名为X染色体，意为“未知染色体”。l?1/1/202341.染色体决定性别性染色体差异（XY、ZW、XO）性染色体数目差异性指数染色体组数2.基因决定性别 3.环境决定性别 -生活环境 -温度 -激素 -发育阶段 -感染？1/1/202351/1/20236lXY型性决定：全部哺乳动物和一些昆虫、植物、鱼、两栖类 XX “雄性异配”XY lZW型性决定：鸟类和一些鳞翅目昆虫、某些两爬动物 ZZ ZW “雌性异配”家蚕2n=54+ZZ/ZW1/1/20237XO型和ZO型（部分双翅目、直翅目、鳞翅目昆虫）中华飞蝗 2n=23 XO 2n=24 XX1/1/20238性染色体组成XYXX

3、 XXYXOX/3AXYYXXX性指数(X)1/2111/21/31/23/2表型 果蝇超超人 /超超1/1/202391/1/202310 后螠（bniella)是一种海生蠕虫，雌雄个体体型大小悬殊，雄虫很小，生活在雌虫的子宫里面。幼虫在水中自由游泳，落在海底就发育成为雌虫，落在雌虫的口吻上就发育成雄虫。1/1/202311l青蛙:20 30l扬子鳄：温度高 温度低正常发育全部发育成1/1/202312人：保胎药过多，胎儿性别发育受到影响牛：异卵双胎，如果雄激素先产生，雌胎易发育成间性不育鸡：非芦花ZbZb ZBW 芦花 ZBZb ZbW 芦花 非芦花 如果在孵化前用雄激素，子代将全是1/1

4、/202313黄鳝：体长20cm为 体长53cm为 体长在20cm-53cm之间时，都可能称为“性反转”2003年，科学家证实当个体体积达到成体体积的70%时，发生性反转。1/1/202314果蝇：当受到“性比率螺旋体”感染后，后代全部是。1/1/202315伴性遗传基因是位于染色体上的，性染色体上也有基因存在。因此 性染色体上的基因的遗传一定和性别有某种关系1/1/2023161909年，摩尔根(Thomas Hunt Morgan)发现了一只白眼果蝇摩尔根进行的实验 P:红眼白眼 F1:红眼(白眼为隐性)1237 F2:红眼:红眼:白眼:白眼 2459 1011 0 7821/1/2023

5、17回交（测交）：T:红眼(来自 F1)白眼T1:红眼:红眼:白眼:白眼计数 129 132 88 86 比例：1 ：1 ：1 ：1P:白眼 红眼（纯种）F1:红眼 白眼 F2:红眼:红眼:白眼:白眼比例：1 ：1 ：1 ：1交叉遗传1/1/202318不同于Mendel规律的两个现象：(1).显性纯合体与隐性纯合体或杂合体杂交，可以得到隐性纯合体。(2).性状的遗传因性别而异，并出现交叉遗传现象。P:X+X+红眼 XwY 白眼 F1:X+Xw X+Y 红眼 1237 X+-X+Y XwXw XwYF2:红眼:红眼 :白眼:白眼 2459 1011 0 782T:X+Xw 红眼 XwY白眼 X

6、+Xw X+Y XwXw XwYT1:红:红:白:白计数 129 132 88 86比例：1 ：1 ：1 ：1？1/1/2023191.子二代与白眼交配 预期：有一半产生全是红眼的后代；另一半产生的后代与回交后代相同。2.白眼与红眼交配 预期：子代中均为白眼；均为红眼。3.白眼交配 预期：子代全是白眼，成为稳定品系。1/1/202320 由性染色体所携带的基因决定的性状，遗传时与性别相关联的遗传方式，又叫性连锁遗传。具有如下特点：1)决定性状的基因在性染色体上；2)性状的遗传与性别有关；3)正交与反交结果不同；4)表现特殊的交叉遗传和隔代遗传现象。1/1/202321 X-连锁?Y-连锁 人类

7、性别畸形1/1/202322血友病hemophilia特点：男性患者多；一般为绞花式遗传 （隔代遗传）？1/1/202323由位于X染色体上的隐性基因（Xd）控制X+Y、X+X+正常X+Xd 携带者 XdXd、Xd Y 患者 Xd来自其父亲（也是患者）X+Xd X+YX+Xd X+X+X+Y XdY 女儿正常（1/2为携带者）儿子中一半是患者色盲color blindness1/1/202324l致病的显性基因在X染色体上女性的发病率约为男性的2倍；而男性患者往往比女性患者严重。患者的双亲必有一人患此病。抗维生素D佝偻病1/1/202325存在于Y染色体非同源区域的基因所决定的性状，只能出现在

8、男性，且仅由父亲传递给儿子，又称为“限雄遗传”毛耳和决定人类性别的男性化基因为于Y染色体上的非同源区。1/1/2023261.性染色体数目变化引起的性别畸形2.基因突变引起的性别畸形3.其他类型的性别畸形1/1/2023271.Klinefelter综合征：2n=47，XXY 1/10002.Turner综合征：2n=45，XO 新生女婴中1/25003.XYY个体：2n=47，XYY 1/5001/3000卵细胞形成的减数分裂过程中，发生染色体不分离的结果。1/1/2023281/1/2023291/1/2023301/1/202331Y染色体上有决定睾丸发育的基因，所以XY个体为。X染色体

9、上发生基因突变时，产生了睾丸雌性化基因，使XY个体出现性别畸形。称为睾丸女性化。是X-连锁的隐性遗传病。1/1/2023321.真两性畸形有两套生殖系统，同时存在两种类型细胞：2n=46，XX和2n=46，XY。原因：双受精。两个受精卵互相融合发育。2.XX男性综合征2n=46，XX，但外貌男性，不育。原因：易位。Y上的睾丸决定因子易位到X染色体上。1/1/202333.或多或少都影响性腺发育，导致不育.有男性化作用，无存在时趋向女性.少染色体比多染色体影响更大，降低了生活力。1/1/202334lBarr小体l剂量补偿效应lLyon假说lX染色体随机失活的分子机制1/1/202335lBar

10、r小体 1949年,Barr等人在雌猫神经细胞间期核中发现,与性别和X染色体数目有关.l失活的X在间期细胞核中呈现为染色较深的一个小点，称为性染色质或巴氏小体。中的X是有活性的，因此，没有巴氏小体中有一条X是失活的，因此有巴氏小体。l可以通过巴氏小体的有无初步判断胎儿的性别。1/1/202336l剂量补偿效应 在XY性别决定生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或几乎相等的有效剂量的遗传效应.一条染色体失活X染色体的转录速率不同1/1/202337l正常雌性哺乳动物体细胞的两条X X染色体中有一条是失活的，结果使X X连锁基因得到剂量补偿,保证雌性和雄性个体具有相同的有效基因产物.哪一条失活是

11、随机的失活发生在胚胎早期,某细胞中某一条X X染色体一旦失活，其后代细胞中该X X染色体均处于失活状态。杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体,显隐性基因都有表达.lXX XXX X*(失活的X X染色体形成barrbarr氏小体）染色体失活是发育过程中独特的调节机制1/1/202338l黄O对黑o显性l雌性杂合个体X染色体随机失活1/1/202339l在失活的X X染色体上，有一些基因仍然表达，称为逃避失活基因：MICMIC2 2,XG,STS,XG,STS,RPS4X.RPS4X.l失活基因和表达基因是穿插排列的.lX X染色体上存在一个特异性失活位点xic,xic,即X X失活中心.680

12、-1200kb.680-1200kb.l同一区域发现一个基因XIST,XXIST,X染色体失活特异转录子.不编码pr,pr,产物是RNA(17kb)RNA(17kb)1/1/2023401/1/202341 人类有23对染色体，而基因数目为3万多个。每条染色体上必然有很多基因。基因在染色体上是如何排列的呢？同一条染色体上的基因之间在遗传时又是如何相互作用的呢？1/1/2023421906年，Bateson 和punnett 研究香豌豆，发现来自同一亲本的基因较多地连在一起。P 紫长 红园F1 紫长F2 紫长 紫园 红长 红园 284 21 21 55预期 9 3 3 11/1/202343l互

13、引相 coupling phase当两个非等位基因a和b处在一个染色体上,而在其同源染色体上带有野生型A和B时,这些基因被称为处于互引相l互斥相 repulsion phase若每个同源染色体上各有一个突变基因和一个野生型基因,则称为互斥相1/1/202344玉米：糊粉层有色C对无色c显性 种子饱满Sh对凹陷sh显性P CSh/CSh csh/csh 有色饱满 无色凹陷F1 CSh/csh csh/csh（T-cross）CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh 4032 149 152 4035 预期 1 1 1 1重组合类型明显少于亲组合类型，说明连锁的存在1/1/2

14、023451/1/202346l重组值，重组合后代数占整个后代数的百分比。l 重组合个体数l（重组合个体+亲组合个体数）l重组值在0-50%之间，不超过50%。l 为0时完全连锁，l 为50%时自由组合无连锁。1/1/202347连锁说明两个基因在同一染色体上重组合类型则说明两个基因间存在着交换1/1/202348雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的。果蝇：黑体红眼灰体紫眼 bbRR BBrr 测交 Br/bR br/br Brbr bRbr（1：1）测交 Br/bR br/br Brbr bRbr BRbr brbr 19 19 1 11/1/202349对果蝇和家蚕而言，重组值指的是雌果蝇或雄家蚕的

15、重组值。重组值=2/(2+18)=5%！虽然知道雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的，但为什么呢？到底是什么机制干扰了交换的发生，还需要研究1/1/202350凡是位于同一条染色体上的基因构成一个连锁群(linkage group)。Morgan等在1914年就发现果蝇有4个连锁群，到1967年测定了至少1000个基因都分别属于这4个连锁群。连锁群的数目应该（一般）等于单倍体染色体数(n)？1/1/202351l处在同一染色体上的两个或多个基因联合在一起传入子代的频率大于重新组合的频率.l重组类型的产生是由于配子形成时，同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。1/1/202352l分离定律是自

16、由组合定律和连锁交换定律的基础；l自由组合定律和连锁交换定律是生物体遗传性状发生变异的主要机制；l自由组合与连锁交换的区别在于：自由组合是染色体间重组(interchromosomal recombination)，而交换则是染色体内重组(intrachromosomal recombiation)。l另外，自由组合受到生物染色体对数的限制，而连锁交换则受到其染色体本身长度的限制。只要我们在染色体上发现的突变愈多，由交换而产生的重组类型的数量也愈大。从这个意义上说，自由组合是有限的，连锁交换相对地说限度较小。1/1/2023531911年，Morgan 提出：重组值可能是由基因在染色体上的位置

17、决定的。1/1/202354l1.定义：将3个基因包括在同一次交配中，例如用3个基因的杂合体abc/+与3个基因的隐性纯合体abc/abc做测交。l2.三点测交的优点：l 一次试验等于三次两点试验。l 各重组值是在相同条件下（同一基因型、同一环境下）得到的。l 得到双交换的资料 1/1/202355ABC/ABCabc/abcABC/abcabc/abcABC/abcABc/abcabc/abcAbC/abcaBC/abcAbc/abcabC/abcaBc/abcAB重组率=(AbC+Abc+aBC+aBc)/allBC重组率=(BcA+BcA+cBA+cBa)/allAC重组率=(AcB+A

18、cb+aCB+aCb)/all1/1/202356两个基因间发生两次交换。双交换的结果是这两个基因间的关系不变。abc+1/1/202357果蝇，a、b、c为X连锁基因。ab+/+c abc/Y 8种配子 1种abc ab+，+c 亲组合 a+c，+b+a+，+bc 重组合 +，abc a ec b ct c cv 1/1/202358 表型 个体数目 比例 类型 重组位置 a-b a-c b-c a b+2125+c 2207a +c 273 +b+265a+217 +b c 223+5 a b c 3 合计 5318 100%18.4%10.2%8.4%81.5%亲本型10.1%单交换型

19、8.3%单交换型 0.1%双交换型 亲组合 重组合1/1/202359？1/1/202360 三点试验中，两边两个基因对之间的重组值一定等于另外两个重组值之和减去两倍的双交换值。三点试验测交的8种后代中，个体数最少的2种是双交换的产物，数目最多的是亲本型。双交换型与亲本型比较，发生交换的基因位于三个基因的正中间。亲组合型：ab+，+c双交换型：abc，+c 位于中间 acb 1/1/202361干涉 interference：每发生一次单交换时，其邻近也发生一次交换的机会要减少一些的现象。并发率 coincidence 反映干涉的大小并发率越大，干涉越小。1/1/202362当 0 C 1 0

20、 I 1 正干涉 C=0 I=1 完全干涉 C 1 I 0 负干涉 C=1 I=0 无干涉交换促进交换1/1/202363遗传学图：根据基因直线排列定律，把位于同一连锁群上的基因按相对位置作成连锁图。座位Locus:基因在遗传学图上的特定位置。基因定位gene mapping:根据重组值确定不同基因在染色体上相对位置和排列顺序的过程。图距map distance：两个基因在染色体图上的距离的数量单位。用“厘摩”表示，cM作图原则：以不存在双交换的一对基因的重组值作图，再向两边找另外的基因。1/1/2023641.粗糙链孢霉作为遗传材料的优点2.顺序四分子及其遗传分析3.着丝粒作图(centro

21、mere mapping)4.粗糙链孢霉连锁作图5.染色单体干涉1/1/202365l世代短，易培养，后代多l真核生物、进行有性生殖l单倍体，无需考虑显隐性l子代能直接反映配子的基因和表型1/1/202366l四分子(tetrad):一个性母细胞减数分裂的四个产物（子代个体）留在一起l顺序四分子(ordered tetrad):链孢霉的减数分裂的四个产物（子代链孢霉）不仅留在一起，而且以直线方式顺序排列在子囊中。1/1/2023671/1/202368利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离称为着丝粒作图。1/1/202369赖氨酸缺陷型(lys-)野生型(lys+)序号子囊类型子囊数分裂类

22、型1.I2.非交换型3.4.II5.交换型6.1/1/2023701/1/2023711/1/2023721/1/202373发生一次交换，一个子囊中有半数孢子发生重组。着丝粒与lys基因间的重组值：重组孢子数 交换型子囊数81/2 总数 （交换型+非交换型）8去掉%后作为着丝粒与基因间的图距 100%1/1/202374粗糙链孢霉nic+和+ade杂交将产生36种子囊型，根据基因型和两对基因各自分开的时间分为7种基本子囊型。序号 1 2 34567 +a+a+a+子 +a+anan+nana囊 n+nan+a+a型 n+nanan+n+nan+分离 MIMI MIMI MIMII MIIMI

23、 MIIMII MIIMII MIIMII类别 PD NPDTTPDNPDT数目 808190590151/1/202375 nic距着丝粒的重组值 =（5+90+1+5）/10001/2 100%=5.05%ade与着丝粒之间的重组值 =9.30%nic与ade之间的重组值：=5.20%5.05 5.20 nic ade1/1/202376考虑二次交换的情况 2-3，二线双交换 1 2-3、1-4四线双交换 1 2-3、1-3或2-4三线双交换 2 如果二次交换不符合 二线：三线：四线=1：2：1时 认为有染色单体干扰存在。1/1/202377家系分析法细胞学与剂量效应法体细胞杂交法原位分子

24、杂交分子标记1/1/202378根据甲膑综合征与ABO血型的平行关系确定与ABO的连锁，简单计算重组率。a a、性连锁分析 如果某一性状只出现在男性，则可定位于Y Y染色体。如果某性状呈“男-男”式传递，可确定该基因与X X染色体连锁。1/1/202379b b、外祖父法 为确定X X染色体上连锁基因的重组关系，可通过对外祖父性状的检查来确定母亲的基因在染色体上的关系。母亲是双重杂合体时，有两种类型；顺式相（cis phasecis phase）突变基因和野生型基因分别在两条X X染色体上。反式相（trans phasetrans phase）突变基因和野生型基因在同一条X X染色体上。通过外

25、祖父法，可以确定母亲双重杂合体是哪一种类型。1/1/202380Acp1为红细胞型酸性磷酸酯酶基因细胞学观察 基因表达 No.2P缺失 酶活性大大下降 No.2三体 酶活性大大上升 1/1/202381人体细胞与缺陷型小鼠细胞融合，杂种细胞经过培养，筛选出在特定培养基上存活的细胞系，将含有人类的某些基因（若干染色体）根据染色体与基因的平行关系确定基因的位置1/1/202382小鼠细胞人细胞杂种细胞（含全部人染色体）杂种细胞系（各含少数条人染色体）A,B,C,D,E,保留的人染色体eg;检测某基因细胞克隆12345678A+-B+-+-C+-+-+-+-可由此表确定该基因在哪一条染色体。？1/1

26、/202383玻片原位杂交1.制作染色体片，并拍照。2.85变性3.用32P标记或荧光标记的探针杂交4.放射自显影或荧光显微镜，确定杂交与染色体的关系1/1/2023841/1/2023851.获得某性状（如抗病与感病）杂交的后代群体，F1、F2、BC1、BC22.提取亲本和杂交后代中抗病和感病个体的DNA3.PCR扩增，找到与抗病联系的分子标记4.确定该基因与分子标记的遗传图距5.根据该分子标记在遗传学图上的位置确定该基因的位置。1/1/202386问题提问与解答问答HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION结束语 CONCLUSION感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边，来自于您的声音是对我们最大的鼓励和帮助，大家在填写评估表的同时，也预祝各位步步高升，真心期待着再次相会！感谢聆听The user can demonstrate on a projector or computer,or print the presentation and make it into a film讲师：XXXX日期：20XX.X月