遗传学连锁互换和基因作图示范课件.ppt

1、遗传学连锁互换和基因作图遗传学连锁互换和基因作图第一节 连锁与重组性状连锁遗传的发现连锁遗传的解释测交：杂合体或未知基因型的个体与隐性纯合体的交配 1912年Morgan用果蝇为材料研究连锁现象，提出了遗传学的第三定律连锁与互换定律干涉 I=1-并发系数RF（0ade)=9.RF(a-g)=5%=5cM两对基因杂交，如不考虑孢子排列，只考虑05 N 5.A BDCO计算ade与着丝粒之间的重组率：n nic/ade 子囊数(一)家系分析法与基因定位两连锁基因的作图（二）Y ct Ec 293 y ct Ec 4Y Ct Ec 10804)生化分析和细胞学观察如果我们把资料用另一种方式排列，得下

2、表：35 ec 20.若两连锁基因在异臂上，则PD与NPD都由双交换形成且机会相等，所以PD=NPD。完全连锁与不完全连锁二、交叉与交（互）换 交叉：1909年Janssens首先观察到减数分裂同源染色体部分区域的交叉。互换：Morgan 设想交叉的区域应该是染色体互换的区域，因此表现为不完全连锁（如上例的11%重组合）。完全连锁：雄果蝇和雌家蚕 几个概念几个概念：1、重组与交换：重组是指基因的重新组合；交换是指染色体片段的交换。2、单交换和双交换：单交换是指在考察区域内发生了一次交换，同理双交换是指发生了两次交换。AB aB aB2 4 2家系分析法在原则上也可用于常染色体上的基因定位。遗传

3、图、物理图都是为绘制序列图而建的，目前的测序技术还不允许很长链DNA直接测序。非顺序四分子的遗传分析比例，就可计算两个基因间的重组率。菌丝产生的单倍体分生孢子与另一个菌丝的原子囊果中的单倍体子囊孢子杂交。原理采用已克隆基因的cDNA作探针，与杂种细胞中人染色体DNA进行分子杂交。105 129 9 5 10 16=x 1/2能克隆大片段DNA载体如YAC（10Mb）等的出现，使克隆群排序变得容易、准确。A B5.家系分析法在原则上也可用于常染色体上的基因定位。因此，交换值（重组率RF）的计算公式为0 4 0n (2n)两个基因在染色体上的相对距离。亨廷顿（Huntington）舞蹈症是一种常染

4、色体显性遗传病，尽管过去进行了多年的研究，通过比较亨廷顿患者与正常人的组织，仍未发现任何特殊的蛋白质异常。第二节 重组率及测定 交换值的测定Y ct ec 66 y Ct Ec 78CAG重复的长度与症状出现的年龄一般相关（重复的长度越长，预示出现症状越早）。RF(a-g)=5%=5cMm=SCO+DCO=（T2NPD）+2（4NPD）计96（=90+1+5)个子囊。交换值与连锁强度的关系实际上 PDNPD1，所以两基因连锁。亲二型（PD）、非亲二型（NPD）、四型（T）DCO 若X染色体没有重组交换，则不论母亲是顺式还是RF（0nic)+RF（nicade)=RF（0ade)+0.M1 M2

5、 90亲组合+重组合2 2 0RF 0lys=(9+5+10+16)1/2/(105+129+9+5+10+16)100%=7.CAG重复范围在正常的染色体为1030拷贝，在HD染色体为36121拷贝。NPD+PD+T 10002 x 1+2 x 5+2 x 1+5 19交换值与连锁强度的关系影响交换值的因子第三节 基因定位与连锁遗传图 基因定位两点测验三点测验果蝇三点测验果蝇三点测交作图：例：果蝇Y染色体上有 y黄身，Y灰身；ct截翅，Ct正常翅；ec棘眼，Ec正常眼。杂交：Y Ct Ec/y ct ec()x y ct ec/Y()子代：y ct ec 1071 Y Ct Ec 1080

6、Y ct ec 66 y Ct Ec 78 Y Ct ec 6 y Ct ec 282 Y ct Ec 293 y ct Ec 4 例如：y+w+ec+/y w ec可产生8种配子，这8种配子来源于非交换、单交换及双交换。分析：归类：把一次交换产生的配子（表型）归为一类，填入表中：重组 类型 数目 占总数%yec ecct yct y ct ec 1071 74.68 Y Ct Ec 1080 Y ct ec 66 5.00 y Ct Ec 78 y Ct ec 282 19.97 Y ct Ec 293 Y Ct ec 4 0.35 y ct Ec 6 确定基因顺序：根据双交换类型的特点，我

7、们知道这3个基因的顺序为yecct。统计各类型的数据,计算重组值：yec:5.00%+0.35%=5.35%ecct:19.97%+0.35%=20.32%yct:5.00%+19.97=24.97%图距：y 5.35 ec 20.32 ct 24.97问题：24.975.35+20.32 原因：双交换引起 校正：5.35+20.32=24.97+2 x 0.35=25.67 y 5.35 ec 20.32 ct 25.67 双交换的特点：双交换的特点：双交换的比率最低：如果3个基因是自由组合的，则8种配子的比率为1：1：1：1：1：1：1：1，如果是连锁的，则非交换单交换双交换。双交换的结果

8、是3个基因中只有中间的基因位置发生改变，另两个基因位置不变。重组值与交换值的区别：发生双交换后，头尾两个基因间发生了两次交换，但两基因没有重组。理论上说，染色体图距应由交换值表示，但我们能观察到的只有表型（基因）的重组。干扰与符合干涉（扰）和并发系数（率）干涉（扰）和并发系数（率）干涉：发生一次单交换后会影响临近发生另一次单交干涉：发生一次单交换后会影响临近发生另一次单交换，称干涉。换，称干涉。可分为正干涉和负干涉。真核生物一般为正干涉，原可分为正干涉和负干涉。真核生物一般为正干涉，原核生物为负干涉。核生物为负干涉。干涉的大小用并发系数（干涉的大小用并发系数（C C）表示：）表示：观察到的双交

9、换频率观察到的双交换频率 并发系数并发系数 C=C=两个单交换的乘积两个单交换的乘积 干涉干涉 I=1-I=1-并发系数并发系数 上例：上例：C=0.35%/(5.35%x 20.32%)=0.3211 C=0.35%/(5.35%x 20.32%)=0.3211 I=1-0.3211=0.6789(67.89%)I=1-0.3211=0.6789(67.89%)连锁遗传图连锁遗传图连锁群：彼此连锁，具有一起往下传递的趋势的许多基因，构成一个连锁群。某种生物的连锁群的数目等于该生物的染色体对数。重组频率(值）：重组合 Rf=X 100%亲组合+重组合 染色体图距：两个基因在染色体上的相对距离。

10、1%的重组值定义为1个图距单位（map unit,mu)。也有人将1个图距单位称为1个厘摩（centi Morgan,cM)。果蝇的4个连锁群第三节 真菌的遗传分析真菌类的遗传分析四分子分析顺序四分子分析顺序四分子分析非顺序四分子分析非顺序四分子分析:着丝粒作图着丝粒作图重组作图重组作图重组作图重组作图四分子分析四分子分析一、脉孢霉(红色面包霉面包霉)的生活史无性孢子分生孢子有性孢子子囊孢子优点：单倍体生物 生活史简单，生长快，易培养 具有有性生殖过程 一次减数分裂的产物在一个子囊内，易分析 红色面包霉的特点红色面包霉的特点生活史简单，易于繁殖、培养、管理；易于繁殖、培养、管理；子囊孢子是单倍

11、体，表型直接反映基因型,可直接可直接观察基因表现，无需测交；观察基因表现，无需测交；一次只分析一个减数分裂产物,可获得并分析单可获得并分析单次减数分裂的结果；次减数分裂的结果；可进行有性生殖，染色体结构和功能类似于高等生物。粗糙链孢霉的生活史二、顺序四分子分析 单倍体营养体在营养或生长环境不利时，转入有性生殖。菌丝产生的单倍体分生孢子与另一个菌丝的原子囊果中的单倍体子囊孢子杂交。形成2倍体的杂合体，该2倍体经过第一次减数分裂，获得一个细胞内含有4个单倍体的产物，4个单倍体产物呈直线排列，称为：四分子由于脉孢霉一次减数分裂的四个产物被包裹在窄窄的子囊内，称为四分子，对其分析称四分子分析（tetr

12、ad analysis）四分子在子囊中的排列顺序取决于减数分裂时着丝粒的取向，因此可以将着丝粒看作一个“基因”，以它作为标准点，将基因与它比较，分析各基因间的顺序与距离，该方法也称着丝粒作图。Photomicrograph showing segregation of dark and light ascospores in Photomicrograph showing segregation of dark and light ascospores in Neurospora.Neurospora.四分子分析的优越性四分子分析的优越性1 1、可把着丝粒看作一个座位、可把着丝粒看作一个座位2

13、 2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。一个交互过程。3 3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变的研究。还可用于基因转变的研究。4 4、证明双交换可以包括、证明双交换可以包括4 4线中的两线、线中的两线、3 3线或线或4 4线。线。三、着丝点作图（centromere mapping)利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离。(1)、第一次分裂分离与第二次分裂分离M1:第一次分裂分离 着丝粒与标记基因的分离时期在第一次减数分裂时期M2第二次分裂分离 着丝粒与标记基因的分离时期在第二次减数分裂时期

14、(3)、着丝点作图的计算着丝点作图的计算着丝粒作图与基因重组 交换的子囊孢子数 着丝粒距离=总孢子数 交换型子囊数 =x 1/2 总子囊数 M2 =x 1/2 M1+M2 例红色面包霉的连锁与交换红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)(lys)野生型野生型能够合成赖氨酸，记为能够合成赖氨酸，记为lys+lys+，能在基本培养基，能在基本培养基(不含不含赖氨酸赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型突变型不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lyslys，在，在基本培养基上

15、生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。用不同接合型的用不同接合型的lys+lys+和和lyslys杂交，可预期八个孢子中杂交，可预期八个孢子中lys+lys+和和lyslys呈呈4:44:4的比例，事实也是如此。的比例，事实也是如此。在对子囊进行镜检时发现孢子中在对子囊进行镜检时发现孢子中lys+lys+和和lyslys有六种排列方式，即有六种排列方式，即我们教材我们教材p80p80表表3737所示的六种排列方式。所示的六种排列方式。粗糙脉孢菌粗糙脉孢菌+X-+X-杂交子代子囊类型杂交子代子囊类型(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5

16、)(5)(6)(6)子子囊囊类类型型+-+-+-+-+-+-+-子囊子囊型型1051051291299 95 510101616分裂分裂类型类型M M1 1M M1 1M M2 2M M2 2M M2 2M M2 2未交换型未交换型交换型交换型着丝点距离与着丝点作图将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为着丝间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为着丝点距离。点距离。每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是重组

17、型其中半数孢子是重组型(重组型配子重组型配子)。因此，交换值（重。因此，交换值（重组率组率RFRF）的计算公式为）的计算公式为MM1/21/2RF=RF=100%100%M+M M+MRF 0lys=(9+5+10+16)RF 0lys=(9+5+10+16)1/2/(105+129+9+5+10+16)1/2/(105+129+9+5+10+16)100%=7.3%100%=7.3%即着丝粒与即着丝粒与 lys lys 间的距离为间的距离为7.3c7.3c M M。着丝粒距离=%10021%10021子囊总数第二次分裂分离子囊数子囊总数交换型子囊数如：将两种菌株进行杂交lys+lys，得如下

18、结果子囊类型子囊数分裂类型（1）（2）（3）（4）（5）（6）105 129 9 5 10 16MIMIMIIMIIMIIMII非交换型 交换型%3.7%10021161059129105161059%10021IIIIIMMM着丝粒距离Lys 基因与着丝粒之间的距离是7.3cM。(4)交换型与非交换型六种子囊孢子排列方式六种子囊孢子排列方式第一次分裂分离与第二次分裂分离(12)(12)两种排列方式野生型两种排列方式野生型lys+lys+和突变型和突变型lyslys在在 M1 M1彼彼此分离，称第一次分裂分离此分离，称第一次分裂分离(first division(first division

19、segregation)segregation)。着丝粒和着丝粒和lyslys基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是非交换型子囊。因此这两种子囊类型就是非交换型子囊。(36)(36)四种排列方式第一分裂产物中野生四种排列方式第一分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突变型与突变型未发生分离，野生型和突变型型 M2 M2发生分离，称第二次分裂分离发生分离，称第二次分裂分离(second division segregation)(second division segregation)。着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单着丝粒与基因位

20、点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为交换型子体交换，因此这四种子囊均为交换型子囊。囊。非交换型、交换型子囊的形成四、两个连锁基因的作图亲二型（PD）、非亲二型（NPD）、四型（T）PD：四个孢子中只有两种基因型，且分别与两亲本相同，基因间没有重组。NPD：四个孢子中只有两种基因型，且分别与两亲本不同，是由基因重组产生的。T：四个孢子中只有四种基因型，两种分别与两亲本相同（没有重组），另两种分别与两亲本不同（重组）。两对基因杂交，如不考虑孢子排列，只考虑性状组合时，子囊可以分为3种四分子类型。亲二型(parental ditype,PD)，有两种基因型，并与 亲代相同。包括子囊型和。非

21、亲二型(non-parental ditype,NPD)，有两种基因型 都跟亲代不同，是重组型。包括子囊型和。四型（tetratype,T），有四种基因型，2种与亲代相 同，2种重组型，包括子囊型、和。下图是从染色体交换和重组来理解各类子囊的形成原因。交换类型染色体图象重组四分子类型子囊型无交换四 线双交换单交换0%100%50%an an an a,a,n,n(PD),na,na(NPD),a,n,na(T)交换类型染色体图象重组四分子类型子囊型二 线双交换单交换四 线多交换50%0%100%an a,na,n(T)a,n,a,n(PD),na,na(NPD)an an Neurospora

22、 crassaan杂交结果 5 1 90 5 90 1808实得子囊 数 TNPD PD T TNPD PD四分子类 别分离发生时期四分子基因型次 序 子囊型+a+an+n+n an a+an+n a+an a+n+an+an+n a+n a+n a+an+MIMIMIMIMIMIIMIIMIMIIMIIMIIMIIMIIMII an ,na,a,n(T)50%三线双交换资料分析：计算nic与着丝粒之间的重组率：%05.52110005190521765421212总子囊数）（）（）（）（总子囊数总子囊数交换型子囊数M2.计算ade与着丝粒之间的重组率：%30.9211000519090217

23、653212总子囊数）（）（）（）（总子囊数M3.判断 nic、ade 基因是独立分配还是连锁。如果两个基因是自由组合的话，则PDNPD=11而实验结果PD=808+90=898，NPD=1+1=2，PD远远大于NPD。说明这两个基因是相互连锁的。5.059.30nicadenicade5.059.30哪一种排列正确呢？如果我们把资料用另一种方式排列，得下表：按照分离时期排列nic/ade 子囊数MIMIMIIMIIMIMIIMIMII(808+1)809(90)90(5)5(90+5+1)961000RF(nic)=5.05%RF(ade)=9.30%若n和a各自独立的与着丝粒发生交换的话，

24、则MII的子囊数应为9.30%5.05%1.841事实上：交换发生在着丝粒与ade间，n是MI,a是MII的子囊有90个。交换发生在着丝粒与n间，n是MII，a是MI的子囊只有5个。比例相差悬殊，所以这两个基因处在着丝粒的同一侧。另从上表可见，在n与着丝粒发生交换时，a基因也一道与着丝粒发生了交换。即n是MII，a也是MII共计96（=90+1+5)个子囊。同一交换使/n出现MII型分离，也使/a出现MII型分离，101次中有96次，证明n,a在着丝粒的同一侧。%2.51000)11()5590(2121)(PDNPDTNPDTanRF着丝粒nicade5.055.210.25 an a n

25、a n 被低估的重组值从下表的分析可以将a间的重组值得到校正子囊型每一子囊被计算为重组子的染色单体数子囊数在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数 n na a n na a234567 0 4 0 0 2 2 2 2 0 2 0 2 2 4 2 2 2 2 19059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10总数 202 208 372被低估的重组值%95.0%1004000372208202两连锁基因的作图（二）杂交实验杂交实验 P n +X +aP n +X +a (n)(n)(n)(n)+n+a +n+a (2n)(2n)减数

26、分裂减数分裂 3636种不同组合种不同组合 7 7种不同类型子囊型种不同类型子囊型 粗糙脉孢菌粗糙脉孢菌 n+x+a 杂交结果杂交结果子囊型子囊型（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）（5 5）（6 6）（7 7）四分子基四分子基因型顺序因型顺序+a+a+a+an+n+n+n+n an an an a+a+an+n+n an a+a+an an a+n+n+a+an+n+a+an+n+n an a+n an a+n an a+a+an+n+分离发分离发生时期生时期M M1 1 M M1 1M M1 1 M M1 1M M1 1 M M2 2M M2 2 M M1 1M M2 2 M M2 2

27、M M2 2 M M2 2M M2 2 M M2 2四分子四分子类类 型型PDPDNPDNPDT TT TPDPDNPDNPDT T实实 得得子囊数子囊数8088081 190905 590901 15 52 2 计算着丝粒距离计算着丝粒距离 nic-.nic-.M M2 2/(M/(M1 1+M+M2 2)X1/2X100%)X1/2X100%=(5+90+1+5)/1000X100%X1/2=5.05%=(5+90+1+5)/1000X100%X1/2=5.05%ade-.ade-.M M2 2/(M/(M1 1+M+M2 2)X1/2 X100%)X1/2 X100%=(90+90+1+

28、5)/1000X1/2 X100%=9.30%=(90+90+1+5)/1000X1/2 X100%=9.30%两基因可能的位置关系：两基因可能的位置关系：三种：自由组合三种：自由组合 连锁：着丝粒两侧连锁：着丝粒两侧 着丝粒同侧着丝粒同侧例：n+x +a杂交 n：烟酸依赖型，a：腺嘌呤依赖型 M2 5+90+1+5 n=x =5.05 M1+M2 1000 x 2 M1 90+90+1+5 a=x =9.3 M1+M2 1000 x 2 NPD+1/2 T (1+1)+1/2(90+5+5)a b=5.2 NPD+PD+T 1000 5.05 N 5.2 A 9.3?校正：a的重组应为子囊型

29、2、4、7分别有两次交换，子囊型6有三次，子囊型3、5各一次。但在计算时，只计算了子囊型3、5、6、7各一次。因此校正因子为：2 x 1+2 x 5+2 x 1+5 19 =0.95 1000 x 2 2000 9.30+0.95=5.05+5.2=10.25分型与连锁关系的判断亲二型亲二型 (PD):P82(PD):P82非亲二型非亲二型(NPD):(NPD):四四 型型(T):(T):连锁判断：自由组合连锁判断：自由组合 连锁连锁 结果结果 NPD/PD=1 NPD/PDNPD/PD=1 NPD/PD1 2/8981 2/898结果表明：结果表明：nic nic 与与 ade ade 连锁

30、连锁 4 4 两个连锁基因位置的判断（同臂或不同臂）（1 1）利用连锁基因都处于）利用连锁基因都处于MIIMII时，时，PD PD 和和NPDNPD四四分子类型分子类型 频率判断频率判断（2 2）比较n n和a a分别为MIMI和MIIMII时的子囊数进行判断+/n +/a+/n +/a M M1 1 M M1 1 809 809M M1 1 M M2 2 90 90 M M2 2 M M1 1 5 5M M2 2 M M2 2 96 96如果两基各在一侧：如果两基各在一侧：M M2 2(a)/Ma)/M2 2(n)2(n)2 实验结果：实验结果：M M1 1M M2 2/M/M2 2M M1

31、 1=90/5=18(=90/5=18(倍倍)与实验不符，说明两基因在同侧。与实验不符，说明两基因在同侧。5 5 作图：作图：nic ade nic ade0 5.05 10.250 5.05 10.25子子囊囊型型 每一子囊被计算为重每一子囊被计算为重 组子的染色单体数组子的染色单体数 .n na .a子子囊囊型型在所有子囊中被计算为在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数重组子的染色单体数 .n na .a2345670 4 00 2 22 2 02 0 22 4 22 2 219059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10

32、总数总数 202 208 372202+208-372=38 38/4000=0.95%9.3+0.95=10.25两个连锁基因的作图（三）粗糙链孢酶有两个突变型粗糙链孢酶有两个突变型烟酸依赖型烟酸依赖型(nic)(nic)需在培养基中添加烟酸才能需在培养基中添加烟酸才能生长生长腺嘌呤依赖型腺嘌呤依赖型(ade)(ade)需在培养基中添加腺嘌呤需在培养基中添加腺嘌呤才能生长才能生长 nic+nic+ade,+ade,必有必有6 6 6=366=36种不同的子种不同的子囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，可归纳为造成的不同归为一类，

33、可归纳为7 7种基本子囊种基本子囊型（见型（见P82P82表表3838）如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺如只考虑性状组合，不考虑孢子排列顺序，还可把子囊分为序，还可把子囊分为3 3种类型种类型子囊型子囊型四分子四分子基因型基因型次序次序+ade+adenic +nic +nic adenic ade+adenic +nic ade+adenic ade+nic +adenic +adenic +nic ade+nic ade+nic ade+adenic +分离发分离发生的时生的时期期MMM MMMMMMMMMMM 四分四分子类别子类别PDNPDTTPDNPDT实得子实得子囊数囊数80819

34、0590151、亲二型（、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和种基因型，都为亲型，包括和2、非亲二型（、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型，包括和。种基因型，都为重组型，包括和。3、四型（、四型（tetratype,T)：4种基因型，种基因型，2亲本亲本2重组，包括、和重组，包括、和1 1、判断、判断nicnic和和adeade是独立分配还是连锁是独立分配还是连锁 若独立分配，则若独立分配，则PDNPD=1PDNPD=1或或11 若连锁，则若连锁，则PDNPD PDNPD 1 1 实际上实际上 PDNPD

35、PDNPD1 1，所以两基因连锁。，所以两基因连锁。2 2、计算着丝粒和两基因间的、计算着丝粒和两基因间的RFRF RF RF（0nic)=(M0nic)=(M1/2)/(M+M)1/2)/(M+M)100%=1/2 100%=1/2 (5+90+1+5)/1000(5+90+1+5)/1000 100%=5.05%;100%=5.05%;图距图距=5.05cM=5.05cM RF RF（0ade)=(M0ade)=(M1/2)/(M+M)1/2)/(M+M)100%=1/2 100%=1/2(90+90+1+5)/1000(90+90+1+5)/1000 100%=9.3%;100%=9.3

36、%;图距图距=9.3cM=9.3cM根据根据RFRF值可知两基因在染色体上有两种可能排值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式列方式 nic nic ade nic ade ade nic ade 5.05 9.3 5.05 9.3 5.05 5.05 9.39.3 3 3、判定两基因在染色体的同臂还是异臂上、判定两基因在染色体的同臂还是异臂上估算两基因的估算两基因的RFRF值值 RF RF（nicade)=nicade)=重组型重组型/（亲本型（亲本型+重组型）重组型）100%=100%=（1/2T+NPD1/2T+NPD）/（T+PD+NPDT+PD+NPD）100%=100%=1/2 1

37、/2（90+5+590+5+5）+（1+11+1）/1000/1000 100%=5.2%100%=5.2%，图距，图距=5.2cM=5.2cM 0 nic 0 nic adeade 5.05 5.05 5.25.2 10.2510.25v利用两连锁都处在利用两连锁都处在MM时的时的PDPD和和NPDNPD四分子类型出现四分子类型出现的频率来判断它们处在同臂还是异臂上的频率来判断它们处在同臂还是异臂上v 类型同一染色体上标记基因交换产物在异臂上在同臂上PDMM+a n +两线双交换 +a n +单交换+an +an +MMNPD+a n +a n +n a +n a若两连锁基因在异臂上，则若两

38、连锁基因在异臂上，则PDPD与与NPDNPD都由双交都由双交换形成且机会相等，所以换形成且机会相等，所以PD=NPDPD=NPD。但事实上。但事实上PDNPDPDNPD故此情况不可能故此情况不可能 nic nic和和adeade在同臂上在同臂上 已知已知RFRF（0nic)+RF0nic)+RF（nicade)=5.05%+nicade)=5.05%+5.2%5.2%RF RF（0ade)=9.3%0ade)=9.3%即即RFRF（0nic)+RF0nic)+RF（nicade)RFnicade)RF（0ade)0ade)原因着丝粒和原因着丝粒和adeade间发生过双交换，但在计算间发生过双交

39、换，但在计算 RFRF（0ade)0ade)时却没有计算在内，而在计算时却没有计算在内，而在计算RFRF（0nic)0nic)和和 RF RF（nicade)nicade)时都各计算一次。时都各计算一次。校正着丝粒与 ade间的重组值子囊型每一子囊被计算为重组子的染色单体数子囊数在所有子囊中被计算为重组子的染色单体数 o-n n-a o-a o-n n-a o-a234567总数 0 4 0 0 2 2 2 2 0 2 0 2 2 4 2 2 2 2 19059015 0 4 0 0 180 180 10 10 0 180 0 180 2 4 2 10 10 10 202 208 372由上表

40、可以看出由上表可以看出202+208 372202+208 372，低估的重组值低估的重组值=（202+208372202+208372）/4000/4000 100%=0.95%100%=0.95%RFRF（0nic)+RF0nic)+RF（nicade)=RFnicade)=RF（0ade)+0.95%=9.3%+0.95%=10.25%0ade)+0.95%=9.3%+0.95%=10.25%五、非顺序四分子的遗传分析非顺序四分子的遗传分析AB ab 杂交时，无论有无连锁，只产生3种可能的无序四分子。ABABababaBaBAbAbabaBAbABPD NPD TNPDTRF21RF=0

41、.5A,B基因不连锁RF0.5A,B基因连锁非顺序四分子遗传分析 子囊子囊 PD NPD T PD NPD T AB aB ab AB aB ab AB aB aB AB aB aB ab Ab Ab ab Ab Ab ab Ab AB ab Ab AB RF RF（重组值）（重组值）=1/2T+NPD/=1/2T+NPD/总子囊数总子囊数X100%X100%重组值可能被低估，可用重组值可能被低估，可用PDPD、NPDNPD、T T三种子囊的频率三种子囊的频率 推导出两基因间平均每个减数分裂的交换数推导出两基因间平均每个减数分裂的交换数(m)(m)；m=SCO+2DCO m=SCO+2DCO

42、交换值交换值(X)=1/2m(X)=1/2m；m=T+6 NPD m=T+6 NPD 交换值交换值(X)=(T+6NPD)X50%(X)=(T+6NPD)X50%3 3种无序四分子的形成 a a b b PD PD A B A B NCO NCO a a b b T T A A B B SCO SCO a a b b T T A B A B DCO DCO a a b b NPDNPD A A B B DCO DCO如果假设双交换在四条染色单体间随机发生如果假设双交换在四条染色单体间随机发生 DCO DCO（4 4线双交换）线双交换）=4 NPD=4 NPD如果假设双交换在三条染色单体间随机发

43、生如果假设双交换在三条染色单体间随机发生 DCO DCO（3 3线双交换）线双交换）=4T=2NPD=4T=2NPD T=SCOT=SCO（单交换）（单交换）+DCO+DCO（3 3线双交换）线双交换）SCO=TDCO SCO=TDCO（3 3线双交换）线双交换）=T 2NPD=T 2NPD m=SCO+DCO=m=SCO+DCO=（T2NPDT2NPD）+2+2（4NPD4NPD）=T+6NPD =T+6NPD例如例如PD=0.56PD=0.56；NPD=0.03 NPD=0.03；T=0.41 T=0.41 交换值交换值=1/2m=1/2m=（T+6NPDT+6NPD）X50%X50%图距

44、图距=50=50（T+6NPDT+6NPD）=50(0.41+6X0.03)=29.5=50(0.41+6X0.03)=29.5第四节 人类染色体的基因定位 一、人类基因定位方法一、人类基因定位方法(一一)家系分析法与基因定位家系分析法与基因定位家系分析法家系分析法(pedigree method)(pedigree method)通过分析、统计通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法。因定位的方法。伴伴Y Y遗传遗传家系中的某一性状只出现在家系中的某一性状只出现在男性中男性中;2 X 2 X连锁遗传连锁遗传 原理根据伴性遗传特

45、点原理根据伴性遗传特点 3 3 外祖父法外祖父法 (1)(1)前提条件两个连锁基因位于前提条件两个连锁基因位于X X染色体上的；母染色体上的；母亲是两对基因的杂合体；亲是两对基因的杂合体；如红绿色盲基因如红绿色盲基因a a；蚕豆病蚕豆病(G6PD)(G6PD)基因基因g g (2)(2)外祖父法定位原理外祖父法定位原理 外祖父外祖父 母亲母亲(双杂合体双杂合体)儿子儿子 AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y AG/Y AG/ag AG/Y ag/Y Ag/Y aG/Y aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y AG/Y ag/Y aG/Y aG/Ag aG/Y Ag/Y

46、 AG/Y ag/Y Ag/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y Ag/Y Ag/aG Ag/Y aG/Y AG/Y ag/Y 亲组合亲组合 重组合重组合 统计结果，计算交换值。统计结果，计算交换值。家系分析法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。同时必须剔除下列几种家系（1）双亲性状不能在子代中得到分离的，如GgTtGGTT；（2）家庭中仅有一个子代的；（3）亲本之一的基因型不明或死亡的。三代的系谱在三代系谱中较容易确定子代是否发生基因重组，可直接计算重组值。例如图，设黑色表示患一

47、种显性的肌强直功能不全(mytonic dystrophy)；性状标志为唾液分泌类型，由Se和se一对等位基因所控制，Se为显性基因。图 肌强直功能不全和唾液分泌类型发生分离的家庭 I 1 2 分泌型 非分泌型 II 1 2 分泌型 非分泌型 III 1 2 3 4 5 6 分 非 非 分 非 分 泌 分 分 泌 分 泌 型 泌 泌 型 泌 型 型 型 型I1个体患有肌强直功能不全症并伴有唾液分泌型的特性；I2不患此病并为非分泌型。其生育的女儿（II1）也为肌强直功能不全症并伴有唾液分泌型，所以她（II1）的疾病和分泌型性状的两个基因来自父亲，说明疾病基因和Se基因在一条染色体上，她的基因型为

48、GSe/gse，为相引相的双杂合体。第三代的性状开始分离，有的为分泌型伴疾病，有的不伴病。在第三代六个子代中，III1个体为健康者并为分泌型，说明原来疾病基因和Se基因连锁的染色体与其同源染色体间发生了交换，因此该个体为重组体。III2 III6均为非重组体。因此重组率为1/6。以人类X连锁的色盲基因(a)和蚕豆病基因(G6PD)(g)为例说明外祖父法。若X染色体没有重组交换，则不论母亲是顺式还是 反式杂合体，其儿子中的X染色体只有两种类型。AGagAGag母亲儿子或AgaGAgaG正常色盲、蚕豆病蚕豆病色盲若母亲X染色体的两个基因间发生了交换：外祖父AG母亲(双重杂合子)AGag儿子AGag

49、AgaG（互引相）正常色盲、蚕豆病蚕豆病 色盲aGaGAgaGAgagAGAgAgaGAgaGAGag（互斥相）（互斥相）色盲色盲正常正常蚕豆病蚕豆病色盲、蚕豆病色盲、蚕豆病根据外祖父的表型确定作为母亲的双重杂合体的连锁相（反式或顺式），然后判断其儿子中的各种表型中哪种属于重组型，统计其重组体多占的比例，就可计算两个基因间的重组率。RF(a-g)=5%=5cM家系分析法在原则上也可用于常染色体上的基因定位。(二)体细胞杂交定位法克隆分布板法克隆分布板法 1)1)人鼠细胞融合培养人鼠细胞融合培养 2)2)杂种细胞筛选杂种细胞筛选 3)3)各种杂种细胞系各种杂种细胞系 4)4)生化分析和细胞学观察

50、生化分析和细胞学观察 5)5)观察观察,比较分析、定位比较分析、定位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 fusion），是将来源不同的两种细胞融合成一个新细胞。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)，含有双亲不同的染色体。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染色体而人类染色体则逐渐丢失，最后只剩一条或几条，其原因至今不明。这种仅保留少数甚至一条人染色体的杂种细胞正是进行基因连锁分析和基因定位的有用材料。由于人和鼠类细胞都有各自不同的生化和免疫学特征，M