1、2022-7-27第四节第四节 粗糙链孢霉的遗传分析粗糙链孢霉的遗传分析1.粗糙链孢酶的生活史与四分子分析粗糙链孢酶的生活史与四分子分析 1）粗糙链孢霉的生活史粗糙链孢霉的生活史v红色面包霉的特点红色面包霉的特点易于繁殖、培养、管理；易于繁殖、培养、管理；可直接观察基因表现，无需测交；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。可获得、分析单次减数分裂的结果等。2022-7-272022-7-27红色面包霉减数分裂特点：红色面包霉减数分裂特点：2022-7-272）四分子分析）四分子分析v四分子分析四分子分析(tetrad analysis)：粗糙链孢酶减数分裂的粗糙链孢酶
2、减数分裂的4个产物保留在一起，个产物保留在一起，称四分子，称四分子，对四分子表现进行的遗传分析，对四分子表现进行的遗传分析，称为四分子分析。称为四分子分析。2022-7-27 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 2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。3 3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变、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。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
3、。2022-7-272022-7-271）第一次分裂分离）第一次分裂分离在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分离（裂，称第一次分裂分离（first-division segregation)或叫或叫M1模式分离。模式分离。2.粗糙链孢酶的着丝粒作图粗糙链孢酶的着丝粒作图2022-7-272022-7-272）第二次分裂分离）第二次分裂分离v 在非姐妹染色单体间发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，在非姐妹染色单体间发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，若发生了交换，称第二次分裂分离（若发生了交换，称第二次分裂分离（se
4、cond-division second-division segregation)segregation)或称或称M M2 2模式分离。模式分离。2022-7-272022-7-273）作图分析）作图分析v 着丝粒作图：着丝粒作图：通过计算某一基因与着丝粒之间的图距来进通过计算某一基因与着丝粒之间的图距来进行作图称为着丝粒作图行作图称为着丝粒作图v 链孢霉营养型：链孢霉营养型：野生型野生型能在基本培养基上正常生长，成熟子囊孢子能在基本培养基上正常生长，成熟子囊孢子 呈呈黑色黑色；突变型突变型不能合成某些物质，如赖氨酸缺陷型，记为不能合成某些物质，如赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基本培养基上生
5、长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色灰色。2022-7-272022-7-272022-7-272022-7-272022-7-272022-7-272022-7-27粗糙链孢霉粗糙链孢霉lys+lys-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)(5)(6)(6)子子囊囊类类型型+-+-+-+-+-+-+-子囊型子囊型414144443 34 45 53 3分裂类分裂类型型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2022-7-27六种子囊孢子排列方式
6、六种子囊孢子排列方式2022-7-27六种子囊孢子排列方式六种子囊孢子排列方式2022-7-27非交换型、交换型子囊的形成非交换型、交换型子囊的形成2022-7-27着丝点距离与着丝点作图着丝点距离与着丝点作图v 将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着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，丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为称为着丝点距离着丝点距离。2022-7-272022-7-27着丝点距离与着丝点作图着丝点距离与着丝点作图v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型(重组型配子)。因此
7、，交换值（重组率RF）的计算公式为：非交换型子囊数交换型子囊数交换型子囊数交换值10021 (3+4+5+3)1/2RF 0-lys=100%=7.5%100 即着丝粒与即着丝粒与 lys 间的距离为间的距离为7.5cM。2022-7-273.粗糙链孢酶的连锁作图粗糙链孢酶的连锁作图1)杂交后代子囊类型及来源杂交后代子囊类型及来源v 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)-需在培养基中添加烟酸才能生长需在培养基中添加烟酸才能生长腺嘌呤依赖型腺嘌呤依赖型(ade)-需在培养基中添加腺嘌呤才能生长需在培养基中添加腺嘌呤才能生长 nic+nic+ade,+ad
8、e,必有必有6 6 6=366=36种不同的子囊型，但若种不同的子囊型，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，可归纳为类，可归纳为7 7种基本子囊型种基本子囊型2022-7-27子囊型子囊型四分子四分子基因型基因型+ad+adnic +nic +nic adnic ad+adnic +nic ad+adnic ad+nic +adnic +adnic +nic ad+nic ad+nic ad+adnic +分离模分离模式式MMM MMMMMMMMMMM子囊类子囊类别别PDNPDTTPDNPDT子囊数子囊数808190590151、
9、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，种基因型，都为重组型，包括和。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2022-7-27子囊型子囊型四分子四分子基因型基因型+ad+adnic +nic +nic adnic ad+adnic +nic ad+adnic ad+nic +adnic +adnic +nic ad+nic ad+nic ad+adn
10、ic +分离模分离模式式MMM MMMMMMMMMMM子囊类子囊类别别PDNPDTTPDNPDT子囊数子囊数80819059015v 判断判断nic和和ade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PD：NPD=1或或1 若连锁，则若连锁，则PD：NPD 1 实际上：实际上：PD：NPD1，所以两基因连锁。，所以两基因连锁。2022-7-27子囊型子囊型四分子四分子基因型基因型+ad+adnic +nic +nic adnic ad+adnic +nic ad+adnic ad+nic +adnic +adnic +nic ad+nic ad+nic ad+adni
11、c +分离模分离模式式MMM MMMMMMMMMMM子囊类子囊类别别PDNPDTTPDNPDT子囊数子囊数808190590151、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，种基因型，都为重组型，包括和。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2022-7-272）连锁作图）连锁作图 100%=M1/2 M+MRF（0-nic)=1/2(5+90+1+5
12、)1000100%=5.05%;图距图距=5.05cM100%=M1/2 M+MRF（0-ade)=1/2(90+90+1+5)1000100%=9.3%;图距图距=9.3cM根据根据RF值可知两基因在染色体上有值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式两种可能排列方式：nic ade nic ade 5.05 9.3 5.05 9.32022-7-27第三，它们在同一条染色体臂上，重组百分率只有第三，它们在同一条染色体臂上，重组百分率只有4.25%4.25%。2022-7-27v 如果如果nicnic和和adeade连锁，其重组百分率用重组孢子数连锁，其重组百分率用重组孢子数总孢子数总孢子数
13、100100的公式来计算。有的公式来计算。有208208个重组孢子对，个重组孢子对，重组百分率为：重组百分率为：11(1 1)(90 5 5)225.2%1000NPDTnic ade 总 子 囊 数2022-7-27v 因此连锁顺序应该是：因此连锁顺序应该是：v 注意：注意：9.30-5.05=4.25 9.30-5.05=4.25 5.2 5.2。这种差异我们。这种差异我们在三点测验时也曾看到，这是因为某些二价体中存在三点测验时也曾看到，这是因为某些二价体中存在一次以上重组的缘故（双交换）。在一次以上重组的缘故（双交换）。v 染色单体干扰染色单体干扰 5.05nic5.2ade 10.25
14、2022-7-272022-7-272022-7-272022-7-272022-7-27第五节第五节 人类染色体作图人类染色体作图v 体细胞杂交法体细胞杂交法体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细胞。细胞杂交（细胞杂交（cell fusion）：）：将来源不同的两种细将来源不同的两种细胞融合成一个新的细胞。胞融合成一个新的细胞。杂种细胞（杂种细胞（hybrid cell）：）：通过细胞杂交产生的通过细胞杂交产生的融合细胞。融合细胞。2022-7-27对象：人的细胞 鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠杂种细胞的特点：在繁殖传代过程中，人的染色体优先丢失，以至最后只剩几条或一条人的染色体，而啮齿类的染色体被保
15、留下来。2022-7-27v原理：原理：细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种创造一种只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要求和代谢的差异来进行选择。其中求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是最常用的是HATHAT选择系统。选择系统。2022-7-27 1)1)人鼠细胞融
16、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2022-7-27保留的人体染色体号数1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8杂种细胞克隆A AB BC C+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-克隆分布法基因定位克隆分布法基因定位2022-7-27v2.家系分析法：家系分析法：通过分析、统计家系中有关性状的连通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率进行基因定位的方法。锁情况和重组率进行基因定位的方法。只出现在
17、男性只出现在男性 基因定位在基因定位在Y染色体上染色体上X连锁基因的定位连锁基因的定位 根据伴性遗传特点根据伴性遗传特点外祖父法外祖父法2022-7-27前提条件：前提条件：两个连锁基因位于两个连锁基因位于X X染色体上的；染色体上的；母亲是两对基因的杂合体母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(G(G6 6PD-)PD-)基因：基因：g gAGagAgaG儿儿子子或或AGYagYAgYaGY母母亲亲正常正常 色盲、蚕豆病色盲、蚕豆病 蚕豆病蚕豆病 色盲色盲2022-7-27色盲色盲 色盲色盲 蚕豆病蚕豆病 色盲蚕豆病色盲蚕豆病 正常正常 儿子儿子正常正常
18、 正常正常 色盲蚕豆病色盲蚕豆病 蚕豆病蚕豆病 色盲色盲agYAgYaGYAGYAGY外祖父外祖父AGag母亲母亲 AgYAgaGagYAgYaGYAGYaGYaGAgaGYAgYagYAGY蚕豆病蚕豆病 蚕豆病蚕豆病 色盲色盲 正常正常 色盲蚕豆病色盲蚕豆病2022-7-273.区域定位法区域定位法v把体细胞杂交法与染色体结构变异结合起来，确把体细胞杂交法与染色体结构变异结合起来，确定某一基因在染色体上的位置定某一基因在染色体上的位置v利用在具有某一特定染色体片断缺失或重复的病利用在具有某一特定染色体片断缺失或重复的病人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基人或培养细胞内所观察到的基因剂量
19、效应进行基因的区域定位。因的区域定位。v如：先天愚型患者的超氧化物歧化酶如：先天愚型患者的超氧化物歧化酶1基因的活基因的活性是正常人的性是正常人的1.5倍，将编码此酶的基因定位在倍，将编码此酶的基因定位在21 号染色体上。号染色体上。2022-7-272022-7-27 用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定杂种细胞内基因
20、产物存在与否对许多基因进行区域定位。位。利用此原理将编码红细胞酸性磷酸酶的基因成功利用此原理将编码红细胞酸性磷酸酶的基因成功地内到地内到2号染色体短臂。号染色体短臂。2022-7-274.原位杂交法原位杂交法原位杂交原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方：是最直接的基因定位方法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛素基因用此方法定位于素基因用此方法定位于11p1511p15。原理：原理：碱基的互补配对，同源的碱基的互补配对，同源的DNA-DNADNA-DNA双链或双链或DNA-RNADNA-RNA双双
21、链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物质标记的质标记的DNADNA、RNARNA或与或与mRNAmRNA互补的互补的cDNAcDNA作探针，可检测作探针，可检测细胞基因组中的同源部分。细胞基因组中的同源部分。2022-7-27v原位杂交的特点：原位杂交的特点：v 杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上DNADNA原位变性，再与放射性或非放射性物质标记原位变性，再与放射性或非放射性物质标记的已知核酸探针杂交，通过放射自显影
22、来检测染的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染色体上特异色体上特异DNADNA或或RNARNA顺序，用放射性颗粒在某条顺序，用放射性颗粒在某条染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确定探针的位置，从而准确地进行基因定位。定探针的位置，从而准确地进行基因定位。2022-7-27 制备中期染色体 DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交（在载玻片上）洗膜 放射性标记：放射自显影 检测 非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合 记录杂交信号 结合染色体形态进行基因定位原位杂交的步骤原位杂交的步骤2022-7-27荧光原位杂交（荧光原位杂交（f
23、lorescence in situ hybridizationflorescence in situ hybridization，FISHFISH）v 用特殊荧光素（用特殊荧光素（digdig或或BiotinBiotin）标记探针）标记探针DNADNA（Nick Nick translation translation 标记法），变性成单链后与变性后的染标记法），变性成单链后与变性后的染色体或细胞核靶色体或细胞核靶DNADNA杂交。在荧光显微镜下观察并记杂交。在荧光显微镜下观察并记录结果。录结果。FISHFISH优点：优点：可用来作基因或特定可用来作基因或特定DNADNA片段的染色体区片段的
24、染色体区 域定位。域定位。缺点：缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。必须在已知探针的情况下方可进行。2022-7-27单色FISH2022-7-27 多色多色FISHFISH2022-7-27v原理：原理：采用已克隆基因的采用已克隆基因的cDNAcDNA探针与保留在杂种探针与保留在杂种细胞内的人染色体细胞内的人染色体DNADNA顺序进行分子杂交，来确顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。定克隆基因所在的染色体。5.克隆基因定位法克隆基因定位法2022-7-27酶切后人体细胞酶切后人体细胞 白蛋白白蛋白cDNA 仓鼠卵巢细胞仓鼠卵巢细胞 6.8kb 3.5kb cDNA 人人CHO杂种
25、细胞杂种细胞在含有人在含有人4号染色体的杂种细胞内出现号染色体的杂种细胞内出现6.8kb、3.5kb两种带型两种带型 没有人没有人4号染色体的杂种细胞内只有号染色体的杂种细胞内只有3.5kb 带型带型证明人的白蛋白基因在证明人的白蛋白基因在4号染色体上号染色体上2022-7-27第六节连锁与交换规律的意义第六节连锁与交换规律的意义2022-7-272022-7-272 实践意义实践意义提高育种工作的预见性提高育种工作的预见性物种：大麦物种：大麦目标：获得正常株高目标：获得正常株高(BrBr)与抗条锈能力与抗条锈能力(TT)品种品种材料：矮生抗锈材料：矮生抗锈(brbrTT)品种品种正常感病正常
26、感病(BrBrtt)品种品种已知交换值：矮生性状已知交换值：矮生性状(br)与抗条锈能力与抗条锈能力(T)有连锁，但交有连锁，但交换值为换值为12%，即：，即：F1(brT/Brt)出现交换型配子的机出现交换型配子的机率为率为12%，非交换型配子为，非交换型配子为88%2022-7-27 雄配子雄配子 雌配子雌配子未交换类型未交换类型交换类型交换类型brT 0.44brT 0.44Brt 0.44Brt 0.44BrTBrT 0.06 0.06brt 0.06brt 0.06未交换类型未交换类型brTbrT0.440.440.19360.19360.02640.0264BrtBrt0.440.
27、440.19360.19360.02640.0264交换类型交换类型BrTBrT0.060.060.02640.02640.02640.0264BrBrTT0.00360.00360.0036brtbrt0.060.060.00360.0036大麦矮生及抗条锈能力基因在子二代中的百分数大麦矮生及抗条锈能力基因在子二代中的百分数2022-7-27v由表可见，由表可见，F F2 2代中，具正常株高代中，具正常株高(Br)(Br)和抗锈能力和抗锈能力(T)(T)的植株的植株(Br_T_)(Br_T_)共为共为50365036株，其中只有株，其中只有3636株为株为纯合体纯合体(BrBrTT)(BrBrTT)，36/5036=0.7%36/5036=0.7%，得知所需类型，得知所需类型出现的频率较低，应当扩大出现的频率较低，应当扩大F F2 2或或F F3 3种植的群体。种植的群体。2022-7-27构建遗传连锁图构建遗传连锁图2022-7-27作业v课本课本P96 5、6、7、8 题题
