遗传学经典ppt课件连锁遗传分析与染色体作图

第三章 连锁遗传分析与染色体作图本章学时数：本章学时数：3-5学时学时本章重点本章重点:伴性遗传伴性遗传 连锁与交换定律连锁与交换定律 着丝粒作图着丝粒作图本章难点：剂量补偿效应本章难点：剂量补偿效应7/3/20241安徽大学生命科学学院第三章 连锁遗传分析与染色体作图本章学时数：3-5学时8/1本章主要内容本章主要内容l1.性别决定性别决定、伴性遗传伴性遗传l2.剂量补偿效应剂量补偿效应l3.连锁交换定律连锁交换定律l4.真菌遗传分析与着丝粒作图真菌遗传分析与着丝粒作图l5.人类基因组的染色体作图人类基因组的染色体作图7/3/20242安徽大学生命科学学院本章主要内容8/12/20232安徽大学生命科学学院性染色体性染色体 由常染色体进化而来，一对同源由常染色体进化而来，一对同源染色体中的一条发生变化，成为异型染色体中的一条发生变化，成为异型同源染色体同源染色体（部分同源）。（部分同源）。非同源部分非同源部分同源部分同源部分X Y 1891年，德国学者年，德国学者Henking在半翅目昆虫减在半翅目昆虫减数分裂中发现一种异染色数分裂中发现一种异染色质，在一半的精子中含有，质，在一半的精子中含有，而另一半精子中则没有，而另一半精子中则没有，并命名为并命名为X染色体，意为染色体，意为“未知染色体未知染色体”。l?7/3/20243安徽大学生命科学学院性染色体 由常染色体进化而来，一对同源染色性别决定的不同方式性别决定的不同方式1.染色体决定性别染色体决定性别性染色体差异（性染色体差异（XY、ZW、XO）性染色体数目差异性染色体数目差异性指数性指数染色体组数染色体组数2.基因决定性别基因决定性别 3.环境决定性别环境决定性别 -生活环境生活环境 -温度温度 -激素激素 -发育阶段发育阶段 -感染感染？7/3/20244安徽大学生命科学学院性别决定的不同方式1.染色体决定性别3.环境决定性别？8/1染色体决定性染色体决定性别的不同方式：别的不同方式：A、XYB、XOC、ZWD、染色体组数、染色体组数7/3/20245安徽大学生命科学学院染色体决定性别的不同方式：A、XYB、XOC、ZW性染色体差异性染色体差异lXY型性决定：型性决定：全部哺乳动物和一些昆虫、植物、鱼、两栖类全部哺乳动物和一些昆虫、植物、鱼、两栖类 XX “雄性异配雄性异配”XY lZW型性决定：型性决定：鸟类和一些鳞翅目昆虫、某些两爬动物鸟类和一些鳞翅目昆虫、某些两爬动物 ZZ ZW “雌性异配雌性异配”家蚕家蚕2n=54+ZZ/ZW7/3/20246安徽大学生命科学学院性染色体差异XY型性决定：全部哺乳动物和一些昆虫、植物、鱼、性染色体数目差异性染色体数目差异XO型和型和ZO型（型（部分双翅目、直翅目、鳞翅目昆虫部分双翅目、直翅目、鳞翅目昆虫）中华飞蝗中华飞蝗 2n=23 XO 2n=24 XX7/3/20247安徽大学生命科学学院性染色体数目差异XO型和ZO型（部分双翅目、直翅目、鳞翅目昆性指数性指数性染色体数（性染色体数（X或或Y）和）和常染色体组数间的数值比常染色体组数间的数值比性染色体组成性染色体组成XYXX XXYXOX/3AXYYXXX性指数性指数(X)1/2111/21/31/23/2表型表型 果蝇果蝇超超超超人人 /超超超超7/3/20248安徽大学生命科学学院性指数性染色体数（X或Y）和常染色体组数间的数值比性染色染色体组数与蜜蜂的性别决定染色体组数与蜜蜂的性别决定7/3/20249安徽大学生命科学学院染色体组数与蜜蜂的性别决定8/12/20239安徽大学生命科生活环境决定性别生活环境决定性别 后螠（后螠（bniella)是一是一种海生蠕虫，雌雄个体种海生蠕虫，雌雄个体体型大小悬殊，雄虫很体型大小悬殊，雄虫很小，生活在雌虫的子宫小，生活在雌虫的子宫里面。里面。幼虫在水中自由幼虫在水中自由游泳，落在海底就发育游泳，落在海底就发育成为雌虫，落在雌虫的成为雌虫，落在雌虫的口吻上就发育成雄虫。口吻上就发育成雄虫。7/3/202410安徽大学生命科学学院生活环境决定性别 后螠（bniella)是一种海温度决定性别温度决定性别l青蛙青蛙:20 30l扬子鳄：扬子鳄：温度高温度高 温度低温度低正常发育正常发育全部发育成全部发育成7/3/202411安徽大学生命科学学院温度决定性别青蛙:正常发育全部发育成8/12/202激素影响性别激素影响性别人：保胎药过多，胎儿性别发育受到影响人：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，雌胎牛：异卵双胎，如果雄激素先产生，雌胎易发育成间性不育易发育成间性不育鸡：鸡：非芦花非芦花ZbZb ZBW 芦花芦花 ZBZb ZbW 芦花芦花 非芦花非芦花 如果在孵化前用雄激素，子代将全是如果在孵化前用雄激素，子代将全是7/3/202412安徽大学生命科学学院激素影响性别人：保胎药过多，胎儿性别发育受到影响8/12/2发育阶段发育阶段黄鳝：黄鳝：体长体长20cm为为 体长体长53cm为为 体长在体长在20cm-53cm之间时，之间时，都可能都可能称为称为“性反转性反转”2003年，科学家证实当个体体积达到成体体积的年，科学家证实当个体体积达到成体体积的70%时，发生性反转。时，发生性反转。7/3/202413安徽大学生命科学学院发育阶段黄鳝：8/12/202313安徽大学生命科学学院感染改变性别果蝇：果蝇：当受到当受到“性比率螺旋体性比率螺旋体”感染后，后感染后，后代全部是代全部是。7/3/202414安徽大学生命科学学院感染改变性别果蝇：8/12/202314安徽大学生命科学学院伴性遗传伴性遗传基因是位于染色体上的，性染色体上也有基因是位于染色体上的，性染色体上也有基因存在。基因存在。因此因此 性染色体上的基因的遗传一定和性别性染色体上的基因的遗传一定和性别有某种关系有某种关系7/3/202415安徽大学生命科学学院伴性遗传8/12/202315安徽大学生命科学学院果蝇的伴性遗传果蝇的伴性遗传1909年，摩尔根年，摩尔根(Thomas Hunt Morgan)发现了发现了一只白眼果蝇一只白眼果蝇摩尔根进行的实验摩尔根进行的实验 P:红眼红眼白眼白眼 F1:红眼红眼(白眼为隐性白眼为隐性)1237 F2:红眼红眼:红眼红眼:白眼白眼:白眼白眼 2459 1011 0 7827/3/202416安徽大学生命科学学院果蝇的伴性遗传1909年，摩尔根(Thomas Hunt M回交（测交）：回交（测交）：T:红眼红眼(来自来自 F1)白眼白眼T1:红眼红眼:红眼红眼:白眼白眼:白眼白眼计数计数 129 132 88 86 比例：比例：1 ：1 ：1 ：1P:白眼白眼 红眼红眼（纯种）（纯种）F1:红眼红眼 白眼白眼 F2:红眼红眼:红眼红眼:白眼白眼:白眼白眼比例：比例：1 ：1 ：1 ：1交叉遗传7/3/202417安徽大学生命科学学院回交（测交）：交叉遗传8/12/202317安徽大学生命科学摩尔根的解释不同于不同于Mendel规律的两个现象：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。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。性状的遗传因性别而异，并出现交叉遗传现象。P:X+X+红眼红眼 XwY 白眼白眼 F1:X+Xw X+Y 红眼红眼 1237 X+-X+Y XwXw XwYF2:红眼红眼:红眼红眼 :白眼白眼:白眼白眼 2459 1011 0 782T:X+Xw 红眼 XwY白眼 X+Xw X+Y XwXw XwYT1:红:红:白:白计数 129 132 88 86比例：1 ：1 ：1 ：1？7/3/202418安徽大学生命科学学院摩尔根的解释不同于Mendel规律的两个现象：P:X+X+验证验证1.子二代子二代与白眼与白眼交配交配 预期：有一半产生全是红眼的后代；另预期：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。一半产生的后代与回交后代相同。2.白眼白眼与红眼与红眼交配交配 预期：子代中预期：子代中均为白眼；均为白眼；均为红眼。均为红眼。3.白眼白眼交配交配 预期：子代全是白眼，成为稳定品系。预期：子代全是白眼，成为稳定品系。7/3/202419安徽大学生命科学学院验证1.子二代与白眼交配8/12/202319安徽大学生伴性遗传伴性遗传sex-linked inheritance 由性染色体所携带的基因决定的性状，遗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，又叫传时与性别相关联的遗传方式，又叫性连性连锁遗传锁遗传。具有如下特点：具有如下特点：1)决定性状的基因在性染色体上；决定性状的基因在性染色体上；2)性状的遗传与性别有关；性状的遗传与性别有关；3)正交与反交结果不同；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。表现特殊的交叉遗传和隔代遗传现象。7/3/202420安徽大学生命科学学院伴性遗传sex-linked inheritance 人类的伴性遗传 X-连锁?Y-连锁 人类性别畸形7/3/202421安徽大学生命科学学院人类的伴性遗传 X-连锁?8/12/202321X-连锁隐性遗传病连锁隐性遗传病血友病血友病hemophilia特点：特点：男性患者多；男性患者多；一般为绞花式遗传一般为绞花式遗传 （隔代遗传）（隔代遗传）？7/3/202422安徽大学生命科学学院X-连锁隐性遗传病血友病hemophilia？8/12/20X-连锁隐性遗传病连锁隐性遗传病由位于由位于X染色体上的隐染色体上的隐性基因（性基因（Xd）控制）控制X+Y、X+X+正常正常X+Xd 携带者携带者 XdXd、Xd Y 患者患者 Xd来自其父亲（来自其父亲（也是患者）也是患者）X+Xd X+YX+Xd X+X+X+Y XdY 女儿正常（女儿正常（1/2为携带者）为携带者）儿子中一半是患者儿子中一半是患者色盲色盲color blindness7/3/202423安徽大学生命科学学院X-连锁隐性遗传病由位于X染色体上的隐性基因（Xd）控制 XX连锁显性遗传病连锁显性遗传病l致病的显性基因在致病的显性基因在X染色体上染色体上女性的发病率约为男性的女性的发病率约为男性的2倍；而男性倍；而男性患者往往比女性患者严重。患者往往比女性患者严重。患者的双亲必有一人患此病。患者的双亲必有一人患此病。抗维生素抗维生素D佝偻病佝偻病7/3/202424安徽大学生命科学学院X连锁显性遗传病致病的显性基因在X染色体上抗维生素D佝偻病8Y-连锁遗传连锁遗传(Y-linked inheritance)存在于存在于Y染色体非同源区域的基因所决定染色体非同源区域的基因所决定的性状，只能出现在男性，且仅由父亲的性状，只能出现在男性，且仅由父亲传递给儿子，又称为传递给儿子，又称为“限雄遗传限雄遗传”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。7/3/202425安徽大学生命科学学院Y-连锁遗传(Y-linked inheritance)存在人类性别畸形人类性别畸形1.性染色体数目变化引起的性别畸形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基因突变引起的性别畸形3.其他类型的性别畸形其他类型的性别畸形7/3/202426安徽大学生命科学学院人类性别畸形1.性染色体数目变化引起的性别畸形8/12/20性染色体数目变化引起的性别畸形性染色体数目变化引起的性别畸形1.Klinefelter综合征：综合征：2n=47，XXY 1/10002.Turner综合征：综合征：2n=45，XO 新生女婴中新生女婴中1/25003.XYY个体：个体：2n=47，XYY 1/5001/3000卵细胞形成的减数分裂过程中，发生染色卵细胞形成的减数分裂过程中，发生染色体不分离的结果。体不分离的结果。7/3/202427安徽大学生命科学学院性染色体数目变化引起的性别畸形1.Klinefelter综合Klinefelter综合征综合征7/3/202428安徽大学生命科学学院Klinefelter综合征8/12/202328安徽大学生Turner综合征综合征7/3/202429安徽大学生命科学学院Turner综合征8/12/202329安徽大学生命科学学院7/3/202430安徽大学生命科学学院8/12/202330安徽大学生命科学学院基因突变引起的性别畸形基因突变引起的性别畸形Y染色体上有决定睾丸发育的基因，所以染色体上有决定睾丸发育的基因，所以XY个体为个体为。X染色体上发生染色体上发生基因突变基因突变时，产生了睾丸时，产生了睾丸雌性化基因，使雌性化基因，使XY个体出现性别畸形。个体出现性别畸形。称为称为睾丸女性化睾丸女性化。是。是X-连锁的隐性遗传连锁的隐性遗传病。病。7/3/202431安徽大学生命科学学院基因突变引起的性别畸形Y染色体上有决定睾丸发育的基因，所以X其他类型的性别畸形其他类型的性别畸形1.真两性畸形真两性畸形有有两套生殖系统，同时存在两种类型细两套生殖系统，同时存在两种类型细胞：胞：2n=46，XX和和2n=46，XY。原因：原因：双受精。两个受精卵互相融合发育。双受精。两个受精卵互相融合发育。2.XX男性综合征男性综合征2n=46，XX，但外貌男性，不育。，但外貌男性，不育。原因：原因：易位。易位。Y上的睾丸决定因子易位到上的睾丸决定因子易位到X染色染色体上。体上。7/3/202432安徽大学生命科学学院其他类型的性别畸形1.真两性畸形8/12/202332安徽大性染色体变化对人的影响性染色体变化对人的影响.或多或少都影响性腺发育，导致不育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，降低了少染色体比多染色体影响更大，降低了生活力。生活力。7/3/202433安徽大学生命科学学院性染色体变化对人的影响.或多或少都影响性腺发育，导致不育8剂量补偿效应剂量补偿效应lBarr小体小体l剂量补偿效应剂量补偿效应lLyon假说假说lX染色体随机失活的分子机制染色体随机失活的分子机制7/3/202434安徽大学生命科学学院剂量补偿效应Barr小体8/12/202334安徽大学生命科巴氏小体巴氏小体Barr bodylBarr小体小体 1949年年,Barr等人在雌猫神经细胞间期核中发等人在雌猫神经细胞间期核中发现现,与性别和与性别和X染色体数目有关染色体数目有关.l失活的失活的X在间期细胞核中呈现为染色较深的一个在间期细胞核中呈现为染色较深的一个小点，称为小点，称为性染色质性染色质或或巴氏小体。巴氏小体。中的中的X是有活性的，因此，没有巴氏小体是有活性的，因此，没有巴氏小体中有一条中有一条X是失活的，因此有巴氏小体。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。可以通过巴氏小体的有无初步判断胎儿的性别。7/3/202435安徽大学生命科学学院巴氏小体Barr bodyBarr小体8/12/202335剂量补偿效应剂量补偿效应dosage compensation effectl剂量补偿效应剂量补偿效应 在在XY性别决定生物中，使性连锁基因在两性别决定生物中，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种性别中有相等或几乎相等的有效剂量的遗传效应传效应.一条染色体失活一条染色体失活X染色体的转录速率不同染色体的转录速率不同7/3/202436安徽大学生命科学学院剂量补偿效应dosage compensation effLyon假说假说l正常雌性哺乳动物体细胞的两条正常雌性哺乳动物体细胞的两条X X染色体中有一染色体中有一条是失活的，结果使条是失活的，结果使X X连锁基因得到剂量补偿连锁基因得到剂量补偿,保保证雌性和雄性个体具有相同的有效基因产物证雌性和雄性个体具有相同的有效基因产物.哪一条失活是随机的哪一条失活是随机的失活发生在胚胎早期失活发生在胚胎早期,某细胞中某一条某细胞中某一条X X染色体一旦失染色体一旦失活，其后代细胞中该活，其后代细胞中该X X染色体均处于失活状态。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杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体,显隐性基显隐性基因都有表达因都有表达.lXX X*(XX X*(失活的失活的X X染色体形成染色体形成barrbarr氏小体）氏小体）染色体失活是发染色体失活是发育过程中独特的育过程中独特的调节机制调节机制7/3/202437安徽大学生命科学学院Lyon假说正常雌性哺乳动物体细胞的两条X染色体中有一条是失玳瑁猫玳瑁猫-Lyon假说的证据假说的证据l黄黄O对黑对黑o显性显性l雌性杂合个体雌性杂合个体X染色体随机失活染色体随机失活7/3/202438安徽大学生命科学学院玳瑁猫-Lyon假说的证据黄O对黑o显性8/12/X染色体随机失活的机制染色体随机失活的机制l在失活的在失活的X X染色体上，有一些基因仍然表染色体上，有一些基因仍然表达，称为达，称为逃避失活基因逃避失活基因：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染色体上存在一个特异性失活位点xic,xic,即即X X失活中心失活中心.680-1200kb.680-1200kb.l同一区域发现一个基因同一区域发现一个基因XIST,XXIST,X染色体失染色体失活特异转录子活特异转录子.不编码不编码pr,pr,产物是产物是RNA(17kb)RNA(17kb)7/3/202439安徽大学生命科学学院X染色体随机失活的机制在失活的X染色体上，有一些基因仍然表达连锁基因的交换与重组连锁基因的交换与重组7/3/202440安徽大学生命科学学院连锁基因的交换与重组8/12/202340安徽大学生命科学学 人类有人类有23对染色体，而基因数目为对染色体，而基因数目为3万万多个。每条染色体上必然有很多基因。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？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？又是如何相互作用的呢？7/3/202441安徽大学生命科学学院 人类有23对染色体，而基因数目为3万多个。每条连锁与交换 linkage and crossover1906年，年，Bateson 和和punnett 研究香豌豆，发现来研究香豌豆，发现来自同一亲本的基因较多地连在一起。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 17/3/202442安徽大学生命科学学院连锁与交换 linkage and crossover19互引相和互斥相互引相和互斥相l互引相互引相 coupling phase当两个非等位基因当两个非等位基因a和和b处在一个染色体上处在一个染色体上,而在其同源染色体上带有野生型而在其同源染色体上带有野生型A和和B时时,这这些基因被称为处于互引相些基因被称为处于互引相l互斥相互斥相 repulsion phase若每个同源染色体上各有一个突变基因和一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个野生型基因,则称为互斥相则称为互斥相7/3/202443安徽大学生命科学学院互引相和互斥相互引相 coupling phase8/12连锁连锁 linkage玉米：玉米：糊粉层有色糊粉层有色C对无色对无色c显性显性 种子饱满种子饱满Sh对凹陷对凹陷sh显性显性P CSh/CSh csh/csh 有色饱满有色饱满 无色凹陷无色凹陷F1 CSh/csh csh/csh（T-cross）CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh 4032 149 152 4035 预期预期 1 1 1 1重组合类型明重组合类型明显少于亲组合显少于亲组合类型，说明连类型，说明连锁的存在锁的存在7/3/202444安徽大学生命科学学院连锁 linkage玉米：糊粉层有色C对无色c显性重组合7/3/202445安徽大学生命科学学院8/12/202345安徽大学生命科学学院交换值交换值重组值，重组合后代数占整个后代数的百重组值，重组合后代数占整个后代数的百分比。分比。重组合个体数重组合个体数（重组合个体（重组合个体+亲组合个体数）亲组合个体数）重组值在重组值在0-50%之间，不超过之间，不超过50%。为为0时完全连锁，时完全连锁，为为50%时自由组合无连锁。时自由组合无连锁。7/3/202446安徽大学生命科学学院交换值重组值，重组合后代数占整个后代数的百分比。8/12/2交换交换 crossover连锁说明两个基因在同一染色体上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重组合类型则说明两个基因间存在着交换7/3/202447安徽大学生命科学学院交换 crossover连锁说明两个基因在同一染色体上8/1不交换（完全连锁）不交换（完全连锁）雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的。雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的。果蝇：果蝇：黑体红眼黑体红眼灰体紫眼灰体紫眼 bbRR BBrr 测交测交 Br/bR br/br Brbr bRbr（1：1）测交测交 Br/bR br/br Brbr bRbr BRbr brbr 19 19 1 17/3/202448安徽大学生命科学学院不交换（完全连锁）雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的。8/12/20对果蝇和家蚕而言，重组值指的是雌果蝇对果蝇和家蚕而言，重组值指的是雌果蝇或雄家蚕的重组值。或雄家蚕的重组值。重组值重组值=2/(2+18)=5%！虽然知道虽然知道雄果蝇和雌家蚕是完全连锁的，但为什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，还需要研么呢？到底是什么机制干扰了交换的发生，还需要研究究7/3/202449安徽大学生命科学学院对果蝇和家蚕而言，重组值指的是雌果蝇或雄家蚕的重组值。！虽然连锁群连锁群 linkage group凡是位于同一条染色体上的基因构成一个凡是位于同一条染色体上的基因构成一个连锁连锁群群(linkage group)。Morgan等在等在1914年就发现果蝇有年就发现果蝇有4个连锁群，到个连锁群，到1967年测定了至少年测定了至少1000个基因都分别属于这个基因都分别属于这4个连锁群。个连锁群。连锁群的数目应该（一般）等于单倍体染色体数连锁群的数目应该（一般）等于单倍体染色体数(n)？7/3/202450安徽大学生命科学学院连锁群 linkage group凡是位于同一条染色体上的连锁交换定律连锁交换定律处在同一染色体上的两个或多个基因联合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在一起传入子代的频率大于重新组合的频率频率.重组类型的产生是由于配子形成时，同源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染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。交换的结果。7/3/202451安徽大学生命科学学院连锁交换定律处在同一染色体上的两个或多个基因联合在一起传入子三大遗传定律的关系三大遗传定律的关系1.1.分离定律是自由组合定律和连锁交换定律的基础；分离定律是自由组合定律和连锁交换定律的基础；2.2.自由组合定律和连锁交换定律是生物体遗传性状发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；生变异的主要机制；3.3.自由组合与连锁交换的区别在于：自由组合是染色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体间重组(interchromosomal recombination)(interchromosomal recombination)，而，而交换则是染色体内重组交换则是染色体内重组(intrachromosomal(intrachromosomal recombiation)recombiation)。4.4.另外，自由组合受到生物染色体对数的限制，而连另外，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。有限的，连锁交换相对地说限度较小。7/3/202452安徽大学生命科学学院三大遗传定律的关系分离定律是自由组合定律和连锁交换定律的基础三点测交三点测交 three-point test cross1911年，年，Morgon 提出：提出：重组值可能是由基因重组值可能是由基因在染色体上的位置决定的。在染色体上的位置决定的。7/3/202453安徽大学生命科学学院三点测交 three-point test cross191三点测交三点测交1.定义：定义：将将3个基因包括在同一次交配中，例如用个基因包括在同一次交配中，例如用3个基个基因的杂合体因的杂合体abc/+与与3个基因的隐性纯合体个基因的隐性纯合体abc/abc做做测交。测交。2.三点测交的优点：三点测交的优点：一次试验等于三次两点试验。一次试验等于三次两点试验。各重组值是在相同条件下（同一基因型、同各重组值是在相同条件下（同一基因型、同一环境下）得到的。一环境下）得到的。得到双交换的资料得到双交换的资料 7/3/202454安徽大学生命科学学院三点测交1.定义：将3个基因包括在同一次交配中，例如用3个基ABC/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+Acb+aCB+aCb)/all7/3/202455安徽大学生命科学学院ABC/ABCabc/abcABC/abcabc/abcA双交换双交换两个基因间发生两次交换。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。双交换的结果是这两个基因间的关系不变。abc+7/3/202456安徽大学生命科学学院双交换两个基因间发生两次交换。abc+8/12/2023三点测交的实例三点测交的实例果蝇，果蝇，a、b、c为为X连锁基因。连锁基因。ab+/+c abc/Y 8种配子种配子 1种种abc ab+，+c 亲组合亲组合 a+c，+b+a+，+bc 重组合重组合 +，abc a ec b ct c cv 7/3/202457安徽大学生命科学学院三点测交的实例果蝇，a、b、c为X连锁基因。a ec 杂交子代的表型由杂交子代的表型由产生的配子决定产生的配子决定 表型表型 个体数目个体数目 比例比例 类型类型 重组位置重组位置 a-b a-c b-c a b+2125+c 2207a +c 273 +b+265a+217 +b c 223+5 a b c 3 合计合计 5318 100%18.4%10.2%8.4%81.5%亲本型亲本型10.1%单交换型单交换型 8.3%单交换型单交换型 0.1%双交换型双交换型 亲组合亲组合 重组合重组合7/3/202458安徽大学生命科学学院杂交子代的表型由产生的配子决定 表型 作图作图mapping？7/3/202459安徽大学生命科学学院作图mapping？8/12/202359安徽大学生命科学基因直线排列定律基因直线排列定律 三点试验中，两边两个基因对之间的三点试验中，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。去两倍的双交换值。三点试验测交的三点试验测交的8种后代中，个体数最少的种后代中，个体数最少的2种是种是双交换的产物，数目最多的是亲本型。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。个基因的正中间。亲组合型：亲组合型：ab+，+c双交换型：双交换型：abc，+c 位于中间位于中间 acb 7/3/202460安徽大学生命科学学院基因直线排列定律 三点试验中，两边两个基因对之间并发率和干涉并发率和干涉干涉干涉 interference：每发生一次单交换时，其邻：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。近也发生一次交换的机会要减少一些的现象。并发率并发率 coincidence 反映干涉的大小反映干涉的大小并发率越大，干涉越小。并发率越大，干涉越小。7/3/202461安徽大学生命科学学院并发率和干涉干涉 interference：每发生一次单交换并发率与干涉并发率与干涉当当 0 C 1 0 I 1 正干涉正干涉 C=0 I=1 完全干涉完全干涉 C 1 I 0 负干涉负干涉 C=1 I=0 无干涉无干涉交换促进交换交换促进交换7/3/202462安徽大学生命科学学院并发率与干涉当 0 C 1 0 遗传学图遗传学图 Genetic map遗传学图遗传学图：根据基因直线排列定律，把位于同一连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。锁群上的基因按相对位置作成连锁图。座位座位Locus:基因在遗传学图上的特定位置。基因在遗传学图上的特定位置。基因定位基因定位gene mapping:根据重组值确定不同基因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。在染色体上相对位置和排列顺序的过程。图距图距map distance：两个基因在染色体图上的距离两个基因在染色体图上的距离的数量单位。用的数量单位。用“厘摩厘摩”表示，表示，cM作图原则：以不存在双交换的一对基因的重作图原则：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。组值作图，再向两边找另外的基因。7/3/202463安徽大学生命科学学院遗传学图 Genetic map遗传学图：根据基因直线排列定真菌类遗传分析真菌类遗传分析1.粗糙链孢霉作为遗传材料的优点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顺序四分子及其遗传分析3.着丝粒作图着丝粒作图(centromere mapping)4.粗糙链孢霉连锁作图粗糙链孢霉连锁作图5.染色单体干涉染色单体干涉7/3/202464安徽大学生命科学学院真菌类遗传分析粗糙链孢霉作为遗传材料的优点8/12/2023粗糙链孢霉作为遗传材料的优点粗糙链孢霉作为遗传材料的优点l世代短，易培养，后代多世代短，易培养，后代多l真核生物、进行有性生殖真核生物、进行有性生殖l单倍体，无需考虑显隐性单倍体，无需考虑显隐性l子代能直接反映配子的基因和表型子代能直接反映配子的基因和表型7/3/202465安徽大学生命科学学院粗糙链孢霉作为遗传材料的优点世代短，易培养，后代多8/12/顺序四分子及其遗传分析顺序四分子及其遗传分析l四分子四分子(tetrad):一个性母细胞减数分一个性母细胞减数分裂的四个产物（子代个体）留在一起裂的四个产物（子代个体）留在一起l顺序四分子顺序四分子(ordered tetrad):链孢霉的链孢霉的减数分裂的四个产物（子代链孢霉）不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仅留在一起，而且以直线方式顺序排列在子囊中。在子囊中。7/3/202466安徽大学生命科学学院顺序四分子及其遗传分析四分子(tetrad):一个性母细胞粗糙链孢霉的粗糙链孢霉的减数分裂减数分裂7/3/202467安徽大学生命科学学院粗糙链孢霉的减数分裂8/12/202367安徽大学生命科学学着丝粒作图着丝粒作图centromere mapping利用四分子分析法，测定利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离基因与着丝粒间的距离称为称为着丝粒作图着丝粒作图。7/3/202468安徽大学生命科学学院着丝粒作图centromere mapping利用四分子分着丝粒作图赖氨酸缺陷型赖氨酸缺陷型(lys-)野生型野生型(lys+)序号子囊类型子囊数分裂类型序号子囊类型子囊数分裂类型1.I2.非交换型非交换型3.4.II5.交换型交换型6.7/3/202469安徽大学生命科学学院着丝粒作图赖氨酸缺陷型(lys-)野生型(lys+)第一次分裂分离第一次分裂分离7/3/202470安徽大学生命科学学院第一次分裂分离8/12/202370安徽大学生命科学学院第二次分裂分离第二次分裂分离7/3/202471安徽大学生命科学学院第二次分裂分离8/12/202371安徽大学生命科学学院产生过程7/3/202472安徽大学生命科学学院产生过程8/12/202372安徽大学生命科学学院计算计算发生一次交换，一个子囊中有半数孢子发生重组。发生一次交换，一个子囊中有半数孢子发生重组。着丝粒与着丝粒与lys基因间的重组值：基因间的重组值：重组孢子数重组孢子数 交换型子囊数交换型子囊数81/2 总数总数 （交换型（交换型+非交换型）非交换型）8去掉去掉%后作为着丝粒与基因间的图距后作为着丝粒与基因间的图距 100%7/3/202473安徽大学生命科学学院计算发生一次交换，一个子囊中有半数孢子发生重组。100%粗糙链孢霉的连锁粗糙链孢霉的连锁粗糙链孢霉粗糙链孢霉nic+和和+ade杂交杂交将产生将产生36种子囊型，根据基因型和两对基因各自种子囊型，根据基因型和两对基因各自分开的时间分为分开的时间分为7种基本子囊型。种基本子囊型。序号序号 1 2 34567 +a+a+a+子子 +a+anan+nana囊囊 n+nan+a+a型型 n+nanan+n+nan+分离分离 MIMI MIMI MIMII MIIMI MIIMII MIIMII MIIMII类别类别 PD NPDTTPDNPDT数目数目 808190590157/3/202474安徽大学生命科学学院粗糙链孢霉的连锁粗糙链孢霉nic+和+ade杂交8/12/2连锁作图连锁作图 nic距着丝粒的重组值距着丝粒的重组值 =（5+90+1+5）/10001/2 100%=5.05%ade与着丝粒之间的重组值与着丝粒之间的重组值 =9.30%nic与与ade之间的重组值：之间的重组值：=5.20%5.05 5.20 nic ade7/3/202475安徽大学生命科学学院连锁作图 nic距着丝粒的重组值 染色单体干扰染色单体干扰考虑二次交换的情况考虑二次交换的情况 2-3，二线双交换二线双交换 1 2-3、1-4四线双交换四线双交换 1 2-3、1-3或或2-4三线双交换三线双交换 2 如果二次交换不符合如果二次交换不符合 二线：三线：四线二线：三线：四线=1：2：1时时 认为有染色单体干扰存在。认为有染色单体干扰存在。7/3/202476安徽大学生命科学学院染色单体干扰考虑二次交换的情况8/12/202376安徽大学人类基因组的染色体作图人类基因组的染色体作图家系分析法家系分析法细胞学与剂量效应法细胞学与剂量效应法体细胞杂交法体细胞杂交法原位分子杂交原位分子杂交分子标记分子标记7/3/202477安徽大学生命科学学院人类基因组的染色体作图家系分析法8/12/202377安徽大家系分析法家系分析法根据甲膑综合征与根据甲膑综合征与ABO血型的平行关系确定与血型的平行关系确定与ABO的连锁，简单计算重组率。的连锁，简单计算重组率。a a、性连锁分析、性连锁分析 如果某一性状只出现在如果某一性状只出现在男性，则可定位于男性，则可定位于Y Y染色体。染色体。如果某性状呈如果某性状呈“男男-男男”式传递，可确定该基因与式传递，可确定该基因与X X染色体连锁。染色体连锁。7/3/202478安徽大学生命科学学院家系分析法根据甲膑综合征与ABO血型的平行关系确定与ABO的家系分析法家系分析法b b、外祖父法、外祖父法 为确定为确定X X染色体上连锁基因的重组关系，可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。染色体上的关系。母亲是双重杂合体时，有两种类型；母亲是双重杂合体时，有两种类型；顺式相（顺式相（cis phasecis phase）突变基因和野生突变基因和野生型基因分别在两条型基因分别在两条X X染色体上。染色体上。反式相（反式相（trans phasetrans phase）突变基因和野突变基因和野生型基因在同一条生型基因在同一条X X染色体上。染色体上。通过外祖父法，可以确定母亲双重杂合体通过外祖父法，可以确定母亲双重杂合体是哪一种类型。是哪一种类型。7/3/202479安徽大学生命科学学院家系分析法b、外祖父法8/12/202379安徽大学生命科学细胞学与剂量效应法细胞学与剂量效应法Acp1为红细胞型酸性磷酸酯酶基因为红细胞型酸性磷酸酯酶基因细胞学观察细胞学观察 基因表达基因表达 No.2P缺失缺失 酶活性大大下降酶活性大大下降 No.2三体三体 酶活性大大上升酶活性大大上升 7/3/202480安徽大学生命科学学院细胞学与剂量效应法Acp1为红细胞型酸性磷酸酯酶基因8/12体细胞杂交法体细胞杂交法人体细胞与缺陷型小鼠细胞融合，杂种细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活的细胞系，将含有人类的某些基因（若干染色体）（若干染色体）根据染色体与基因的平行关系确定基因的根据染色体与基因的平行关系确定基因的位置位置7/3/202481安徽大学生命科学学院体细胞杂交法人体细胞与缺陷型小鼠细胞融合，杂种细胞经过培养，小鼠细胞小鼠细胞人细胞人细胞杂种细胞（含全部人染色体）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）杂种细胞系（各含少数条人染色体）A,B,C,D,E,保留的人染色体保留的人染色体eg;检测某基因检测某基因细胞克隆细胞克隆12345678A+-B+-+-C+-+-+-+-可由此表确可由此表确定该基因在定该基因在哪一条染色哪一条染色体。体。体细胞杂交法体细胞杂交法？7/3/202482安徽大学生命科学学院小鼠细胞人细胞杂种细胞（含全部人染色体）杂种细胞系（各含少数原位分子杂交原位分子杂交玻片原位杂交玻片原位杂交1.制作染色体片，并拍照。制作染色体片，并拍照。2.85变性变性3.用用32P标记或荧光标记的探针杂交标记或荧光标记的探针杂交4.放射自显影或荧光显微镜，确定杂交与放射自显影或荧光显微镜，确定杂交与染色体的关系染色体的关系7/3/202483安徽大学生命科学学院原位分子杂交玻片原位杂交8/12/202383安徽大学生命科荧光原位分子杂交荧光原位分子杂交7/3/202484安徽大学生命科学学院荧光原位分子杂交8/12/202384安徽大学生命科学学院分子标记分子标记1.获得某性状（如抗病与感病）杂交的后获得某性状（如抗病与感病）杂交的后代群体，代群体，F1、F2、BC1、BC22.提取亲本和杂交后代中抗病和感病个体提取亲本和杂交后代中抗病和感病个体的的DNA3.PCR扩增，找到与抗病联系的分子标记扩增，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根据该分子标记在遗传学图上的位置确定该基因的位置。定该基因的位置。7/3/202485安徽大学生命科学学院分子标记1.获得某性状（如抗病与感病）杂交的后代群体，F1、人类染色体作图人类染色体作图1、细胞学图：、细胞学图：以染色体分带法画出的染色体图。常用的染色方法以染色体分带法画出的染色体图。常用的染色方法如：如：Gimsa染色等。染色等。2、遗传图谱：、遗传图谱：通过计算连锁的各遗传标记之间的重组频率来确定通过计算连锁的各遗传标记之间的重组频率来确定它们之间的相对距离，单位用厘摩（它们之间的相对距离，单位用厘摩（cM）表示。）表示。遗传多态性标志已由第一代的限制性片段长度多态遗传多态性标志已由第一代的限制性片段长度多态性（性（RFLP）、数目可变的串联重复序列（）、数目可变的串联重复序列（VNTR），），第二代的简单串联重复序列（第二代的简单串联重复序列（STR）发展到第三代的）发展到第三代的单核苷酸多态性（单核苷酸多态性（SNP），分辨率达），分辨率达0.2cM。7/3/202486安徽大学生命科学学院人类染色体作图1、细胞学图：8/12/202386安徽大学生人类染色体作图人类染色体作图3、物理图谱：、物理图谱：用于确定各遗传标记间的物理距离，主要通过用于确定各遗传标记间的物理距离，主要通过对大片段对大片段DNA操作技术，对标志进行测序和距操作技术，对标志进行测序和距离测定，为基因的分离、识别和基因组离测定，为基因的分离、识别和基因组DNA测测序奠定基础。构建物理图谱所用的标志为序奠定基础。构建物理图谱所用的标志为RFLP、顺序标签位点（、顺序标签位点（sequence tag site,STS）或表达序列标签位点（）或表达序列标签位点（expressed sequence tags,ESTs）。）。7/3/202487安徽大学生命科学学院人类染色体作图3、物理图谱：8/12/202387安徽大学生作业 自己完成课后习题自己完成课后习题7/3/202488安徽大学生命科学学院作业自己完成课后习题8/12/202388安徽大学生命科学学