第五章连锁教学课件

1两点测验：两点测验：先用先用三次三次杂交、再用杂交、再用三次三次测交（隐性纯合亲本）测交（隐性纯合亲本）分分别测定别测定两对基因间是否连锁，然后根据其交换值确定它两对基因间是否连锁，然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置。们在同一染色体上的位置。ABC-分别测出分别测出Aa-Bb间重组率间重组率确定是否连锁；确定是否连锁；abc分别测出分别测出Bb-Cc间重组率间重组率确定是否连锁；确定是否连锁；分别测出分别测出Aa-Cc间重组率间重组率确定是否连锁。确定是否连锁。如果上述如果上述3次测验确认次测验确认3对基因间连锁对基因间连锁根据交换值根据交换值大小大小确定这三对基因在染色体上的位置。确定这三对基因在染色体上的位置。如：如：玉米玉米C（有色）对（有色）对c（无色）、（无色）、Sh（饱满）对（饱满）对sh（凹陷）、（凹陷）、Wx（非糯性）对（非糯性）对wx（糯性）为显性。（糯性）为显性。为证实三对基因为证实三对基因是否连锁遗传是否连锁遗传，分别进行，分别进行3个试验：个试验：第一组试验第一组试验：CCShShccshshF1CcShsh ccshsh第二组试验第二组试验：wxwxShShWxWxshsh F1 WxwxShshwxwxshsh第三组试验第三组试验：WxWxCCwxwxcc F1 WxwxCcwxwxcc这三个试验的结果如下表：这三个试验的结果如下表：表表5-1 玉米两点测验的三个测交结果玉米两点测验的三个测交结果如此可测定第四、五对等基因，如此可测定第四、五对等基因，逐步定位逐步定位。但两对连锁基因间距离超过但两对连锁基因间距离超过5个遗传单位，个遗传单位，则两点测定法就不够准确，且必须进行三次则两点测定法就不够准确，且必须进行三次杂交和三次测交，工作量大，故杂交和三次测交，工作量大，故多用三点测多用三点测验法验法。2三点测验三点测验:通过一次通过一次杂交杂交和一次用隐性亲本和一次用隐性亲本测交测交，同时测定三，同时测定三对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方对基因在染色体上的位置，是基因定位最常用的方法。法。特点：特点：（1）纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更为）纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更为准确（准确（一次三点试验中得到的三个重组值是在同一一次三点试验中得到的三个重组值是在同一基因型背景，同一环境条件下得到的）基因型背景，同一环境条件下得到的）；（2）通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位）通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置，置，还可以得到三次两点试验所不能得到的关于双还可以得到三次两点试验所不能得到的关于双交换的资料。交换的资料。例例1 三个突变基因三个突变基因ec、sc和和cv都是都是X连锁遗传连锁遗传的。三杂合体的。三杂合体(ec+/+sc cv)与三隐性雄蝇与三隐性雄蝇(ec sc cv/Y)交配，实验数据如下：交配，实验数据如下：表表 型型实得数实得数 ec +sc cvec sc +cv+sc +ec +cv810828628889103合合 计计1980 ec-sc的重组值为的重组值为(62+88)/1980=7.6%，遗，遗传学图距（传学图距（map distance）是）是7.6。ec-cv的重组值为的重组值为(89+103)/1980=9.7%，遗，遗传学图距（传学图距（map distance）是）是9.7。知道了知道了ec-sc和和ec-cv的遗传学图距，画图的遗传学图距，画图方式有方式有两种两种：ec sc cv sc ec cv sc-cv的重组值为的重组值为(62+88+89+103)/1980=17.3%，遗传学图距，遗传学图距（map distance）是）是17.3。三个重组值之间的关系很明显，即三个重组值之间的关系很明显，即sc-cv的重的重组值等于组值等于sc-ec重组值与重组值与ec-cv重组值之和，即基重组值之和，即基因在染色体上按此次序直线排列。因在染色体上按此次序直线排列。sc ec cv例例2（1）确定基因在染色体上的位置：）确定基因在染色体上的位置：以玉米以玉米Cc、Shsh和和Wxwx三对基因为例：三对基因为例：P 凹陷、非糯、有色凹陷、非糯、有色 饱满、糯性、无色饱满、糯性、无色 shsh+wxwx cc F1 饱满、非糯、有色饱满、非糯、有色 凹陷、糯性、无色凹陷、糯性、无色 +sh+wx+c shsh wxwx cc 根据根据F1的染色体基因型有三种可能性：的染色体基因型有三种可能性：单交换：单交换：在三个连锁在三个连锁基因之间仅发生基因之间仅发生了一次交换了一次交换双交换：双交换：在三个连锁在三个连锁区段内，每个基区段内，每个基因之间都分别要因之间都分别要发生一次交换发生一次交换Ft中中亲型最多亲型最多，发生，发生双交换双交换的表现型的表现型个体数应该个体数应该最少最少。+wx c 和和sh+亲型配子类型亲型配子类型+和和sh wx c 双交换配子类型双交换配子类型其它均为单交换配子类型其它均为单交换配子类型第第种排列顺序才有可能出现双交种排列顺序才有可能出现双交换配子。换配子。+sh +=sh 在中间在中间 wx +c 这三个连锁基因在染色体的位置为这三个连锁基因在染色体的位置为wx sh c。sh +=+wx c +sh +=wx +c +sh=wx c +关键关键是确定中间一个基因：可以是确定中间一个基因：可以最少的最少的双交换型与最多的亲型相比双交换型与最多的亲型相比只有只有sh基因发基因发生了位置改变生了位置改变。sh一定在中间。一定在中间。（2）确定基因之间的距离：）确定基因之间的距离：估算估算交换值确定基因之间的距离。交换值确定基因之间的距离。由于每个双交换都包括两个单交换，由于每个双交换都包括两个单交换，估计两个单交换值时，估计两个单交换值时，应分别加上双交换值应分别加上双交换值：双交换值双交换值=(4+2)/6708)100%=0.09%wx-sh间单交换间单交换=(601+626)/6708)100%+0.09%=18.4%sh-c 间单交换间单交换=(116+113)/6708)100%+0.09%=3.5%三对连锁基因在染色体上的位置和距离确定如下：三对连锁基因在染色体上的位置和距离确定如下：例例3 三杂合体三杂合体(ec ct+/+cv)雌蝇与三隐雌蝇与三隐性雄蝇性雄蝇(ec ct cv/Y)测交，测交后代有测交，测交后代有8种种表型。表型。表表 型型实得数实得数比比 例例重组发生在重组发生在ec-ctec-cvct-cvec ct+cv2125220781.5%ec+cv+ct +27326510.1%ec+ct cv2172238.3%+ec ct cv530.1%合合 计计5318100%18.4%10.2%8.4%如果有双交换存在，一定要加上两倍的双交如果有双交换存在，一定要加上两倍的双交换数，因为每个双交换包含两次单交换。换数，因为每个双交换包含两次单交换。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：三点试验中，两边两个基因对间的重组值一定等于另外两个重组值之和减因对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。去两倍的双交换值。With three genes,only three gene orders are possible.Double crossovers create unique double recombinant genotypes for each gene order.Only the first possibility is compatible with the data in the text 在任何三点试验中，在测交后代在任何三点试验中，在测交后代的的8种可能的表型中，个体数最少种可能的表型中，个体数最少（甚至完全没有）的两种表型是双（甚至完全没有）的两种表型是双交换的产物。交换的产物。3干扰与符合干扰与符合:在染色体上，在染色体上，一个交换的发生是否影响另一一个交换的发生是否影响另一个交换的发生个交换的发生?干涉（干涉（interference）：每发生一次单交每发生一次单交换时，它的邻近也发生一次交换的机会要减换时，它的邻近也发生一次交换的机会要减少一些，这种现象叫。少一些，这种现象叫。根据概率理论，如单交换的发生是独立的，则根据概率理论，如单交换的发生是独立的，则双交换双交换=单交换单交换单交换单交换=0.1840.035100%=0.64%实际双交换值只有实际双交换值只有0.09%，说明存在干扰。，说明存在干扰。表示干扰程度通常用表示干扰程度通常用符合系数（并发率）符合系数（并发率）表示：表示：符合系数符合系数=实际双交换值实际双交换值/理论双交换值理论双交换值=0.09/0.64=0.14 0，干扰严重。，干扰严重。符合系数常变动于符合系数常变动于0 1 之间。之间。符合系数等于符合系数等于1时，无干扰，两个单交换独立发生；时，无干扰，两个单交换独立发生；符合系数等于符合系数等于0时，表示完全干扰，时，表示完全干扰，即一点发生交换后其邻近一点就不交换。即一点发生交换后其邻近一点就不交换。基因对间的距离缩基因对间的距离缩短短时，时，并发率并发率降降低低，干扰值上升。所以三基因间，干扰值上升。所以三基因间的交换距离短时，双交换的发生很的交换距离短时，双交换的发生很少或没有。少或没有。染色单体干扰染色单体干扰(chromatid interference)在两个非姊妹染色单体间发生一个交换在两个非姊妹染色单体间发生一个交换后，是否会影响相同两个染色单体发生第后，是否会影响相同两个染色单体发生第二次交换的频率。如果第二次交换发生在二次交换的频率。如果第二次交换发生在任意两个非姊妹染色单体间的机会是相等任意两个非姊妹染色单体间的机会是相等的，那么二线双交换：三线双交换：四线的，那么二线双交换：三线双交换：四线双交换双交换=1：2：1。根据是否与这个比例有偏差，可以认为根据是否与这个比例有偏差，可以认为染色单体有无干扰。染色单体有无干扰。第三节第三节 人类连锁分析人类连锁分析和细胞学图和细胞学图 一、人类基因定位方法一、人类基因定位方法 人体基因定位在特定的染色体上，有下人体基因定位在特定的染色体上，有下列方法：列方法：（一）家系分析法（一）家系分析法 通过分析、统计家系中有关性状的连锁通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法。情况和重组率而进行基因定位的方法。1.如果某性状只出现在男性，则可将决如果某性状只出现在男性，则可将决定这个性状的基因定位在定这个性状的基因定位在Y染色体上。染色体上。2.X连锁基因的定位。根据连锁基因的定位。根据X连锁异常的连锁异常的特点即隔代交叉遗传，则可判定这两个性特点即隔代交叉遗传，则可判定这两个性状的基因位于状的基因位于X染色体上，但不能确定排列染色体上，但不能确定排列顺序和连锁强度。顺序和连锁强度。3.外祖父法。对于外祖父法。对于X染色体上的基因来说，染色体上的基因来说，只需要知道母亲的基因型是否为双重杂合只需要知道母亲的基因型是否为双重杂合体（即两对基因都处于杂合状态）。根据体（即两对基因都处于杂合状态）。根据为双重杂合体的母亲所生的儿子中有关性为双重杂合体的母亲所生的儿子中有关性状的重组情况，就可估计重组值，而母亲状的重组情况，就可估计重组值，而母亲X染色体上的基因组成，可以由外祖父的表染色体上的基因组成，可以由外祖父的表型得知。型得知。（二）体细胞杂交定位法（二）体细胞杂交定位法 运用体细胞遗传学和体细胞杂交的运用体细胞遗传学和体细胞杂交的新技术可以在离体条件下，应用细胞新技术可以在离体条件下，应用细胞培养方法，研究体细胞融合、突变、培养方法，研究体细胞融合、突变、分离以及连锁和交换等进行人类基因分离以及连锁和交换等进行人类基因定位、绘制细胞学图。定位、绘制细胞学图。1.克隆分布板法：为了将某一基因克隆分布板法：为了将某一基因定位于某一染色体上，必须建立包括定位于某一染色体上，必须建立包括人体人体24条染色体在内的一整套杂种细条染色体在内的一整套杂种细胞。其中每个杂种细胞都包括有一组胞。其中每个杂种细胞都包括有一组人体染色体，这样的一套杂种细胞称人体染色体，这样的一套杂种细胞称为。为。2.利用染色体异常将基因定位在染利用染色体异常将基因定位在染色体上的具体位置色体上的具体位置 （1）基因剂量效应法：利用在具有）基因剂量效应法：利用在具有某一特定染色体片段缺失或重复的病某一特定染色体片段缺失或重复的病人或培养细胞内所观察到的基因剂量人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基因的区域定位。效应进行基因的区域定位。（2）染色体缺失定位法：用人工方）染色体缺失定位法：用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体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，获得一套特定的不同位置发生断裂，获得一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检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位。对许多基因进行区域定位。（三）（三）DNA介导的基因定位介导的基因定位 1.克隆基因定位法；采用已克隆基克隆基因定位法；采用已克隆基因的因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的探针与保留在杂种细胞内的人染色体人染色体DNA顺序进行分子杂交，来顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。确定克隆基因所在的染色体。2.原位杂交法：以标记的探针直接原位杂交法：以标记的探针直接同中期染色体进行原位杂交。同中期染色体进行原位杂交。二、体细胞遗传学与细胞二、体细胞遗传学与细胞学图的制作学图的制作 体细胞遗传学（体细胞遗传学（somatic cell genetics）：）：可以绕过减数分裂过程，可以绕过减数分裂过程，应用细胞培养方法，研究体细胞融合、应用细胞培养方法，研究体细胞融合、突变、分离以及连锁和交换等，把基突变、分离以及连锁和交换等，把基因定位在染色体上，制作细胞学图。因定位在染色体上，制作细胞学图。把人体细胞和营养缺陷型的小鼠细胞混把人体细胞和营养缺陷型的小鼠细胞混合培养，再加上促融因子合培养，再加上促融因子紫外线灭活紫外线灭活的仙台病毒或的仙台病毒或PEG，那么这两种细胞就有，那么这两种细胞就有可能融合。异核体的两个核融合，形成杂可能融合。异核体的两个核融合，形成杂种细胞。这种细胞往往含有整套的小鼠染种细胞。这种细胞往往含有整套的小鼠染色体和丢失后保留下来的人的染色体。通色体和丢失后保留下来的人的染色体。通过不同选择技术，在加上机遇性的变化，过不同选择技术，在加上机遇性的变化，可以形成各种杂种细胞系，含有不同数目可以形成各种杂种细胞系，含有不同数目和不同号码的人体染色体。和不同号码的人体染色体。Cell-fusion techniques applied to human and mouse cells produce colonies,each of which contains a full mouse genome plus a few human chromosomes(blue).A fibroblast is a cell of fibrous connective tissue.有了不同的杂种细胞系，每个细胞有了不同的杂种细胞系，每个细胞系中除了小鼠染色体外，还有少数人系中除了小鼠染色体外，还有少数人的染色体，为了将其中一个或几个基的染色体，为了将其中一个或几个基因定位在染色体上，在检验这些细胞因定位在染色体上，在检验这些细胞系时，把某一标记基因的存在或不在系时，把某一标记基因的存在或不在与每一细胞中人的某一染色体的在或与每一细胞中人的某一染色体的在或不在联系起来，从而推断某一基因是不在联系起来，从而推断某一基因是在某号染色体上。在某号染色体上。杂杂 种种 细细 胞胞 系系 A B C D E人体基因人体基因1+-+-2-+-+-3+-+-4+-人体染色体人体染色体1-+-+-2+-+-3-+问题：如何用遗传学方法（不是分问题：如何用遗传学方法（不是分子生物学方法）将基因定位到染色体子生物学方法）将基因定位到染色体上，请从人类和果蝇中各举一例予以上，请从人类和果蝇中各举一例予以说明。说明。Maps of the human chromosome 1 and the X chromosome第四节第四节 染色体遗传机制在染色体遗传机制在理论上和实践上的意义理论上和实践上的意义 首先，基因是在染色体上的。基因首先，基因是在染色体上的。基因随着染色体的分离而分离。随着染色体的分离而分离。其次，有减数分裂，才有分离现象，其次，有减数分裂，才有分离现象，没有减数分裂，就没有分离现象。只没有减数分裂，就没有分离现象。只有进行有性生殖的生物，才有减数分有进行有性生殖的生物，才有减数分裂，才出现分离现象。裂，才出现分离现象。第三，基因在染色体上直线排列。第三，基因在染色体上直线排列。如基因间的距离比较远，重组和分开如基因间的距离比较远，重组和分开比较容易，育种工作容易取得成绩。比较容易，育种工作容易取得成绩。最后，基因位于染色体上时，每一最后，基因位于染色体上时，每一座位上的基因只要两份就可保证基因座位上的基因只要两份就可保证基因的正确分离和组合。的正确分离和组合。第五节第五节 连锁遗传规律的应用连锁遗传规律的应用理论上：理论上：把基因把基因定位定位于染色体上，即基因的载体染色体；于染色体上，即基因的载体染色体；明确各染色体上基因的明确各染色体上基因的位置和距离位置和距离；说明一些结果不能独立分配的原因，说明一些结果不能独立分配的原因，发展发展了孟德了孟德尔定律；使性状遗传规律更为尔定律；使性状遗传规律更为完善完善。实践上：实践上：可利用连锁性状作为可利用连锁性状作为间接选择间接选择的依的依据，提高选择结果：例如大麦据，提高选择结果：例如大麦抗秆抗秆锈病锈病基因与基因与抗散黑穗病抗散黑穗病基因紧密连基因紧密连锁，可同时改良。锁，可同时改良。设法设法打破基因连锁打破基因连锁：如辐射、化学诱变、远缘杂交，如辐射、化学诱变、远缘杂交，可以根据可以根据交换率安排工作交换率安排工作：交换值大重组型多选择机会大育交换值大重组型多选择机会大育种群体小种群体小 交换值小重组型少选择机会小育交换值小重组型少选择机会小育种群体大种群体大 例如：例如：水稻抗稻瘟病（水稻抗稻瘟病（Pi-zt）与迟熟（）与迟熟（Lm）均为显性。）均为显性。二者连锁遗传、二者连锁遗传、交换率为交换率为2.4%。如希望在。如希望在F3选出抗病早熟选出抗病早熟纯合株系（纯合株系（PPll）5个，问个，问F2群体至少种多大群体群体至少种多大群体?Pi-zt Lmpi-zt lmP 抗病迟熟抗病迟熟=感病早熟感病早熟=Pi-zt Lm pi-zt lmPi-zt LmF1抗病迟熟抗病迟熟=pi-zt lm 由上表可见：抗病早熟类型为由上表可见：抗病早熟类型为PPll+Ppll+Ppll=(1.44+58.56+58.56)/10000=1.1856%其中纯合抗病早熟类型其中纯合抗病早熟类型(PPll)=1.44/10000=0.0144%要在要在F2中选得中选得5株理想的纯合体，则按株理想的纯合体，则按10000 1.44=X 5X=100005/1.44=3.5万株，群体要大。万株，群体要大。本章小结本章小结1连锁遗传连锁遗传：二对性状杂交，四种表现型，亲型多、重组型少；二对性状杂交，四种表现型，亲型多、重组型少；杂种产生配子数不等，亲型相等、重组型不等。杂种产生配子数不等，亲型相等、重组型不等。2连锁和交换机理：连锁和交换机理：粗线期交换，双线期交叉，非姐妹染色单体交换。粗线期交换，双线期交叉，非姐妹染色单体交换。3交换值及其测定：交换值及其测定：交换值交换值=重组型配子数重组型配子数/总配子数总配子数100%，可用测交法或自交法估计。可用测交法或自交法估计。