连锁遗传分析与染色体的结构课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 连锁遗传分析与染色体作图,学习要点：,1 性染色体决定性别的类型；,2 各种性连锁遗传的特点；,3 交换值的测定；,4 用两点测验和三点测验进行基因定位；,5 掌握真菌类的着丝粒作图和重组作图方法；,6 根据交换值的大小，预期子代的类型和比例 ；,7 人类的连锁分析和基因定位的方法。,第三章 连锁遗传分析与染色体作图学习要点：,1,X与Y的异源区段, Y与X 的异源区段,X与Y的同源区段 Y与X 的同源区段,X Y,第一节 性染色体与性别决定,一 性染色体的发现,二 性染色体的结构,X与Y的异源区段X Y第一节 性染色体与性别决定一 性,2,二 性染色体决定性别的类型,雄性,配子,雌性,配子,生物,雄为异配性别,XY型,XY,X,Y,XX,X,哺乳类,XO,XO,X,O,XX,X,蝗虫,蟑螂,蟋蟀、虱,雌为异配性别,ZW型,ZZ,Z,ZW,Z,W,鸟类、两栖类、爬行类、鳞翅目昆虫,ZO,ZZ,Z,ZO,Z,O,尚未见,二 性染色体决定性别的类型雄性配子雌性配子生物雄为异配性别X,3,三 植物的性别决定,1 性染色体决定性别：雌株（XX）、雄株（XY）,2 基因决定性别,例：葫芦科喷瓜的性别 受AD、a+、ad控制，依次显性,AD：株 基因型 性别表现,a+：同株 ADa+ 株,ad：株 ADad 株,a+a+ 同株,a+ad 同株,adad 株,三 植物的性别决定 1 性染色体决定性别：雌株（XX）、,4,一 果蝇的伴性遗传,1 果蝇的伴X隐性遗传现象,P 红眼 X 白眼,F1 红眼* X 红眼,F2 红 红 白 2459 1011 782,2 Morgan假设,(1)白眼基因位于X染色体上；,(2)白眼对红眼是隐性；,(3)Y染色体上无对应等位基因。,第二节 性连锁遗传(伴性遗传),一 果蝇的伴性遗传1 果蝇的伴X隐性遗传现象 2 Mor,5,连锁遗传分析与染色体的结构课件,6,3 假设的验证 P45,实验一 F1 红眼 X 白眼,X+ Xw Xw Y,X+Xw X+Y XwXw XwY,预 期： 红 红 白* 白,1 ： 1 ： 1 ： 1,实验结果：129 ： 132 ： 88 ： 86,3 假设的验证 P45实验一 F1 红眼 X,7,实验二 P46,P 白* X 红,F1 红眼 白眼,实验三 P48,白 X 白,XX XY,全白眼,实验结果：与预期相符,XwXw X+Y,X+Xw X XwY,X+Xw X+Y XwXw XwY,F2：红 红 白 白,1 ：1 ： 1 ： 1,实验二 P46 实验三 P48XwXw,8,二 人类的伴性遗传,（一）伴X显性遗传,P 女性正常 X 男性患者,XrXr XRY,女患 男正常,XRXr XrY,1 举例,例如：抗维生素佝偻病,P 女性患者 X 男性正常,XRXr XrY,女正常 女患 男正常 男患,XrXr XRXr XrY XRY,2 伴X显性遗传的特点,二 人类的伴性遗传（一）伴X显性遗传P 女性正常 X 男性患,9,1举例：A型血友病的遗传,正常女 X 血友病男,X+X+ XhY,正常女人 X 儿正常 女正常 X 正常男人,X+X+ X+Y X+Xh X+Y,子女全正常 女正常 1/2儿正常 1/2儿血友病,X+X+ X+Y XhY,X+Xh,（二）伴X隐性遗传,1举例：A型血友病的遗传（二）伴X隐性遗传,10,2 伴X隐性遗传的特点,X+Y X+X-,2 伴X隐性遗传的特点X+Y X+X,11,（三）伴Y染色体遗传,1 概念：,2 伴Y染色体的遗传特点：限雄遗传.,（三）伴Y染色体遗传1 概念：,12,三 鸡的伴性遗传（ 伴Z染色体遗传）,P 非芦花 X 芦花 ZbZb ZBW,F1 芦花 X 非芦花,ZBZb ZbW,F2 芦花 芦花,ZBZb ZBW,非芦花 非芦花,ZbZb ZbW,1 鸡羽斑纹的遗传 ZB 芦花， Zb 非芦花,2 性连锁遗传的应用,三 鸡的伴性遗传（ 伴Z染色体遗传）P 非芦花 X 芦花,13,连锁遗传分析与染色体的结构课件,14,四 植物的伴性遗传女娄菜的叶形遗传,实验一 阔叶X 细叶,XBXB XbY,F1 阔叶,XBY,实验三 阔叶X 阔叶,XBXb XBY,阔叶 阔叶细叶,XBXB XBY XbY XBXb,实验二 阔叶X 细叶,XBXb XbY,预期：XBXb阔 XBY阔,XbXb细 XbY细,结果：无,四 植物的伴性遗传女娄菜的叶形遗传 实验一 阔叶X 细叶,15,第三节 遗传的染色体学说的直接证明,一 果蝇眼色遗传的例外现象 1916:Bridges,白 X 红,XwXw X+Y,红 白 红(不育) 白(可育) X 红,初级例外 红 白 红(可育 ) 白,(1/2000),次级例外,(4/100),第三节 遗传的染色体学说的直接证明一 果蝇眼色遗传的例外现,16,二 例外遗传现象的解释 减数分裂中: XX不分开,1 初级例外的形成,二 例外遗传现象的解释 减数分裂中:,17,连锁遗传分析与染色体的结构课件,18,2 次级例外果蝇的形成,2 次级例外果蝇的形成,19,连锁遗传分析与染色体的结构课件,20,三 细胞学的证据,果蝇的染色体：2N=8=4对,根据解释：1 初级例外: 白XXY,红XO；,2 次级例外：红XY；,白XXY；,3 例外白雌的女儿：1/2XXY，1/2XX；,4 例外白雌的白眼儿子：1/2XYY，1/2XY。,细胞学观察与预期相符。,黄体(隐性) X 灰身(显性) 黄体 正常,XyXy X+Y 骈连X黄体雌蝇 P55,三 细胞学的证据 果蝇的染色体：2N=8=4对,21,第四节 果蝇中的Y染色体及其性别决定,1 果蝇性染色体同源区段基因的遗传,XbbXbb X Xbb+Ybb,XbbXbb+ XbbYbb,1显性 ：1隐性,XbbXbb+ X XbbYbb,Xbb+Xbb Xbb+Ybb,XbbXbb XbbYbb,显：隐：显：隐,1 ： 1 ： 1 ： 1,正反交结果：不一样。,第四节 果蝇中的Y染色体及其性别决定1 果蝇性染色体同源区段,22,2 果蝇的性别决定机制,2 果蝇的性别决定机制,23,性指数= 体细胞中X的条数 =X/A,体细胞中常染色体组数,= 1.0 ,= 0.5 ,1.0 超, 0.5 超,10.5中间性别,性指数= 体细胞中X的条数 =X/A = 1.0 ,24,第五节 剂量补偿效应,一 Barr小体 1949年由Barr发现,二 剂量补偿效应,1 概念：,2 补偿的可能类型：,（1）性与性 X 染色体基因转录速度不同；,（2）性两条X失活一条，都只有一条X有活性。,三 Lyon（莱昂）学说,1 要点：P57,第五节 剂量补偿效应一 Barr小体 1949年由Ba,25,2 Lyon假说的证据,（1）玳瑁猫毛色遗传,玳瑁猫：毛色具 黑色与黄色斑块；总是雌性,XO：黄色 ； Xo：黑色,XO失活 部位呈黑色,XOXo 同一个体出现黄、黑斑块,Xo失活 部位呈黄色,单个细胞组织培养电泳,单个细胞组织培养电泳,（2）6-PGD杂合体细胞电泳实验,GdA/GdB多个细胞组织培养电泳,2 Lyon假说的证据（1）玳瑁猫毛色遗传单个细胞组织培养,26,第六节 连锁基因的交换与重组,一 连锁现象的发现,Bateson, Punnet1906年 P60 表3-2,香豌豆的杂交试验：,互引相： P 紫花长形 X 红花圆形,F1 紫长,F2： 紫长 紫圆 红长 红圆 合计,实验结果： 4831 390 393 1338 6952,自由组合预期：3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952,第六节 连锁基因的交换与重组 一 连锁现象的发现,27,互斥相： P 紫花圆形 X 红花长形 P61 表3-3,F1 紫长,F2 紫长 紫圆 红长 红圆 合计,实验结果： 226 95 97 1 419,自由组合预期： 235.9 78.5 78.5 26.2 419,亲组合：指与亲代的性状组合相同的子代类型 。,重组合：指与亲代的性状组合不相同的子代类型。,互斥相： P 紫花圆形 X 红花长形 P61 表3-,28,二 完全连锁与不完全连锁,（一）果蝇中的雌雄连锁不同,1 雄果蝇的完全连锁,P 灰身长翅 X 黑身残翅,BV/BV bv/bv,F1 灰、长 X 黑、残,BV/bv bv/bv,灰长 黑残,1 : 1,特点：测交子代无重组合类型，交换值为0。,二 完全连锁与不完全连锁（一）果蝇中的雌雄连锁不同,29,2 雌果蝇的不完全连锁,P 灰身长翅 X 黑身残翅,BV/BV bv/bv,F1灰、长 X 黑、残,BV/bv bv/bv,灰长 灰残 黑长 黑残,42% 8% 8% 42%,特点: 测交子代有重组合类型，交换值少于50%,2 雌果蝇的不完全连锁P 灰身长翅 X 黑身残翅,30,交换值 = 交换型配子数 X100% 总配子数,三 交换值的概念及其测定,交换值 = 交换型配子数 X100%,31,（一）交换值的测定方法测交法,玉米中的连锁遗传,P 有色饱满 X 无色皱缩,C Sh/C Sh c sh/c sh ,测交：F1 C Sh/c sh X c sh/c sh（双隐性）,CSh/csh Csh/csh cSh/csh csh/csh,有、满 有、皱 无、满 无、皱,自由组合预期： 1 1 1 1 合计,实 验 结 果 ：4032 149 152 4035 8368,亲组合 重组合,96.4% 3.6%,（一）交换值的测定方法测交法 玉米中的连锁遗传,32,四 多线交换与最大交换值 P66 如图 3-13,结论：两连锁基因的最大交换值是50%。,当两基因间的重组值接近50%时：,或是两基因自由组合；,或两连锁基因在染色体上相距较远。,四 多线交换与最大交换值 P66 如图 3-13结论：两,33,1,2,3,4,1,34,五 基因定位与染色体作图,(一)基因直线排列原理及其相关概念,基因定位:指确定基因所属连锁群或基因在染色体,上的排列顺序和相对距离的方法.,染色体图:(基因连锁图、遗传图) P73图3-16,图距：两个基因在染色体图上距离的数量单位。,1个图距单位是1%交换值去掉%。(1厘摩=1cM）,（二）三点测交与染色体作图,1 三点测交的概念,五 基因定位与染色体作图(一)基因直线排列原理及其相关概念,35,2 果蝇三点测交,P 棘眼、截翅 X 缺翅横脉,ecct +/ecct+ + + cv/y,F1 ecct+/+cvX ec ct cv/y,交子代：序号 表 型 实得数,1 ec ct + 2125 （亲组合）,2 + + cv 2207,3 ec + cv 273 （单交换I）,4 + ct + 265,5 ec + + 217 （单交换II,6 + ct cv 223,7 + + + 5 （双交换）,8 ec ct cv 3,合计 5318,2 果蝇三点测交 P 棘眼、截翅 X 缺翅横脉,36,1 中间位点法作图（适用于测交子代有8种类型）,A 分成4组,B 确定正确的基因顺序,亲组合 ec ct + + + cv,双交换 ec ct cv + + +,基因顺序为: ec cv ct 或 ct cv ec,C 分别计算两个单交换,ec-cv:(273+265+5+3)/5318X100 %=10.2%,cv-ct:(217+223+5+3)/5318 X100%=8.4%,D 作图 ec 10.2 cv 8.4 ct 18.6,1 中间位点法作图（适用于测交子代有8种类型） A 分成4,37,2 两点法作图,(1) ctcv(RF)=(217+223+5+3)/5318=8.4%,(2) eccv(RF)= (273+265+5+3)/5318=10.26%,(3) ecct(RF)=(273+265+217+223)/5318=18.4%,ec 8.4 cv 10.2 ct,18.4,2 两点法作图 (1) ctcv(RF)=(217+2,38,（三）遗传干涉和并发率,1 遗传干涉的概念,2 并发率 = 实际双交换/理论双交换,= 实际双交换/单交换I X 单交换II,= 0 (干涉完全),干涉=1-并发率 并发率 01 (部分干涉),(10) = 1 (无干涉),（三）遗传干涉和并发率 1 遗传干涉的概念,39,六 大图距的准确计算 P74-77,重组值: RF=1/2(1-e-m) m：平均交换数；,或 RF=1/2(1-e-2x) X：是两基因间图距；,X =1/2m,X = -1/2(1-2FR),a FR1=0.23 b FR2=0.32 c,R3 = 0.40,X1=-1/2(1-2X 0.23)=-1/2X 0.54=0.31,X2=-1/2(1-2X 0.32)=-1/2X 0.36=0.51,X3=-1/2(1-2X 0.40)=-1/2X 0.2=0.81,X1+ X2 X3 0.31+0.51 0.81,六 大图距的准确计算 P74-77 重组值: RF=1/2(,40,七 连锁群与遗传学图,1 连锁群的概念,2 连锁群的数目,3 遗传学图的概念,4 遗传学图的绘制,1）测定基因所属连锁群,2）确定基因在染色体上的顺序,七 连锁群与遗传学图 1 连锁群的概念,41,例2：表3-6果蝇的一些性连锁基因的重组频率,基 因,重组频率（重组值）,黄体(y)和白眼(w),黄体(y)和辰砂眼(v),黄体(y)和小翅(m),辰砂眼(c)和小翅(m),白眼(w)和辰砂眼(v),白眼(w)和小翅(m),白眼(w)和斜截翅(r),辰砂眼(v)和斜截翅(r),0.010,0.322,0.355,0.030,0.300,0.327,0.450,0.269,0 1.0 32.2 35.5 58,y w v m r,例2：表3-6果蝇的一些性连锁基因的重组频率基,42,第七节 真菌类的遗传分析-四分子分析,顺序四分子分析,非顺序四分子分析:,着丝粒作图,重组作图,重组作图,一 顺序四分子分析,(一)着丝粒作图,1 概念:,例如： Lys- X Lys+,四分子分析,第七节 真菌类的遗传分析-四分子分析顺序四分子分析着丝粒,43,连锁遗传分析与染色体的结构课件,44,（1）非交换型子囊的形成,（1）非交换型子囊的形成,45,（2）交换型子囊的形成,（2）交换型子囊的形成,46,着丝粒距离的计算,基因与着丝粒的交换值：,= 交换型子囊数(M2) X1/2X100%,交换型子囊数(M2)+非交换型子囊数(M1),Lys-.交换值= （9+5+10+16） x1/2100 %,105+129+9+5+10+16,= 7.3%, 作图: 0(着丝点） Lys,0 7.3,着丝粒距离的计算 基因与着丝粒的交换值：,47,P80 表3-7粗糙脉孢菌+X-杂交子代子囊类型,(1),(2),(3),(4),(5),(6),子,囊,类,型,+,+,-,-,-,-,+,+,+,-,+,-,-,+,-,+,+,-,-,+,-,+,+,-,子囊型,105,129,9,5,10,16,分裂类型,M1,M1,M2,M2,M2,M2,未交换型,交换型,P80 表3-7粗糙脉孢菌+X-杂交子代子囊类型(1),48,（二）两连锁基因的作图, 杂交实验,P n + X + a (n) (n),+ n + a,(2n), 减数分裂,36种不同组合,7种不同类型子囊型 表38 P82,（二）两连锁基因的作图 杂交实验,49,表3-8中的第 5 类包括：,+ a n + + a n +,n + + a n + + a,+ a + a n + n +,n + n + + a + a,表3-8中的第 5 类包括：,50,表3-8 粗糙脉孢菌 n + x + a 杂交结果,子囊型,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,（7）,四分子基因型顺序,+ a,+ a,n +,n +,+ +,+ +,n a,n a,+ +,+ a,n +,n a,+ a,n a,+ +,n +,+ a,n +,+ a,n +,+ +,n a,+ +,n a,+ +,n a,+ a,n +,分离发,生时期,M1 M1,M1 M1,M1 M2,M2 M1,M2 M2,M2 M2,M2 M2,四分子,类 型,PD,NPD,T,T,PD,NPD,T,实 得,子囊数,808,1,90,5,90,1,5,表3-8 粗糙脉孢菌 n + x + a 杂交结果子囊型（1,51,2 计算着丝粒距离,nic-.M2/(M1+M2) X1/2X100%,=(5+90+1+5)/1000X100%X1/2 =5.05%,ade-.M2/(M1+M2) X1/2 X100%,=(90+90+1+5)/1000X1/2 X100%=9.30%,两基因可能的位置关系：,三种：自由组合,连锁：着丝粒两侧,着丝粒同侧,2 计算着丝粒距离两基因可能的位置关系：,52,分型与连锁关系的判断,亲二型 (PD):P82,非亲二型(NPD):,四 型(T):,连锁判断：自由组合 连锁 结果 NPD/PD=1 NPD/PD1 2/898结果表明：nic 与 ade 连锁,分型与连锁关系的判断亲二型 (PD):P82连锁判断：自由,53,4 两个连锁基因位置的判断（同臂或不同臂）,（1）利用连锁基因都处于MII时，PD 和NPD四分子类型 频率判断,4 两个连锁基因位置的判断（同臂或不同臂）（1）利用连锁基因,54,（2）比较n和a分别为MI和MII时的子囊数进行判断,+/n +/a,M1 M1 809,M1 M2 90,M2 M1 5,M2 M2 96,如果两基各在一侧：M2(a)/M2(n)2,实验结果：M1M2/M2M1= 90/5 =18(倍),与实验不符，说明两基因在同侧。,5 作图：,nic ade0 5.05 10.25,（2）比较n和a分别为MI和MII时的子囊数进行判断+/n,55,子,囊,型,每一子囊被计算为重,组子的染色单体数,.n na .a,子,囊,型,在所有子囊中被计算为,重组子的染色单体数,.n na .a,2,3,4,5,6,7,0 4 0,0 2 2,2 2 0,2 0 2,2 4 2,2 2 2,1,90,5,90,1,5,0 4 0,0 180 180,10 10 0,180 0 180,2 4 2,10 10 10,总数,202 208 372,202+208-372 = 38 38/ 4000=0.95% 9.3+0.95=10. 25,表3-8,子 每一子囊被计算为重子在所有子囊中被计算为20,56,二 非顺序四分子遗传分析,子囊： PD NPD T,AB aB ab,AB aB aB,ab Ab Ab,ab Ab AB,RF（重组值）=1/2T+NPD/总子囊数X100%,重组值可能被低估，可用PD、NPD、T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(m)；,m =SCO+2DCO 交换值(X)=1/2m；,m = T+6 NPD 交换值(X)=(T+6NPD)X50%,二 非顺序四分子遗传分析 子囊： PD N,57,图3-27 3种无序四分子的形成,a b,PD,A B,NCO,a b,T,A B,SCO,a b,T,A B,DCO,a b,NPD,A B,DCO,图3-27 3种无序四分子的形成 a,58,如果假设双交换在四条染色单体间随机发生：,DCO（4线双交换）= 4 NPD,如果假设双交换在三条染色单体间随机发生：,DCO（3线双交换）= 4T=2NPD,T=SCO（单交换）+ DCO（3线双交换）,SCO=T-DCO（3线双交换）=T 2NPD,m=SCO+DCO=（T-2NPD）+2（4NPD）,=T+6NPD,例如：PD=0.56； NPD=0.03；T=0.41,交换值=1/2m=（T+6NPD）X50%,图距=50（T+6NPD）=50(0.41+6X0.03)=29.5,如果假设双交换在四条染色单体间随机发生：,59,一人类基因定位方法,(一)家系分析法与基因定位,伴Y遗传家系中的某一性状只出现在男性中;,2 X连锁遗传 原理：根据伴性遗传特点,3 外祖父法,(1)前提条件：两个连锁基因位于X染色体上的；,母亲是两对基因的杂合体；,如：红绿色盲基因a； 蚕豆病(G6PD-)基因：g,第八节 人类基因组的染色体作图,一人类基因定位方法第八节 人类基因组的染色体作图,60,(2) 外祖父法定位原理,外祖父 母亲(双杂合体) 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,亲组合 重组合,统计结果，计算交换值。,(2) 外祖父法定位原理,61,克隆分布板法,1) 人鼠细胞融合培养,2) 杂种细胞筛选,3) 各种杂种细胞系,4) 生化分析和细胞学观察,5) 观察,比较分析、定位,(二)体细胞杂交定位法,克隆分布板法 (二)体细胞杂交定位法,62,保留的人体染色体号数,1 2 3 4 5 6 7 8,杂种细胞克隆,A,B,C,+ + + + - - - -,+ + - - + + - -,+ - + - + - + -,表3-11 克隆分布法基因定位,2 利用染色体异常进行基因定位,（1）基因剂量效应法：,（2）染色体缺失定位法采用染色体分带技术,人类染色体的标准带型：臂、区、带、亚带。,保留的人体染色体号数1 2 3 4 5,63,（三）DNA介导的基因定位,1 克隆基因定位法,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。,保留的人体染色体号数,1 2 3 4 5 6 7 8,杂种细胞克隆,A,B,C,+ + + + - - - -,+ + - - + + - -,+ - + - + - + -,（三）DNA介导的基因定位1 克隆基因定位法 保留,64,2 原位分子杂交法基因定位,目的基因DNA,DNA* + 早中期染色体, 变性, 复性, 干燥, 放射自显影,2 原位分子杂交法基因定位,65,二 人类染色体作图,（一）限制性片断长度多态（RFLP),Restrictionfragmentlengthpalymorphism,1 RFLP概念：,2 用RFLP进行基因定位原理,EcoR I,例:GAATTC 切点减少 GAGTTC,CTTAAG 切点增加 CTCAAG,mRNA: GAA GAG, ,谷aa 谷aa,二 人类染色体作图（一）限制性片断长度多态（RFLP),66,（二）数目可变的串联重复序列,DNA,指纹,：指用限制性酶对特定,DNA,消化,产物在,southern,杂交中的一系列带纹。,三 人类基因组的物理作图,1,专一性位点图,（STS：sequencetagged site）,2,表达标签序列,(ESTs：expressed sequence tags),（二）数目可变的串联重复序列,67,