遗传作图
3 基因组作图
1
A
3
B
6
完全酶切
A
1 9
B
4 6
A+B
1 3 6
不完全酶切
1 4 1 3
9 6 6
两酶切点之间的片段为重叠的片段
二、 物理图谱(physical map)
1.2 部分酶切法测定DNA片段位置
①完全降解:获得完全酶切片段的数目和大小 的图谱。 ②部分降解:避免所有切口断裂的完全降解发 生。部分酶解产物同样进行电泳分离及自显影。 ③比较上述二步的自显影图谱,根据片段大小及 彼此间的差异即可排出酶切片段在DNA链上的位置。
一、 遗传图谱(genetic map)
3、遗传作图的方法
一、 遗传图谱(genetic map)
3、遗传作图的方法
有性杂交实验 之 三点测交 例:果蝇 X 连锁的三个突变基因 ec, sc, cv
ec + + ec sc cv
+
sc
cv
♀
×
♂
杂合雌蝇(ec + +/+ sc cv)与隐性雄蝇(ec sc cv/Y)杂交
二、 物理图谱(physical map)
1.2 部分酶切法测定DNA片段位置
练习: 一线状DNA片段,分别经限制酶A完全酶切和不完全酶切 后,得到如下电泳图,请标出A在该DNA分子上的位置。
什么是遗传图谱和物理图谱
1.什么是遗传图谱和物理图谱?两者的异同是什么?遗传图谱在基因组研究中的意义何
在?
答:遗传图谱:某一物种的染色体图谱(也就是我们所知的连锁图谱),显示所知的基因和/或遗传标记的相对位置,而不是在每条染色体上特殊的物理位置。采用遗传学分析方法将基因或其它DNA标记按一定的顺序排列在染色体上,这一方法包括杂交实验,家系分析。标记间的距离(遗传图距)用减数分裂中的交换频率来表示,单位为厘摩(Centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。遗传学图谱的解像度(分辨率)低,大约只能达到100万碱基对(1Mb)的水平。
物理图谱:顾名思义,是DNA中一些可识别的界标(如限制性酶切位点、基因等)在DNA上的物理位置,图距是物理长度单位,如染色体的带区、核苷酸对的数量等。
两者异同:
①遗传图谱是基于重组频率,物理图谱是基于直接测量的DNA结构。
②减数分裂重组的频率并不统一沿大多数染色体。有一些热点和冷点在重组和/或突
变。热点和冷点会导致相当大的格律失真时,遗传图谱和物理地图并排排列时。
③遗传图谱表示的是基因或标记间的相对距离,以重组值表示,单位CM
④物理图谱表示的是基因或标记间的物理距离,距离的单位为长度单位,如μm或者
碱基对数(bp或kp)等。
意义:通过遗传图谱,我们可以大致了解各个基因或DNA片断之间的相对距离与方向,如哪个基因更靠近着丝粒,那个更靠近端粒等。遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段,即使在人类基因组全物理图谱建立起来之后,它依然是研究人类基因组遗传与变异的重要手段。
2.1-2.2 遗传作图
SSR的特点
1) 染色体上的位置相对固定; 2) 操作简单,可以用PCR分型; 3) 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段, 表 现为共显性; 4)有多种等位形式。
SSLP标记在基因组中的分布具有多态性频率 高以及分布比较均匀的特点,此外SSLP标记 可以采用PCR方法直接扩增,经聚丙烯胺凝 胶电泳分辩,现已成为主流的分子标记,又 称为第二代分子标记。
一旦得到了基因组的图谱,测序阶段可以采用以下方法 进行: 1. 全基因组鸟枪法(whole-genome shotgun method) 全基因组鸟枪法是一种快速获得真核基因组的方法。 2. 克隆重叠群法(clone contig method):(作图法 测序,限制测序)。 这种逐步测序的方法花时间多,但精确。
2
遗传作图
遗传图与物理图 遗传作图标记 遗传作图的方法 遗传图绘制
结构基因组学
结构基因组学:基因组计划
基因定位
基因组作图 测定核苷酸序列
功能基因组学
利用结构基因组学提供的 信息和产物,在基因组系 统水平上全面分析基因的 功能的一门学科。
结构基因组的研究策略
DNA测序有一个极大的局限性:即使是最精确 的技术,在一个反应中也很难测出大于750bp的 序列。这就需要将大分子分解为片段。
SNP只涉及单个碱基的变异,这种变异可以由 单个碱基的转换(包括C与T互换,G与A互 换),或颠换(包括C与A、G与T、C与G、A 与T互换)引起。
遗传标记与作图
fruit flies and mice---with which we can carry out planned breeding experiments.
遗传标记与作图
2、种内基因组遗传的多态性
尽管在种内或种族内绝大部分的基因组序列是保守的,但所有基 因组中都天然存在有多态性区域,可以用来鉴别每个个体。
个体遗传物质DNA的多态性
个体呈现出多态现象
例如人类个体在身高、血型、肤纹等表型
DNA多态现象以孟德尔共显性遗传方式传递
基因组多态性的类型
1).可变数串联重复(variable number of tandem repeat, VNTR)多态性
第二节、遗传标记 (Genetic marker)
遗传学中通常将可识别的等位基因称为遗传标记。 但随着遗传学和基因概念的发展其内涵也发展。 除基因标记外遗传标记主要包括:
1.形 态 标记: 是指那些能够明确显示遗传多态的外 观性状,如株高、粒色等的相对差异
2.细胞学标记 :是指能够明确显示遗传多态的细胞学特征。 如染色体结构上和数量上的遗传多态性等。
中只有一份拷贝的DNA短片断,一般长200-500bp。STS 标记是根据单拷贝的DNA片断两端的序列,设计一对特异 引物,经PCR扩增基因组DNA而产生的一段长度为几百bp 的特异序列。(STS)
基因组学课件遗传图绘制
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性(Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs) 单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)
• 由于SNP在不同个体间 和不同组织、细胞间高 度多态性,使其成为研 究基因多样性和识别、 定位疾病相关基因的一
检测SNP的特异杂交
DNA芯片(DNA chip)技术
DNA芯片
动态等位专一性杂交(Dynamic allele-
specific hybridization, DASH)
反应在溶液中进行,样品置于96孔板的每个凹槽 中,由于荧光标记试剂只与双链DNA结合,所以 只有可杂交的分子发出荧光
TTCAGCTAGCTCAGCAGCAGCAGCAGCAGAGCTTGC AAGTCGATCGAGTCGTCGTCGTCGTCGTCTCGAACG
微卫星DNA PCR扩增结果(示例):
500bp 400bp 300bp 240bp
该结果显示在所检查的人群中,该位点多 态性有4种
• 单核苷酸多态性(SNP) 是第三代标记,被用于 遗传图谱构建及功能分 析
– 1973年发现第二条染色体短臂缺失(2P-)的患者红细胞酸 性磷酸酶(ACP-1)活性明显降低,于是将此酶定位于第2 条染色体上,这就是利用剂量效应的方法
2.3遗传作图的方法
2.3遗传作图的方法
2.3 遗传作图的方法
染色体作图:确定相互连锁的基因在染色体上的相对位置以及它们之间的遗传距离的过程,又称为基因定位(gene mapping)。
连锁图:根据基因在染色体上直线排列的定律,构建的基因位置以及相互交换值的图谱称为连锁图(linkage map)或遗传学图(genetic map)
2.3.1 构建遗传图谱的基
本原理
假设交换是随机发生的,一对并列的染色单体上任何两点发生交换的机会是
均等的;
两个彼此靠近的基因之间因交换而分离的的几率要比互相远离的2个基因之间发生分离的几率要小。随机的染色体上两个任意基因座越远,它们越容易被染色体断裂所分离。
因此重组率可以成为测量两个基因之间相对距离的尺度。
计算出不同基因间的重组率,就可以构建出显示基因在染色体上相对位置的
图。
真核生物遗传过程中会发生减数分裂,此过程中染色体要进行重组和交换,这种重组和交换的概率会随着染色体上任意两点间相对距离的远近而发生相应的变化。根据概率大小,就可以推断出同一条染色体上两点间的相对距离和位置关系。正因为如此,得到的这张图谱也就只能显示标记之间的相对距离。我们称这一距离(概率)为遗传距离(cM),由此构建的图谱也称为遗传图谱。
重组率:是指重组型配子占总配子数的百分比,用Rf表示。
Rf =(重组型配子数/总
配子数) ×100%
交换值:重组率通常又称为交换值。但严格地讲,交换值不能等
同于重组率。因为非等位基因之间可能发生多重交换,但不一定形成重组型配子,导致用重组率代表交换值会造成偏低估计。基因间距离与交换值、遗传距离、
遗传课件 3基因连锁与遗传作图
玉米2n=20,连锁群数目=10 水稻2n=24,连锁群数目=12 链孢霉n=7,连锁群数目=7
人类有23对染色体,应该就有多少个连锁群?
3.2 基因重组和染色体交换的作用
一、完全连锁与不完全连锁
(一)完全连锁
1、两对基因的遗传实验 果蝇身体颜色: 灰色(+或B)、黑色(b) 翅膀形态: 正常型(+或Vg)、残缺翅(vg)
人 类 线 粒 体 基 因 图
果 蝇 遗 传 连 锁 图
二、连锁基因间距离的度量
1、重组是作图的基础
连锁:若干位于同一染色体上的基因连系在一起遗 传的现象。 交换:成对染色体非姐妹染色单体间基因的互换。
位于同源染色体上的非等位基因间交换的发生使不同于 亲本的性状出现。
重组合(Recombination ):由于亲代同源染色体 基因交换,子代基因型和表型出现的新类型。
重组型配子数 Rf 100% 配子总数
交换值(cross-over value):指不完全连锁的两基因 间发生交换的频率。 通常把重组值称为交换值,实际上交换值不能等同于重 组值,因为等位基因之间偶然会发生多重交换,多重交 换的结果不一定形成重组型配子,用重组值代表交换值 会造成偏低的估计。
P
灰色残翅 ++vgvg
× ↓
黑色常翅 bb++
F1
测交 1 ♂ 灰色常翅 +b+vg ×
遗传学第四章遗传图的制作和基因定位
实际双交换值 C= 理论双交换值
干涉与并发率的关系
干涉(I)=1-并发率(C)
C越大,干涉越小; C=0,表示完全干涉; C=1,表示没有干涉; 0 < C <1 时,表示存在正干涉; C>1,负干涉。
四、染色单体干涉
A
A 减分Ⅰ A 减分II
a a
a
A
A
A A 有丝分裂 A
a
A
a
a
a
a
a
第一次分裂分离(M I)
非交换型:基因与着丝粒间未发生交换
A A
减分Ⅰ a 减分II A
a a
A
A
A
a 有丝分裂 A
a a
A
A
a
a
a
第二次分裂分离(M II)
交换型:基因与着丝粒间发生了交换
着丝粒距离= 交换的子囊孢子数 × 100% 总孢子数
1பைடு நூலகம்31+1488 5885+5991+1531+1488
×
100%
= 20%
(3)P: WxC/WxC×wxc/wxc
F1:
WxC/wxc×wxc/wxc
WxC/wxc wxc/wxc Wxc/wxc wxC/wxc
2542 2716
遗传作图的原理与应用
遗传作图的原理与应用
1. 介绍
遗传作图是一种研究基因在染色体上分布和遗传连锁关系的方法。通过观察遗传物质在后代中的分离和重组情况,可以推断基因在染色体上的相对位置以及基因之间的遗传连锁关系。遗传作图在遗传学研究中起着重要的作用,尤其是在进化研究、遗传病研究等领域具有广泛的应用。
2. 遗传作图的原理
遗传作图的原理基于基因之间的遗传连锁关系和染色体的重组。当两个基因位于同一染色体上,并且它们之间存在遗传连锁关系时,它们很有可能会一起遗传给后代。通过观察后代中这两个基因的联合分离情况,可以推断它们在染色体上的相对位置。
2.1 遗传连锁关系
遗传连锁是指两个或多个基因由于位于同一染色体上而在遗传过程中往往一起遗传给后代。当两个基因位于同一染色体上时,它们的连锁距离越近,联合分离的概率越低;反之,连锁距离越远,联合分离的概率越高。
2.2 染色体的重组
染色体的重组是指染色体上的两段基因在配子形成过程中会发生交叉互换,从而使得基因顺序发生改变。重组事件会导致连锁基因发生分离,使得原本连锁的基因重新组合。通过观察重组事件的频率,可以推断基因之间的距离。
3. 遗传作图的方法
遗传作图采用一系列实验方法来观察基因的分离和连锁关系,其中最常用的方法是杂交和连锁分析。以下是两种常见的遗传作图方法:
3.1 重组频率法
重组频率法是通过观察重组事件的频率来推断基因之间的距离。首先进行杂交实验,通过自交或者交配获得大量的后代。然后统计出现重组事件的比例,根据重组事件的频率可以推算出基因之间的距离。
3.2 构建连锁图
构建连锁图是通过观察连锁事件的频率来确定基因之间的相对位置。首先进行杂交实验,确定基因之间的连锁关系。然后通过观察连锁的事件频率来确定哪些基因位于同一染色体上,并根据连锁频率推断基因的相对位置。
第四章——1遗传图的制作和基因定位
※ Rf(a-b)= Rf(a-b)+ 2×0.6
18.5 + 0.6×2=6.5 +13.2 =19.7% 6.5 13.2 a c a-c; c-sh;
2010-4-19
b
b-wx
8
第四章 遗传图制作和基因定位
三点测交的意义
1.
比两点测交方便、准确。 一次三点测交 相当于3次两点测交实验所获得的结果; 能获得双交换的资料;
+ a a
分裂 分离 子囊 类型 子囊数
M1
M1 M1 M1 M1 M2 M2 M1 M2 M2 M2 M2 M2 M2 NPD T T PD NPD T
PD
808 1 90 5 90 1 5 3.基因距离计算 Rf(·a)= (1/2×MII)/总子囊数 Rf(·a) =[(4)(5)(6)(7) ÷1000] × 1/2 × 100% =[ (5+90+1+5) ÷1000]×1/2 =5.05 % = 5.05 cM
4
+ + 5
5
+ + 10
6
+ + 16
分离型
交换与否
MIห้องสมุดไป่ตู้
非交换
MI
MII
MII
交换
MII
MII
Rf(· -a)=1/2×交换子囊数/总子囊数 =1/2×MII/(MI+MII) =1/2×(9+5+10+16)/274=7.3%=7.3cM
遗传图的制作和基因定位规则
重组率与遗传图图距
• 我们知道,重组率是介于0-50%之间(为什么?),但在 遗传图上我们可以看多超过50图距单位的,这是因为这两 个基因间发生了多次交换,但实际上这两基因间的重组值 不会超过50%,所以实验得到的重组值与图上的重组值不 一定是一致的,因此要从图上知道基因间的重组值只限于 临近的基因座位间。
图距(map distance)
• 即两个基因在染色体图上距离的数量单位, 它以重组值1%去掉%号表示基因在染色体 上的一个距离单位,即某基因间的距离为 一个图距单位(map unit, mu)。
• 后人为了纪念现代遗传学的奠基人摩尔根, 将图距单位称为厘摩(centimorgan, cM)。
基因定位(gene mapping)
• 两个基因之间的距离可以通过交换值来计算,交换值又可 以通过新组合在整个后代中的比例来计算,因此可以通过 交换值对基因进行定位。当然这种定位并不是基因间的绝 对位置,而是指基因在染色体上的排列次序和彼此之间的 相对距离。
基因定位的基本方法
• 两点测交:指每次只测定两个基因间的遗 传距离,这是基因定位的最基本方法。
• 这里要注意的是用于测交的F1必须是双杂 合体,否则无法检出重组。
基因的连锁与遗传作图课件
③ 确定正确的基因顺序:用双交换型与亲本型相比较,改变了位 置的那个基因一定是处于中央的位置(双交换的特点是旁侧基 因的相对位置不变,仅中间的基因发生变动)。于是可以断定 这3 个基因正确排列顺序是ec cv ct
ec-ct间重组率Байду номын сангаас=(273+265+217+223)/5318 =18.4%,18.4 cM
④ 绘染色体图
ec 10.3
cv
8.4 ct
18.418.7
三点测验中,两边两个基因间的重组值一定等于中间 一在个计基算因ec-c到v和两cv-边ct的两重个组基值因时都间利的用两了个双重交组换值值,之可和是减计去算二ec-ct时
(四)影响交换的因素
• 温度:22℃时饲养的果蝇雌性交换率最低; • 化学物质:丝裂霉素C、放线菌素D可以引起交换值增
加; • 性别:典型例子是雄果蝇和雌家蚕的完全连锁,霍尔丹
定律:性染色体决定性别的生物中,异配性别的个体总 是较少发生交换。 • 着丝粒:着丝粒使附近基因交换频率降低。 • 联会复合体是保证同源染色体准确配对和交换的重要结 构。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
合计
表型 ec ct + + + cv ec + cv + ct + ec + + + ct cv +++ ec ct cv
基因组学遗传作图物理图
? 基因组(Genome):一个生物体、细胞器或病毒 的整套基因和染色体组成,即全部基因的总称(包 括所有的编码区和非编码区)
? 基因组学( Genomics ):以基因组分析为手段, 对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基 因定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。
? 分子遗传学的分支学科 ? 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 ? 生命科学的前沿和热点领域
? 转录本图谱:由基因转录本 mRNA 反转录建立 cDNA 文库,通过 cDNA 克隆测序得到基因组的表 达序列图谱。
中英联合实验室
基本概念
?比较基因组学:
? 在基因组图谱和测序基础之上,对已知的基因和基 因组结构进行比较,了解基因的功能、表达机理和 物种的进化的学科。
? 比较分析7种生物的基因组,结果表明:在进化上,古细 菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近 祖先。
中英联合实验室
2.2.2 DNA(分子)标记
? 限制性片段长度多态性(restriction fragment length
polymorphisms,RF)LP
? 简单序列长度多态性(simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) ? 小卫星序列:(Minisatellite DN)A ? 微卫星序列:(Microsatellite DNA, )MS
7.分子标记与遗传图谱
RAPD技术的特点
①不需DNA探针,设计引物也不需要知 道序列信息; ②用一个引物就可扩增出许多片段(一 般一个引物可扩增6-12条片段,但对 某些材料可能不能产生扩增产物), 总的来说RAPD在检测多态性时是一种 相当快速的方法; ③技术简单,RAPD分析不涉Southern杂 交、放射自显影或其它技术; ④不像RFLP分析,RAPD分析只需少量 DNA样品;
1.2.3 物理或分子图谱(physical mapping)
采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、 基因或克隆标定在基因组实际位臵。以真实单 位(碱基对、千碱基对、兆碱基对)标定。 • 物理作图有最精细的分辨率,是作图计划的最 终目的。然而,由于高等真核生物基因组只有 一小部分被表达,有些物理作图方法被用来鉴 定转录的序列。 多态型分子标记,如限制性片断长度多态性和 包含小卫星DNA序列标记位点可以同时用于连 锁分析中的遗传标记和作为核酸探针鉴定的物 理克隆。 • 同时,原位杂交使物理克隆能精确分配到细胞 遗传作图的染色体条带上。
⑤成本较低,因为随机引物可在公司买 到,其价格不高; ⑥RAPD标记一般是显性遗传(极少数 是共显性遗传的),这样对扩增产物 的记录就可记为“有/无”,但这也意 味着不能鉴别杂合子和纯合子; ⑦RAPD分析中存在的最大问题是重复 性不太高,因为在PCR反应中条件的 变化会引起一些扩增产物的改变;但 是,如果把条件标准化,还是可以获 得重复结果的;
基因组学_课件_2.遗传作图_3_物理图
中英联合实验室
基因组研究内容
•基因表达研究,即比较不同组 基因表达研究, 基因表达研究 织和不同发育阶段、 织和不同发育阶段、正常状态 与疾病状态, 与疾病状态,以及体外培养的 细胞中基因表达模式的差异。 细胞中基因表达模式的差异。 •基因产物-蛋白质功能研究,包 基因产物-蛋白质功能研究, 基因产物 括单个基因的蛋白质体外表达 方法。 方法。 •蛋白质-蛋白质功能研究。 蛋白质-蛋白质功能研究。 蛋白质
中英联合实验室
基本概念
比较基因组学: 比较基因组学:
在基因组图谱和测序基础之上, 在基因组图谱和测序基础之上,对已知的基因和基 因组结构进行比较,了解基因的功能、 因组结构进行比较,了解基因的功能、表达机理和 物种的进化的学科。 物种的进化的学科。
比较分析7种生物的基因组,结果表明:在进化上, 比较分析7种生物的基因组,结果表明:在进化上,古细 菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近 祖先。 祖先。
基本概念
生物信息学: 生物信息学
以计算机为工具,用数学和信息科学的观点、 以计算机为工具,用数学和信息科学的观点、理论和方法去 研究生命现象,对生物信息进行储存、检索和分析的科学。 研究生命现象,对生物信息进行储存、检索和分析的科学。 以基因组DNA序列信息分析作为源头 破译隐藏在DNA DNA序列中 以基因组DNA序列信息分析作为源头,破译隐藏在DNA序列中 DNA序列信息分析作为源头, 的遗传语言发现新的基因和新的功能 ,进行蛋白质空间结 构模拟和预测。 构模拟和预测。 认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。 认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。 揭示人体生理和病理过程的分子基础,为人类疾病的预测、 揭示人体生理和病理过程的分子基础,为人类疾病的预测、 诊断、预防和治疗提供合理有效的方法。 诊断、预防和治疗提供合理有效的方法。 依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计 ……
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第一节 遗传作图基本概念
1. 遗传作图定义 采用遗传学分析方法将基因或其他 DNA顺序标定在染色体上构建连锁图。
2. 遗传作图的基本原理 随机的染色体上两个任意基因座越远, 它们越容易被染色体断裂所分离。
Ab* 0% -
aB* ab 0% 50% AaBb aabb
如何进行遗传作图?
* 完全连锁
配子类型 (%)
AB
独立遗传 孟德尔第二定律 完全连锁
Ab
(25) (0)
aB
ab
(25) (50)
(25) (25) (0) (50)
不完全连锁 连锁遗传定律
(48)
(2)
(2) (48)
根据重组率计算遗传距离
RFLP的特征: ♪ 处于染色体上的位置相对固定; ♪ 同一亲本及其子代相同位点上的多态性片 段特征不变; ♪同一凝胶电泳可显示不同多态性片段,具有 共显性特点;
SSLPs(Simple sequence length polymorphisms,简单序列长度多态性) ♪ SSLP 产生重复序列的可变排列,同一位点重 复次数不同,表现DNA序列长度变化; ♪ 与RFLP 不同,具有多等位性; ♪ 小卫星(minisatellite)和微卫星 (microsatellite)序列都可用于遗传作图,但 微卫星更普遍;
SNP(single nucleotide polymorphisms, 单核苷酸多态性)
♪ ♪ ♪ 1996年,Lander报道了SNP,制备第三代遗 传连锁图的遗传标记。 基因组中单个核苷酸的突变称为点突变; 理论上每个单核苷酸位置最多只有4种形式,但某 些群体特定的单核苷酸位置只有2个或3个SNP,这 些位点称为双等位或三等位; 在基因组编码顺序中,SNP 大多位于密码子的摇 摆位置,表现为基因沉默而被大量保留下来; 大多数SNP所在的位置不能被限制酶识别,必须 采取测序或寡核苷酸杂交检测; SNP 在基因组中的数量极大.二倍体细胞中每个 SNP最多只有2种等位型;
♪ 性别之间也会表现重组率的差异
♪ 同一染色体发生多起交换的现象
3. 不同模式生物的连锁分析 连锁分析的三大范畴: ♪ 有性杂交实验 ♪ 系谱分析 ♪ DNA转移
3.1 杂交实验的连锁分析
杂交实验的连锁分析的程序: 选择已知基因型的亲本 → 设计杂 交方案 → 获得交配的子代 → 分析其表 型及基因型
单一标记分析法、区间作图法、复合区间作图法、混合显性模型的分析方法
5. 作图实例
本章要点:
遗传作图 遗传作图的方法 PIC SSLP SNP 共分离 图位克隆 转化、转导、结合转移 思考如何将一种分子标记(如RFLP)标记在连锁遗传图上?
♂ A
♀
A × a a
F1
F2 A A
A a
1:2:1
A a a a
A:a=1:1
如何进行遗传作图?
孟德尔第二定律
独立分配定律(the law of independent assortment) Parents F1 F2 ♂ A B A× a B b AaBb
a b
♀
AB 25% AB(25%) AABB Ab(25%) AABb aB(25%) AaBB Ab(25%) AaBb
3.遗传图距的单位 厘摩(cM):每单位厘摩为1%交换率。 交换率或交换值或重组频率= 减数分裂的重组产物\减数分裂的总产物
4.遗传作图的主要方法 杂交实验、 家系分析
第二节 遗传作图标记
1. 基因标记 孟德尔 — 肉眼→ 豌豆植株高矮、豌 豆颜色等 摩尔根 — 显微镜、肉眼→ 果蝇躯体 颜色、翅膀形状等 生化表型→细菌、酵母遗传学研究;人 类中如血型系列(ABO)分析、血清蛋白 和免疫蛋白
细菌遗传作图的三种方法:
♪ 感染(transduction,转导):以噬菌体为媒介, 将长度可达50Kb的DNA片段从供体细胞转移到受 体细胞。
♪ 转化(transformation):供体细胞释放的一 段DNA(通常小于50Kb),经受体细胞摄取后整合 到基因组中,可借助抗性培养基筛选重组克隆。
2. DNA分子标记 2.1 DNA 分子标记作图的优点: 不以表型为参照 直接检测个体基因型组成 具有共显性的特点
2.2 分子标记用于基因定位的发展史
基因定位最早采用的方法就是连锁分析。 通过基因与DNA标记之间的重组率来估计基因 的位置。可用于连锁分析的DNA标志是基因定 位的基础,DNA标记越多,杂合性越强,基因 定位就越方便。DNA标记的选择经历了从RFLPSTR-SNP等发展过程。
遗传图的偏离
♪ 近端粒区和远着丝粒区有较高的重组率; 如老鼠主要组织兼容性复合座位(major histocompatibility complex,MHC)含有一组控 制免疫反应的基因,其中一个区段的重组率高于 平均数数百倍. 重组热点(recombination hot spot):染色体的 某些位点之间比其他位点之间有更高的交换率.
基因标记的缺点 高等生物,如 脊椎动物和显花植物等,可 用作标记的基因十分有限,许多性状都涉及 多基因; 高等生物基因组中存在大量的基因间隔区, 纯粹用基因作为标记将在遗传图谱中留下大 片的无标记区段;
只有部分基因其等位基因成员可以通过常规 试验予以区分,因而产生的遗传图是不完整 的,必需寻找其他有效的标记;
Байду номын сангаас
2. 连锁分析 连锁发生的时期 减数分裂Ⅰ期,同源染色体复制后不分 离→双价体→重组 重组(recombination)或交换(crossingover):在双价体中,并列的同源染色体臂发 生机械断裂,彼此交换DNA区段,这一过程被 称为交换或重组.
连锁基 因之间 的交换
重组率绘制遗传图 重组率为测量基因之间相对距离的尺度.
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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/index.html
第三节 遗传作图的方法
1. 遗传学简介 等位基因随机分离定律 独立遗传定律 完全连锁 不完全连锁 不完全显性 共显性
孟德尔第一定律
等位基因随机分离(The Law of Segregation)
Parents
两点杂交
多点杂交
RFLP连锁图 ♪ RFLP 作图的程序 与经典遗传作图类似,只是统计性状改为DNA 分子标记; 程序:选择已知基因型的亲本 → 设计杂交方案 → 获得交配的子代 → 分析其DNA分子标记
♪ 共分离: 在有性繁殖的后代,假如基因附近有一 紧密连锁的分子标记,在细胞减数分裂时分子标 记与基因之间由于相距太近很少有机会发生交换, 那么这种分子标记与连锁的基因有最大的可能同 时出现在同一个个体中,这种现象被称为共分离. ♪ 图位克隆:从分子标记连锁图中找到与靶基因 位于同一连锁群的分子标记,然后再从同一连锁 群的分子标记中检测与靶基因接近的分子标记, 依次渐进,直至获得最接近基因座的标记为止.
PIC(polymorphic formation content):某一标记 在群体中出现多态性的频率。
183个RFLP, 多态性不够高,杂合性(PIC)平均达 到 0 .3而且在染色体上分布不均匀,难以将一些罕 见的基因进行定位;对多基因病的定位也难以奏效,
STR位点已经达到8000个,平均 100kb-200kb有 一个 STR位点,杂合性(PIC)平均达到 0 .7, 这已经使得连锁分析的功能发挥到了极限。
4. 对数量性状作图
QTL定位理论: •早在1923 年, Sax就对菜豆种子的大小(数量性状) 与种 皮色素(离散的单基因性状) 之间的遗传关联进行了研究; •Thoday首次提出利用两个单基因标记对控制数量性状的多 基因进行系统定位的构想, 认为当标记位于要定位的基因 两侧时, 标记和要定位基因之间的共分离基因型易于鉴别, 定位也更准确,因而主张应首先筛选这样的标记; •数量性状基因座(quantitative trait loci ,简称QTL) 定位的理论,即分析标记基因型和数量性状值之间的连锁; QTL定位的群体: 单交组合产生后代F2、F3、F4;回交群体BC;重组自交系 群体(Recombinant inbred lines,RILs);加倍单倍体 (Double haploid lines,DH) QTL 定位方法:
♪ 接合转移:两个细菌机械接触,其中一细菌(供 体)将DNA转移到另一细菌中。转移的DNA 可以 是供体细胞染色体的一段拷贝,亦可是整个染色 体,长度可达1Mb;转移的DNA也可是质粒,即附 加体转移(episome transfer).而且供体DNA分 子转移后,必须与受体细胞DNA 发生双交换才能 整合到受体细胞染色体中,如果不发生双交换, 转移的DNA将随受体细胞分裂而丢失,除质粒附 加体转移例外。 细菌遗传作图中采用的都是生化标记,显性 或野生型具有生化特性(如合成色氨酸),隐性 表型是可以互补的性状(如不能合成色氨酸), 从而检测转移DNA是否进入受体细胞。
3.2 系谱分析作图 人类样品有限,借助统计学方法对获得 的数据进行可信度检验,常用的程度为lod 值评价。lod值是基因连锁可能性的对数, 用于初步研究的2个基因是否位于同一条染 色体上,或者说可以回答2个基因是否连锁。
3.3 细菌遗传作图
细菌遗传作图面临的困难: ♪ 细菌是单倍体 ♪ 细菌不发生减数分裂
(短串联重复序列,STRs ,short tendem repeats)
SNP位点已经达到数十万个,平均 1000bp有 一个 ,估计1700万个(40个人筛选结果)。
2.3 分子标记 RFLP(restriction fragment length polymorphisms,限制性片段长度多态性)
Ab 25% AABb AAbb AaBb Aabb
aB 25% AaBB AaBb aaBB aaBb
ab 25% AaBb Aabb aaBb aabb
如何进行遗传作图?
A:a=1:1 B:b=1:1
连锁遗传定律
Parents
F1 F2 ♂
A B
A×a b B
AaBb
a b
♀
AB 50% AB(50%) AABB Ab(0%) aB(0%) Ab(50%) AaBb