讲稿连锁遗传分析与染色体作图

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讲稿连锁遗传分析与染色体作图

第五章连锁遗传分析性染色体与性别决定位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系以及性染色体上基因的遗传一、性染色体的发现１性染色体sex chromosome成对染色体中直接与性别决定有关的一个或一对染色体.成对性染色体往往是异型的：形态、结构、大小、功能上都有所不同.２常染色体autosome, A同源染色体是同型的.例：果蝇Drosophila melangaster, 2n=8染色体组成与性染色体.性染色体与性别决定.swf二、性染色体决定性别的几种类型1 雄杂合型XY型：两种性染色体分别为X、Y；雄性个体的性染色体组成为XY异配子性别,产生两种类型的配子,分别含X和Y染色体；雌性个体则为XX同配子性别,产生一种配子含X染色体.性比一般是1:1.２XO型：与XY型相似,但只有一条性染色体X；雄性个体只有一条X染色体XO,不成对,它产生含X染色体和不含性染色体两种类型的配子；雌性个体性染色体为XX.如：蝗虫、蟋蟀.3 雌杂合型ZW型：两种性染色体分别为Z、W染色体；雌性个体性染色体组成为ZW异配子性别,产生两种类型的配子,分别含Z和W染色体；雄性个体则为ZZ同配子性别,产生一种配子含Z染色体.性比一般是1:1.三、性别决定畸变1 果蝇性别决定畸变果蝇的性别决定与Y染色体有无与数目无关,而是由X染色体与常染色体的组成比例决定.其中：X：A=1→雌性 X:A=→雄性X：A大于1的个体将发育成超雌性,小于时发育成超雄性,介于两者则为间性inter sex；并伴随着生活力、育性下降.2 人类性别决定畸变.人类也存在由于性染色体组成异常而产生的性别畸变现象,对这些畸变现象的研究表明：与果蝇不同,人类的性别主要取决于是否存在Y染色体.几种常见的人类性别畸变与症状表现：XO型2n=45: 表现为女性,但出现唐纳氏Turner’s综合症；性别为女性,身材矮小120-140cm,蹼颈、肘外翻和幼稚型生殖器官；部分表现为智力低下；卵巢发育不全、无生育能力.XXY型2n=47: 表现为男性,但出现克氏Klinefelter’s综合症；性别为男性,身材高大,第二性征类似女性,一般智力低下,睾丸发育不全、无生育能力.XYY型2n=47：性别为男性,智力稍差也有智力高于一般人的、较粗野、进攻性强,有生育能力.四、其它类型的性别决定1 染色体倍数性决定蜜蜂等膜翅目的昆虫：性别取决于染色体的倍数性,并受到环境影响.雄蜂为单倍体,孤雌生殖产生,形成配子时不进行减数分裂；雌蜂蜂王为二倍体,受精卵发育而来,并在幼虫期得到足够的蜂王浆5天；如果幼虫期仅得到2-3天蜂王浆则发育为工蜂.2 植物性别决定对于植物而言,存在性染色体决定个体性别如雌雄异株的蛇麻XY型性别决定的类型；也可能是由少数几对等位基因控制的个体性别.例如：正常情况下玉米为雌雄同株异花.Ba基因突变会导致雌花序不能正常发育形成；Ts基因突变会导致雄花序不能正常发育发育成顶端雌花序.３环境对性别的影响与决定１环境对性别决定的作用主要表现在遗传作用的基础上的修饰性作用,例如：蜂王♀与工蜂形成的差异；牝鸡司晨现象；雌雄同株异花植物的花芽分化；等.２少数情况下,环境也会超越遗传作用而决定性别：有些蛙类性别决定是XY型：蝌蚪在20℃以下环境发育时性别由其性染色体决定；但在30℃条件下XX和XY个体均会发育成雄性个体.恐龙的灭绝与此有关吗性连锁遗传sex linkage性连锁：也称为伴性遗传 sex-linked inheritance,指位于性染色体上的基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象；特指X或Z染色体上基因的遗传.一、摩尔根果蝇伴性遗传的研究1910年摩尔根等在研究果蝇性状遗传时最先发现性连锁现象,研究结果同时还最终证明了基因位于染色体上.果蝇的眼色不仅受pr+/pr基因控制红眼对紫眼显性；还受另一对基因W/w控制红眼对白眼为显性.果蝇眼色基因W/w的遗传Array果蝇眼色：红眼W对白眼w为显性；P：红眼♀×白眼♂↓F1：红眼♀♂↓F2：红眼♀/♂：白眼♂红：白=3：1,♀：♂=1：1,隐性的白眼性状只在雄蝇中出现为了证明F1中雌果蝇从父本得到的是带w基因的X染色体Xw；摩尔根等进行了下述测交试验：以F1中的雌性果蝇为母本；表型为白眼的雄果蝇为父本.测交结果Ft表现：红眼♀X W X w红眼♂X W Y白眼♀X w X w白眼♂X w Y交叉遗传criss-cross inheritance：母亲把性状传给儿子,父亲把性状传给女儿.二、人类的伴性遗传携带者Carrier半合子hemizygote第一性比男胎儿:女胎儿＝120100第二性比男婴:女婴＝ 103～105 100第三性比男青年:女青年＝ 11一夫一妻制老翁: 老妪＝ 62:100男性仅有一条X染色体的缘故85岁1 伴X显性遗传：.Vitamin D resistant rickets1患者女性多于男性；2每代都有患者；3男性患者的女儿都为患者；4女性患者的子女患病的机会为1/2.2 伴X隐性遗传：例如红绿色盲、A型血友病Haemophilia A等.X连锁隐性遗传病的遗传特点：①人群中男性患者远较女性患者多,系谱中往往只有男性患者；②双亲无病时,儿子可能发病,女儿则不会发病；儿子如果发病,母亲肯定是一个携带者,女儿也有1/2的可能性为携带者；③男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等也有可能是患者；④如果女性是一患者,其父亲一定也是患者,母亲一定是携带者.3 Y连锁遗传例如：毛耳缘遗传姓氏基因：中国人的姓氏与遗传基因之间有着密切的关系,姓氏的传递方式与代表人类男性的Y染色体的遗传方式相同,姓氏以其特殊的血缘文化,记录了中国人五千年父系社会的进化史.中国人姓氏几乎都以父传子的垂直方式世代相传,故姓氏形成了Y染色体上的一个特殊遗传位点,每个姓氏相当于这个位点上的一种等位基因.三、鸡的伴性遗传ZW性别决定型的Z染色体性连锁遗传. 与X染色体上基因的遗传非常相似；只是在与性别关系上是相反的. 例：鸡的芦花条纹遗传.四、从性遗传从性遗传sex-controlled inheritance,也称为性影响遗传sex-influenced inheritance：控制性状的基因位于常染色体上,但其性状表现受个体性别影响的现象.从性遗传的实质是常染色体上基因所控制的性状受到性染色体遗传背景和生理环境内分泌等因素的影响.例：绵羊角的从性遗传.H/h基因位于常染色体上.人的秃头性状也表现为类似的遗传现象.剂量补偿效应dosage compensation effect一、Barr小体1949年,Barr等人发现：sex-chromatin body二、剂量补偿效应1 剂量补偿效应指在XY性别决定机制的生物中,使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应.也就是说,在雌性和雄性细胞里,由X染色体编码产生的酶或其他蛋白质产物在数量上相等或近乎相等.2 两种情况：1X染色体的转录速度不同2雌性细胞中有一条染色体是失活的.哺乳类和人类.三、Lyon假说X染色体失活假说英国遗传学家Mary Lyon 在1961年首先提出了X染色体失活假说,即Lyon假说,其要点是：①雌性哺乳动物细胞内只有一条X染色体有活性,另一条失活并固缩,后者在间期细胞表现为性染色质；②失活发生在胚胎的早期；③失活是随机的,即失活的X染色体既可来自父亲也可来自母亲,但一个细胞某条X－旦失活,由该细胞繁衍而来的子细胞都具有同一条失活的X染色体.后知,X染色体失活发生在囊胚期,约在妊娠16天左右.四、X染色体失活的分子机制现在知道,失活的一条XX染色体上的基因并非全都失活,如已知Xg血型基因、寻常牛皮癣基因等是不失活的.X失活中心五、应用：当怀疑有X染色体异常时,可以通过用性染色质检查作出初步诊断.例如,X染色质在XO时为0,正常女性为1,XXY患者为1,XXX患者为2.连锁基因的交换和重组linkage gene孟德尔定律的例外位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系一、连锁现象的发现根据遗传的染色体学说与独立分配规律：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上,必然会出现非独立分配的现象,否则各种性状的数目基因对数就不能超过细胞内染色体对数.在1906年,科学家贝特生等在研究香豌豆的两对相对性状时,发现同一亲本的两种性状,在杂交后代中,比较多地连在一起出现,并不按照孟德尔自由组合规律的比例发生分离,这使他们感到非常困惑,甚至对孟德尔的遗传规律产生怀疑.美国的遗传学家摩尔根T. H. Morgan,1866-1945 和他的同事1910用果蝇做实验材料,进行了大量的遗传学研究,终于解开了人们心中的疑团,这不仅证实了孟德尔的遗传规律的正确性,并且丰富发展了两对或两对以上基因的遗传理论,提出了遗传的第三个规律----基因的连锁互换规律,并创立基因论theory of the gene.摩尔根等的果蝇Drosophila melanogaster遗传试验雄果蝇的完全连锁眼色与翅长的连锁遗传：眼色：灰身b+对黑身b为显性；翅长：长翅vg+对残翅vg为显性.结果：1：1雌果蝇的不完全连锁F1形成四种类型的配子；：：：但比例显然不符合1:1:1:1,且亲本类型配子明显多于重组型配子；两种亲本型配子数大致相等,两种重组型配子数也大致相等.连锁遗传现象的解释连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制,具有连锁关系,在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的.控制果蝇眼色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色体上.二、完全连锁和不完全连锁1 完全连锁 complete linkage：如果连锁基因的杂种F1双杂合体只产生两种亲本类型的配子,而不产生非亲本类型的配子,就称为完全连锁.2 不完全连锁 incomplete linkage：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子,还会产生重组型配子.3 交换crossover与不完全连锁的形成重组合配子的产生是由于：减数分裂前期 I 同源染色体的非姊妹染色单体间发生了节段互换.基因论的核心内容1同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置,呈线性排列；2染色体在间期进行复制后,每条染色体含两条姊妹染色单体,基因也随之复制；3同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换,导致基因交换,产生交换型染色单体；4发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中,发育成四种配子两种亲本型、两种重组合型/交换型.5相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大,断裂和交换的机会也越大.6重组型配子的比例尽管在发生交换的性母细胞所产生的配子中,亲本型和重组型配子各占一半,但是双杂合体所产生的四种配子的比例并不相等,因为并不是所有的性母细胞都发生两对基因间的交换.重组型配子比例是发生交换的性母细胞比例的一半,并且两种重组型配子的比例相等,两种亲本型配子的比例相等.连锁交换定律连锁：处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时,联合在一起的频率大于重新组合的频率.交换：重组类型的产生是由于配子形成过程中,同源染色体的非姐妹染色单间发生了局部交换的结果.连锁群linkage group：存在于同一染色体上的基因,组成一个连锁群.连锁群的数目：一种生物连锁群的数目与染色体的对数是一致的.即有n对染色体就有n个连锁群,如水稻有12对染色体,就有12个连锁群.人类: 24个22 autosome+X+YLinkage and cross-overLinkage is the tendency for alleles of different genes to be passed together from one generation to the next.Only genes situated on the same chromosome can show linkage. Genes on non-homologous chromosomes are, by definition, unlinked and always show 50% recombination.Parental gametes carry the same set of alleles as were inherited together from one parent. Recombinant gametes carry alleles derived from both parents.The degree of linkage between two genes depends on the frequency of cross-overs that occur between them during meiosis. The closer they are together the less likely a cross-over will occur between them.Groups of genes that are linked are called linkage groups.遗传的第三定律一、交换的细胞学证据二、遗传的第三定律重组频率recombiantion frequency, RF的计算：RF=重组型数目/总数目重组频率,又称交换值cross-over value或,重组值,是指重组型配子占总配子的百分率.即：重组频率玉米为例.多线交换与最大交换值双交换Double crossingover fig 5-15 双交换分析,双交换的特点1双交换概率显着低于单交换的概率.如果两次同时发生的交换互不干扰,各自独立,则双交换发生的概率是两个单交换概率的乘积.23个连锁基因发生双交换的结果,旁侧基因无重组.最大交换值三大定律的关系分离律是自由组合定律和连锁定律的基础,而后两者又是生物体遗传的性状发生变异的主流.自由组合的基因是由不同源的染色体所传递,重组类型是由染色体间重组interchromosomal recombination造成.连锁交换则是由同源染色体所传递,是染色体内重组intrachromosomal recombination 产生.自由组合受到生物染色体对数的限制,连锁交换则受到染色体本身长度的限制.染色体上的突变越多,由交换而产生的重组类型的数量也越大.自由组合是有限的,连锁交换限度较小.染色体作图1 基因直线排列原理和相关概念基因定位gene mapping/ localization / location：根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程.广义的基因定位有三个层次：染色体定位单体、缺体、三体定位法；染色体臂定位端体分析法；连锁分析linkage analysis. 染色体图chromosome map：基因连锁图linkage map 或遗传图genetic map.根据基因之间的交换值或重组值,确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的简单线性示意图.图距：centimorgan,cM,1cM=1%重组值map unit去掉%的数值.交换值与遗传距离1.非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；2.两个连锁基因间交换值的变化范围是0,50%,其变化反映基因间的连锁强度、基因间的相对距离；两基因间的距离越远,基因间的连锁强度越小,交换值就越大；反之,基因间的距离越近,基因间的连锁强度越大,交换值就越小.3.通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离,也称为遗传距离genetic distance.通常以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位. centiMorgan cM两对基因间的排列次序根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基因间的相对距离,但并不能确定基因间的排列次序.一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置及相互关系.例：玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒饱满Sh/凹陷sh基因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值为%.根据上述信息可知： C-Sh间遗传距离为个遗传单位；但不能确定它们在染色体上的排列次序,因而有两种可能的排列方向,如下图所示：2 基因定位连锁分析的主要方法：1两点测交two-point testcross通过三次测验,获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离；每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序.例：三个连锁基因：a, b, c①通过三次亲本间两两杂交,杂种F1与双隐性亲本测交,考察测交子代的类型与比例.②计算三对基因两两间的交换值,估计基因间的遗传距离.a-b：X,b-c：Y,a-c：Z=X+Y or X-Y③根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱.C-Sh: Wx-Sh: 20 Wx-C: 两种可能排列两点测交的局限性①工作量大,需要作三次杂交,三次测交；②不能排除双交换的影响,准确性不够高.当两基因位点间超过五个遗传单位时,两点测验的准确性就不够高.2三点测交three-point testcross一次测验就考虑三对基因的差异,从而通过一次测验获得三对基因间的距离并确定其排列次序.将3个基因包括在同一次交配中例如,用3个基因的杂合体abc/+++与3个基因的隐性纯合体做测交.一次3点测交=3次2点测交三点测交的意义：比两点测交方便、准确,1次三点测交相当于3次两点测交；发现双交换；证实了基因在染色体上直线排列.三点测交试验举例果蝇先只考虑两个基因对间的重组,而把第三个基因对暂时忘掉.三点测交结果总结计算基因间的交换值,绘制连锁遗传图. 交换频率ec-cv: %, cv-ct: %,ec-ct: %,双交换：%ec-cv-ct三点测交基因顺序的简单确定在任何三点测交试验中,在测交后代的8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交换的产物.根据这一点,不必计算重组值,一眼就能正确无误地判断这三个基因的顺序.用两种双交换型配子与两种亲本型配子比较：双交换配子与亲本型配子中不同的基因改变了位置的基因一定位于中间.双交换与校正由于双交换实际上在两个区域均发生交换,所以在估算每个区域交换值时,都应加上双交换值,才能够正确地反映实际发生的交换频率. 用双倍双交换值来校正.例：交换频率ec-cv: %, cv-ct: %,ec-ct: % 双交换：%ec-cv: %+2%3 干涉和并发1理论双交换值连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外,任何一点均有可能发生非姊妹染色单体间的交换.但是相邻两个交换是否会发生相互影响呢如果相邻两交换间互不影响,即交换独立发生,那么根据乘法定理,双交换发生的理论频率理论双交换值应该是两个区域交换频率交换值的乘积.2干涉interference：实际双交换值低于理论双交换值,这是由于两个基因间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生,使双交换的频率下降.这种现象称为干涉interference,或干扰：一个交换发生后,它往往会影响其邻近交换的发生.其结果是使实际双交换值不等于理论双交换值.3并发系数coefficient of coincidence,C为了度量两次交换间相互影响的程度,提出了并发系数的概念.用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度.并发系数C=观察到的双交换率/两个单交换率的乘积4大图距的准确计算-作图函数的推导和应用大于50个遗传单位的遗传距离说明什么人类基因组的染色体作图人类基因组包括细胞核内的基因组及细胞质内线粒体基因组,它们大致结构如图.一、人类基因定位方法基因定位基因组是生物的生殖细胞中所含全部基因的总和.人类基因组具有极其复杂的结构,其编码蛋白质的结构基因大约有100,000个,每个单倍体DNA含有×109 bp,分布在24条常染色体和X,Y性染色体上.此外,还含有大量的非编码的重复DNA序列.基因定位gene location是用一定的方法将基因确定到染色体的实际位置.这是现代遗传学的重要研究内容之一.将不同的基因确定于染色体的具体位置之后,即可绘制出基因图gene map.有两种基本方式制作人类染色体的基因图：即物理作图和遗传作图.物理作图physical mapping是从DNA分子水平制作基因图.它表示不同基因包括遗传标记在染色体上的实际距离,是以碱基对为衡量标准,所以物理图谱physical map最终是以精确的DNA碱基对顺序来表达,从而说明基因的DNA分子结构.从细胞遗传学水平,用染色体显带等技术在光学显微镜下观察,将基因定位不同染色体的具体区带,又称区域定位regiona assignmer,而把基因只定位到某条染色体上称为染色体定位chromosomal assignment.这个水平上的基因图谱又称细胞遗传图cytogenetical map.分辨率可达5Mb至1Mb.遗传作图genetic mapping是以研究家族的减数分裂,以了解两个基因分离趋势为基础来绘制基因座位间的距离,它表明基因之间连锁关系和相对距离,并以重组率来计算和表示,以厘摩cM为单位.两个遗传座位间1％的重组率即为1厘摩.人类精细的遗传图水平可达1cM 即100kb1Mb左右.方法1家系分析法家系的连锁分析首先要从群体中选择适合的家系,要求被挑选家系中双亲之一或两个为双杂合体,并且注意双杂合体家系要随机抽样,避免产生偏倚.同时必须剔除下列几种家系：1双亲性状不能在子代中得到分离的,如GgTt╳GGTT； 2家庭中仅有一个子代的； 3亲本之一的基因型不明或死亡的.在三代系谱中较容易确定子代是否发生基因重组,可直接计算重组值.2 基因剂量效应法3 DNA介导的基因定位当前较常用的基因定位有：荧光原位杂交、放射杂交体、脉冲场电泳、染色体步移、定位克隆等.4 体细胞杂交定位法1968年 Donahue 发现染色体着丝粒区异常与Duffy血型 Fy 相关体细胞是生物体除生殖细胞外的所有细胞.细胞杂交又称细胞融合cell fusion,是将来源不同的两种细胞融合成一个新细胞.大多数体细胞杂交是用人的细胞与小鼠、大鼠或仓鼠的体细胞进行杂交.这种新产生的融合细胞称为杂种细胞hybrid cell,含有双亲不同的染色体.杂种细胞有一个重要的特点是在其繁殖传代过程中出现保留啮齿类一方染色体而人类染色体则逐渐丢失,最后只剩一条或几条一般情况下. 这种仅保留少数甚至一条人染色体的杂种细胞正是进行基因连锁分析和基因定位的有用材料.由于人和鼠类细胞都有各自不同的生化和免疫学特征,Miller等运用体细胞杂交并结合杂种细胞的特征,证明杂种细胞的存活需要胸苷激酶TK.但凡含有人第17号染色体的杂种细胞都因有TK活性而存活,反之则死亡.从而推断TK基因定位于第17号染色体上表.这是首例用细胞杂交法进行的基因定位.由此可见,研究基因定位时,由于有杂种细胞这一工具,只需要集中精力于某一条染色体上,就可找到某一基因座位.基因定位的应用基因定位和基因图对遗传学、医学和人类及生物进化的研究都有十分重要的意义.它可提供遗传病和其他疾病的诊断的遗传信息,可以指导对这些疾病的致病基因的克隆和对病症病因的分析与认识,这些又取决于遗传图和物理图的相互依赖关系.通过多态位点标记进行连锁分析获得物理图的位置有助于遗传作图,同时通过连锁分析部分有减数分裂的交换又能指导物理作图,使基因定位更为精细.1．连锁分析检测基因突变指导遗传病的诊断2．连锁分析进行致病基因的鉴别与定位3．促进对癌基因和瘤抑制基因的定位与克隆4．位置克隆与基因定位二、人类基因组计划1990年美国正式开始实施人类基因组作图及测序计划.测定和分析人体基因组全部核苷酸排列次序→揭示携带的全部遗传信息→阐明遗传信息表达规律和最终生物学效应.对生物学和医学产生革命性变革,是生物学中的最重大事件和遗传学领域中一个跨世纪宏伟计划.人类基因组的“工作草图”在2000年6月26日已宣布完成测序历时十年.我国研究第3号染色体,共计3000万个碱基对,约占人类基因组全部序列1%,中科院遗传所人类基因组中心杨焕明教授负责,1999年9月加入这一研究计划.人类基因组计划主要目标与程序：①研究人类遗传的基础结构；②确立人类生物学的DNA顺序；③进行基因的生化分析,也就是要进行人类基因定位.全部核苷酸顺序的分析,有助于了解结构,认识功能,亦即人类能够“读出”并“读懂”人类基因组的全部ATGC语言,从遗传学来认识人类正常功能和病理变化,也是从分子水平来认识人类自身的结构与功能特征.人类基因组计划与人类遗传性疾病：人类基因组项目HGP产生出更多的研究成果时,人们对遗传性疾病的认识也会日益深入.P96 最后解读的人类第1连锁群人类基因组计划大事记1985年,美国能源部提出,要将共包含约3×109碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚；1986年,美国宣布启动“人类基因组计划Human Genome Project, HGP”.。

1.第六章连锁遗传分析和染色体作图

I. 连锁交换定律 1. 连锁交换定律的发现
遗传学重大发现往往由一个“例外”现象而引起，遗传学重大发现往往由一个“例外”现象而引起， Morgan由例外的白眼雄果蝇发现了伴性遗传，他的由例外的白眼雄果蝇发现了伴性遗传，由例外的白眼雄果蝇发现了伴性遗传学生Bridges由白眼雄果蝇中的初级例外和次级例外学生由白眼雄果蝇中的初级例外和次级例外发现了染色体不分离现象，发现了染色体不分离现象，并直接证明了遗传的染色体学说。体学说。连锁现象的发现则是由两对基因杂交试验的 F2代性状分离比不符合孟德尔比率代性状分离比不符合孟德尔比率9:3:3:1的例外而引代性状分离比不符合孟德尔比率的例外而引起的，第一个发现非自由组合现象的是W.Bateson 和起的，第一个发现非自由组合现象的是 R.C.Punnet,他们于他们于1906年在研究香豌豆的花色及花他们于年在研究香豌豆的花色及花粉粒的形状的遗传时，粉粒的形状的遗传时，发现这两对性状在遗传时不能自由组合。自由组合。
香豌豆的花色及花粉粒的形状的遗传这两对性状在遗传时不能自由组合，代中性状的亲本组合类型远远多传时不能自由组合，F2代中性状的亲本组合类型远远多于重组类型。为什么？等人并没能解释其原因，于重组类型。为什么？Batson等人并没能解释其原因，等人并没能解释其原因只是提出了两个名词术语，用互引相(coupling phase)来只是提出了两个名词术语，用互引相来表示前一种亲本组合，用互斥相(repulsion phase)来表示表示前一种亲本组合，用互斥相来表示后一种亲本组合。这个谜团直到1912年摩尔根发现连锁后一种亲本组合。这个谜团直到年摩尔根发现连锁交换定律才被解开。交换定律才被解开。摩尔根1910年发现果蝇白眼的伴性遗传后，又发现了年发现果蝇白眼的伴性遗传后，摩尔根年发现果蝇白眼的伴性遗传后几个其他的伴性遗传性状，几个其他的伴性遗传性状，他同时研究了两对伴性性状的遗传，通过大量的杂交试验，发现凡是伴性遗传的基的遗传，通过大量的杂交试验，相互之间总是连锁的。因，相互之间总是连锁的。

第三章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第三章连锁遗传分析与染⾊体作图（10h）教学⽬的：掌握性染⾊体决定性别的类型，X—连锁遗传、Y—两锁遗传的特点。

掌握与连锁交换有关的主要概念，交换值的测定⽅法，掌握连锁交换的细胞学基础和基因定位⽅法。

明确性染⾊体、剂量补偿、性转换等概念。

明确连锁遗传图。

了解性别分化与环境的关系，了解⼈类性别异常的现象及发⽣的原因。

了解连锁交换规律在实践中的应⽤。

教学重点：性染⾊体决定性别的类型、X连锁遗传及其特点。

连锁交换有关的概念及交换值的测定。

教学难点：剂量补偿，交换值的计算。

第⼀节性染⾊体和性别决定⼀、性染⾊体⼆、性别是由性染⾊体差异决定三、其它类型的性别决定第⼆节性连锁遗传⼀、果蝇的伴性遗传⼆、⼈类的伴性遗传三、鸡的伴性遗传四、⾼等植物的伴性遗传第三节遗传的染⾊体学说的直接证据⼀、遗传的染⾊体学说的直接证明证据⼆、⼈类性别畸形第四节果蝇中的Y染⾊体及其性别决定⼀、性别决定⼆、果蝇中的Y染⾊体第五节剂量补偿效应⼀、性染⾊质体⼆、剂量补偿三、L yon假说四、X染⾊体随机失活的分⼦机制第六节连锁基因的交换和重组⼀、连锁和交换⼆、三点测验和基因在染⾊体上定位第七节真菌的遗传分析⼀、顺序四分⼦及其遗传分析⼆、⾮顺序四分⼦的遗传分析第⼋节⼈类基因组的染⾊体作图⼀、⼈类基因定位⽅法⼆、⼈类染⾊体作图三、⼈类基因组的物理作图第三章连锁遗传分析与染⾊体作图（10h）⾼等⽣物中最明显的性状之⼀是什么？即雌雄性别，性别的形成包括两步：⼀性别决定，⼆是性别分化。

⾼等动植间性别差异很明显：例如：鸡——母鸡与公鸡的⽻⾊、鸡冠、鸣叫均有异。

⼜如⼈（可让学⽣来说）。

⼤多数动物和少数植物都是雌雄异体的，⽽雌雄⽐例为1∶1，这个⽐例数与我们前⾯学过的单因⼦杂交中的测交后代分离⼀致，使⼈们联想到⽣物的性别是否也是由⼀对因⼦来控制的呢？第⼀节性染⾊体和性别决定⼀、性染⾊体性染⾊体的发现与XO型：1891年，德⽣物学家Henking⾸先在雄性昆⾍细胞中发现了⼀特殊的结构，称为“X体”。

第三章连锁遗传与染色体作图

•♀灰长 × ♂黑残
• BBVV
bbvv
•♀灰长 BbVv
•× ♂黑残bbvv
•灰长黑残灰残黑长
•BbVv bbvv Bbvv bbVv •0.42 ︰ 0.42︰0.08 ︰ 0.08
第三章连锁遗传与染色体作图
一、连锁遗传现象的解释
•㈠摩尔根的解释： • 果蝇的体色基因与翅长基因在常染色体上，假定灰体基因B和长翅Vg同处于一条染色体上，黑体基因b和残翅vg同处于同源染色体的另一条染色体上。
第三章连锁遗传与染色体作图
•1.香豌豆两对性状的杂交实验
•
•P
紫花、长花粉粒 ╳ 红花、圆花粉粒
•
（PPLL）
↓ （ppll）
• F1 •
紫花、长花粉粒（PpLl） ↓
• F2 实计数 •
紫长、紫圆、红长、红圆、总数 4831 390 393 1338 6952
第三章连锁遗传与染色体作图
试验结果是否受分离规律支配？紫花:红花(4831+390):(1338+393)=5221:1731 ≈ 3:1 长花粉:短花粉(4831+393):(1338+390)=5224:1728≈ 3:1 以上结果都受分离规律支配
•4种表型的比率不符合9：3：3：1，其中紫长和红圆的比率远远超出9／16和1／16．而相应的紫圆和红长却大大少于3／16。
第三章连锁遗传与染色体作图
从这个实验的数据可以看出: 1.即与自由组合定律所预期结果不同,亲组合比例比预期
的大，而重组合的比预期的小。 2.在F1杂种形成配子时两对基因可能发生的4种类型中，
第三章连锁遗传与染色体作图
第一节性状连锁遗传的表现

03--连锁遗传分析与染色体作图

二、性别决定的几个类型 1．XO型：E.B.Wilson阐明了H.Henking在昆虫中发现的性别染色体决定性别的机制，现在把它叫XO型。雌性为XX型产生一种配子 X型雄性为XO型产生二种配子 X、O型
蝗虫、蟑螂、蟠蟀等许多昆虫中都是这种类型。
2．XY型： 1908年N.M.Stevens发现果蝇的性染色体为另一种类型XY型，即雄性个体的精母细胞中除了有一个X染色体外，还有一个和它同源的Y 染色体。
杂合子（heterozygote）-----在真核生物中在同源染色体节段的一个或多个座位上的等位基因不同的二倍体或多倍体。纯合子（homozygote）----在二倍体生物中，某一基因座位上的一对等位基因是相同的，对该基因座位来讲该个体即为纯合子。无义合子（nullizygote）----由减数分裂不分离产生的无染色体的配子结合而生成的合子。同合子（autozygote）----雌雄配子上的等位基因是从同一祖先得到的，由它们所组成的合子称为同合子
湖南科技大学
Hunan University of Science and Technology
பைடு நூலகம்
性染色体的发现： 1891年，德国细胞学家H.Henking 用固定和切片的方法研究减数分裂过程中染色体的变化，在半翅目昆虫中发现了一种“特殊的染色体”。当时这位细胞学家对这种特殊染色体的性质不大理解，就像个未知数一样，随便给它起了个名字叫“X染色体”。
湖南科技大学
Hunan University of Science and Technology
性染色体（sex-chromosome）—与性别决定有明显而直接关系的染色体。常染色体（autosome）—性染色体之外的染色体。常染色体中每对同源染色体的两成员在形态、结构上基本一样。性染色体在形态、结构和大小上都可有所不同，属异形。

第三章连锁遗传分析及染色体作图讲诉

重组：同一对同源染色体上不同对等位基因之间的重新组合的现象叫做重组(Recombination) ，以与自由组合相区别。重组产生的重组类型个体称为重组子(recombinants)。重组率：两个基因之间是否连锁，可以对F1代进行测交来检测。如果测交后代的比率为1:1:1:1，则是自由组合的，如果亲组型高于预期比率而重组型低于预期比率，则说明它们是互相连锁的。遗传学中以测交子代中出现的重组子所占的比例来测定基因连锁的程度，称为重组率(recombination frequency，RF) 。
陕师大白成科 2018/11/18
完全连锁(complete linkage)
AB a b
陕师大白成科 2018/11/18
不完全连锁(incomplete linkage)
陕师大白成科 2018/11/18
C-Sh基因间的连锁与交换
陕师大白成科 2018/11/18
三、重组频率的确定
(三)、摩尔根等的果蝇遗传试验
果蝇(Drosophila melanogaster)眼色与翅长的连锁遗传： – 眼色：红眼(pr+)对紫眼(pr)为显性； – 翅长：长翅(vg+)对残翅(vg)为显性。 • 相引相杂交与测交 • 相斥相杂交与测交 • 结果： – F1形成四种类型的配子； – 但比例显然不符合1:1:1:1，且亲本类型配子明显多于重组型配子； – 两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。
陕师大白成科 2018/11/18
果蝇眼色与翅长连锁遗传：相斥相
P F1 Ft pr+pr+vgvg×prprvg+vg+ ↓
pr+prvg+vg × prprvgvg(测交)

2.第六章连锁遗传分析和染色体作图

有丝分裂
交配型B
萌发(n) 子囊孢子（n）
(1). 无性生殖
粗糙脉孢菌的营养菌丝体是分节的，粗糙脉孢菌的营养菌丝体是分节的，每一节内含有许多单倍体的核，一节内含有许多单倍体的核，它的每一节都有不成对的7条染色体条染色体。都有不成对的条染色体。野生型粗糙脉孢菌的分生孢子有两种，菌的分生孢子有两种，小型分生孢子中含有一个核，大型分生孢子含有几个核。有一个核，大型分生孢子含有几个核。分生孢子萌发，菌丝生长，形成菌丝体，生孢子萌发，菌丝生长，形成菌丝体，菌丝再长出分生孢子散开去，丝再长出分生孢子散开去，继续无性繁殖周期。周期。
序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 子囊类型＋＋－－－－＋＋＋－＋－－＋－＋＋－－＋－＋＋－子囊数１０５１２９９５１０１６分裂类型ＭI 非交换型ＭII 交换型
RF=
ＭII (MI+MII)
* ½ *100%
本公式为什么乘以1/2呢？因为我们统计的单位不呢本公式为什么乘以是子囊孢子，而是子囊。一个子囊中含有8个子囊是子囊孢子，而是子囊。一个子囊中含有个子囊孢子，它们来自四条染色单体，孢子，它们来自四条染色单体，即使是重组型的子囊里面含的四条染色单体也只有两条发生了交换，囊里面含的四条染色单体也只有两条发生了交换，还有两条未发生交换，所以必须乘以1/2。还有两条未发生交换，所以必须乘以。
这种顺序四分子在遗传分析上有很多优越性: 这种顺序四分子在遗传分析上有很多优越性 (1)可以把着丝粒作为一个座位可以把着丝粒作为一个座位(locus)，计算基可以把着丝粒作为一个座位，因与着丝粒的重组率，即着丝粒作图。因与着丝粒的重组率，即着丝粒作图。 (2) 子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂子囊中子囊孢子的对称性，是一个交互过程。是一个交互过程。 (3). 可以检验染色单体的交换有否干涉现象，可以检验染色单体的交换有否干涉现象，还可利用它来进行基因转变(gene 还可利用它来进行基因转变 conversion)的研究。的研究。的研究 (4). 证明双交换不仅可以包括线中的两线而且证明双交换不仅可以包括4线中的两线而且可以包括3线或线或4线可以包括线或线

讲稿5连锁遗传分析与染色体作图

第五章连锁遗传分析5.1 性染色体与性别决定位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系以及性染色体上基因的遗传一、性染色体的发现１性染色体(sex chromosome)成对染色体中直接与性别决定有关的一个或一对染色体。

成对性染色体往往是异型的：形态、结构、大小、功能上都有所不同。

[1Y染色体；２XO与子；3染色体；1其中：X：A=1→雌性X:A=0.5→雄性X：A大于1的个体将发育成超雌性，小于0.5时发育成超雄性，介于两者则为间性(inter sex)；并伴随着生活力、育性下降。

2 人类性别决定畸变.人类也存在由于性染色体组成异常而产生的性别畸变现象，对这些畸变现象的研究表明：与果蝇不同，人类的性别主要取决于是否存在Y染色体。

几种常见的人类性别畸变与症状表现：XO型(2n=45): 表现为女性，但出现唐纳氏(Turner’s)综合症；性别为女性，身材矮小(120-140cm)，蹼颈、肘外翻和幼稚型生殖器官；部分表现为智力低下；卵巢发育不全、无生育能力。

XXY型(2n=47): 表现为男性，但出现克氏(Klinefelter’s)综合症；性别为男性，身材高大，第二性征类似女性，一般智力低下，睾丸发育不全、无生育能力。

XYY型(2n=47)：性别为男性，智力稍差(也有智力高于一般人的)、较粗野、进攻性强，有生育能力。

四、其它类型的性别决定1 染色体倍数性决定蜜蜂等膜翅目的昆虫：性别取决于染色体的倍数性，并受到环境影响。

雄蜂为单倍体，孤雌生殖产生，形成配子时不进行减数分裂；雌蜂(蜂王)为二倍体，受精卵发育而来，并在幼虫期得到足够的蜂王浆(5天)；如果幼虫期仅得到2-3天蜂王浆则发育为工蜂。

2 植物性别决定BaTs30℃条件下5.2 性连锁遗传(sex linkage)性连锁：也称为伴性遗传 (sex-linked inheritance)，指位于性染色体上的基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象；特指X 或Z 染色体上基因的遗传。

第三章连锁遗传规律分析及染色体作图

pr+prvgvg 151
prprvg+vg 154
陕师大白成科 2019/7/22
果蝇眼色与翅长连锁遗传：相斥相
P pr+pr+vgvg×prprvg+vg+
↓
F1
pr+prvg+vg × prprvgvg(测交)
Ft
pr+prvg+vg 157
prprvgvg 146
pr+prvgvg 965
子； – 两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。
陕师大白成科 2019/7/22
果蝇眼色与翅长连锁遗传：相引相
P
pr+pr+vg+vg+(红眼长翅）×prprvgvg（紫眼残翅）
↓
F1 pr+prvg+vg × prprvgvg(测交)
Ft
pr+prvg+vg 1339
prprvgvg 1195
重组率越低，基因之间的连锁程度越高；重组率越高，基因越倾向于自由组合。例如上述第二种果蝇测交中:
RF=16%
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现以下列玉米的测交实验说明重组频率测定方法。玉米籽粒的糊粉层有色(C)对糊粉层无色(c)为显性;饱满种子(Sh)对凹陷种子(sh)为显性。基因Sh与C是连锁的。杂交亲本为互引相CSh/CSh X csh/csh时，有如下结果:
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• (二)、连锁遗传现象.
杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2 中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。

第四章--连锁遗传分析与染色体作图

2. 顺式优先(Cis-Preference) 3、dam甲基化
减少转座频率把转座和复制叉的途径连系起来。
转座酶
Tn10
>>>>>>> IS10R >>>>>>>> 宿主 DNA
OUT IN
过量的 OUT－RNA 与其配对，抑制甲基化阻止转录酶和 DNA 结合 IN－RNA 的转录
甲基化阻止转录酶合成
图距单位(map unit，mu)： “厘摩” (centimorgan, cM)，l cM=l%重组值去掉 %的数值。
表 23-4 IS 的结构和功能
DR(bp) IR(bp) 中心区靶的选择
域(bp)
IS 1 9
23
768
随机
IS2 5
41
1327 热点
IS4 11～13 18
1428 AAN20TTT
Bateson-Punnet 香豌豆杂交试验
P:
紫花长花粉×红花圆花粉
↓
F1:
紫花长花粉
↓
表型观察数(O) 期望比例期望值(E)
F2: 紫长 4831
9
3910.5
紫圆 390
3
1303.5
红长 393
3
1303.5
红圆 1338
1
434.5
总计 6952
结果不符合自由组合定律， F2代中性状的亲
10-80 80-100 终止密码子
170-1350
R U5 gag
～2000
pol
env
～2900 ～1800
转录
U3 R
mRNA 帽子前体蛋白

连锁遗传分析与染色体作图讲义课件

5
实验2
P
F1
紫花、圆花粉粒 ╳ 红花、长花粉粒
(PPll)
↓ (ppLL)
紫花、长花粉粒(PpLl) ↓
F2 实计数自由组合预计数
紫长、紫圆、红长、红圆、总数
226 95 97 1
419
235、8 78、5 78、5 26、2 419
从这两个实验得数据可以看出一种共同得倾向: 即与自由组合定律所预期结果相比较,亲组合比例比预期得大,而重组合得比预期得小。也就就是说,在F1杂种形成配子时两对基因可能发生得4种类型中,有更多保持亲代原来组合得倾向。
44
6种子囊孢子
非交换型:①+ + - ②- - + +
交换型:③+ - + ④- + - + ⑤+ - - + ⑥- + + -
第一次分裂分离第二次分裂分离
45
非交换型,第一次分裂分离(MⅠ)
46
交换型,第二次分裂分离(MⅡ)
47
基因与着丝粒重组率得计算
重组率 =
(R)
交换型子囊数1/2
35
只有cv基因在中间,亲组合通过双交换才能产生ec ct cv、+ + +双交换个体
36
3、计算基因间得重组值 a、计算相邻ec-cv得重组值,就应该
忽视表中得中间一行ct/+,只对ec-cv 考虑。
37
重组合
RFec-cv =(273+265+3+5) /5318 ×100%=10、2%
F1♂
×♀
1
:1
13
测交实验1得解释

讲稿连锁遗传分析与染色体作图