摩尔根遗传分析

该发育过程导致了位于该染色体上的多达1000个基因沉默，使雄性和 雌性性别连锁基因的表达量平衡。
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被XISTRNA覆盖的 X染色体上的大多数 基因的活性被抑制 ，成为失活的X染色 体。但是，XIST表 达的沉默对活性X染 色体非常必要，这 是哺乳动物剂量补 偿的重要特征。
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5.2连锁交换与重组
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5.3.1交换的细胞学证据
在同一染色体上连锁的基因，为什么会在其 测交后代中出现一定频率的重组？ 即：形成新组合的机制是什么？ Janssens于1909年提出了交叉型假说（ chiasmatype hypothesis）； H.C reighton和B.M cClintock1931年用玉 米的具有特殊结构的第9号染色体设计了著名的 实验为Janssens的假说提供了强有力的细胞遗 传学证据。
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莱昂假说（Lyon hypothesis）
1962年英国学者Mary Lyon 提出莱昂假说（Lyon hypothesis） ，也称为有活性的单个X染色体的剂量补偿（dosage compensation）和形成性染色质体的X染色体失活假说,其主要 内容是： ①正常雌性哺乳动物的体细胞中，两条X染色体中只有一条在遗 传上有活性，另一条无活性。由于X连锁基因得到剂量补偿，雌 性XX和雄性XY具有相同的有效基因产物。 ②X染色体失活是随机的。受精卵发育到胚胎早期，女性的两条 X染色体在分化的各类细胞中，其中的一条X染色体随机失活。 在某些细胞中父源的X染色体失活；而另一些细胞是母源的X染 色体失活。
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对于这个结果，摩尔根假定基因B和Vg同处于 一条染色体上，基因b和vg同处于同源染色体的另 一成员上。他将这种处于同一染色体上的基因遗传 时较多地联系在一起的现象称为连锁（linkage）。 对于上述第一种测交结果摩尔根称完全连锁（ complete linkage） 完全连锁：是指杂种个体在形成配子时没有发生非 姊妹染色单体之间交换的连锁遗传。
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Morgan和E.cattell（1912年） 用 crossing-over （交换）这一术语来描述由于染 色体相互交换的过程产生连锁基因间的重组合. Crossing-over的基本概念： 1 、一个交叉是同源染色体对间正在发生物理互换 的地方，即：它是交换（crossing-over）的位点（site） 2 、交换 （ crossing-over ） 是在同源染色体相应的染 色体片段相互交换的实际过程，该过程包括对称的 断裂和重接。 3 、交换既是原核生物也是真核生物中导致连锁基 因间遗传重组的产生的事情。
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③失活发生在胚胎发育的早期，如人类X染色体随机失活 发生在胚胎发育第16天，合子细胞增殖到5 000～6 000 个细胞时期。在小鼠中4～6天的胚胎中X染色体随机失活 。某一个细胞的一条X染色体一旦失活，由这个祖先细胞 分裂的所有后代细胞中的该X染色体均处于失活状态。 ④杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体（mosaic） ，即某些细胞中来自父方的伴性基因表达，某些细胞中 来自母方的伴性基因表达，这两类细胞随机地相嵌存在 于某些组织中，毛皮颜色的随机嵌合性特别引人注目。
5.2.1果蝇的完全连锁与不完全连锁 （1）基本概念：
������ 连锁（Linkage）：某些基因由于它们位于相同的染色体上 ，在一起遗传。这些在相同染色体上的基因表现为连锁。决定 不同性状的基因位于相同的染色体上称为连锁基因（Linked Genes）。 ������ 连锁群（Linkage group）：位于同一对染色体上的全部基 因称作一个连锁群。对于某一生物而言，连锁群的数目应该等 于染色体的对数。连锁基因属于同一个连锁群。 ������ 亲代组合（parental combination）：表现为亲本等位基 因组合的子代。
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5.1.3 X染色体随机失活的分子机制
X染色体失活是个体发育 过程中一种独特的调节机 制。 （1）大多数的X连锁基因 在胚胎早期发育过程中表 现为稳定的转录失活，但 并非整条X染色体上的所有 基因全失活。人类X染色体 上可能有1／3的基因逃避 完全失活。
表达的基因（逃避失活）与 失活的基因在X染色体上是 穿插排列的。意味着失活基 因转录的关闭不是由它们在 X染色体上所在区域决定， 而是与某些位点的特殊作用 有关。
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Lyon假说的证据之一是雌性杂合体玳瑁猫（calico cat）的毛皮上有黑色和黄色随机嵌合的斑块
图5－8 玳瑁猫及其X染色体失活模式 （引自G riffiths等，2005）（a）玳 瑁猫（b）X染色体失活模式
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Lyon假说最有力的证据是对不同个体葡萄糖 6磷酸脱氢酶（G6PD）基因型电泳的研究结 果
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5.4所示F1果蝇自交
得到F2果蝇2441只，F1×F1相当于做测交，因为 F1雄蝇产生的带X配子具两个基因的隐性等位基因， Y配子上没有带所研究基因的等位基因。 F2在两种性别中，出现频率最多的是： 亲本型：祖母的突变性状白眼小翅或祖父野生型 红 眼长翅； 也观察到很大数目的: 非亲本型（重组型）：白眼正常翅，红眼小翅。 在2441只果蝇中，有900只（或36.9%）为重组型
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哺乳动物
剂量补偿效应有3种不同的机制：
①在哺乳类（包括人类）中雌性XX中的 随机的一条X染色体失活，在雄性XY中单 条X染色体保持活性。在有袋动物中，总 是从父本遗传下来的X染色体被失活。 ②在果蝇中，雌性中的两条X染色体都有 活性，而在雄性XY或XO中唯一的一条X染 色体超活性 ③线虫（C.elegans）的剂量补偿机制是 在XX个体为雌雄同体，两条X染色的连锁 基因的转录活性同时减弱，使之处于低活 性状态，即每条X染色体基因的表达水平 是单条X染色体（雄性中）的表达水平的 一半，以便实现与雄性（XO）个体的，只 具一条X染色体上连锁基因活性的剂量补 偿。
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重组子（合）/重组型（recombinant /recombinant type）： 表现为非亲本等位基因组合的子代。 例：AB和ab亲本杂交，亲本型的子代是：AB和ab 重组合的子代是：Ab和aB 产生重组子（重组合）的过程叫做： 遗传重组（Genetic recombination）。 当做遗传分析时，两个基因的重组值＜50％时，这两个基因就 被认为是连锁的。 在F2中：亲组合＞＞重组合 基因在染色体上成直线排列，并在遗传上表现连锁与交 换的现象——连锁法则（遗传学第三定律）
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（2）在哺乳动物X染色体上存在一个特异性失活位 点，即X失活中心（X inactivation center ，XIC） 。在Xq13，大约在一个450 kb的克隆区域中包含了所 有的XIC，在XIC内鉴定出了一个新的基因XIST（X inactive specific transcript，X染色体失活特异 转录物） 一般认为在X－失活中心开始，朝两个方向扩展。 研究表明，当使一条X染色体失活时，有一专一表达 的独特形式，而一条有活性的X染色体没被表达。 XIST的表达产物是一顺式作用的核RNA，而不编码生 成蛋白质。
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X染色体失活始于X染色体上的XIC基因座的启动。在X失活中，两个非 编码基因，Xist和它的反义转录产物Tsix扮演了重要角色。Tsix在保留 活性的染色体上表达，而表达Xist的X染色体则失活。 Xist基因的产物是一个从X失活中心转录出来的17Kb的未翻译的核RNA 。XistRNA顺式包裹表达它的染色体并引发快速基因沉默。
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（2）完全连锁与不完全连锁 Morgan在黑腹果蝇中发现：B（灰体）对b（黑体 ）是显性，Vg （长翅）对vg（残翅）为显性，它 们位于常染色体上。
BBVgVg×bbvgvg ������ F1 BbVgvg（灰体长翅）
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取F1的杂合体进行下列两种方式的测交，所得到的 结果却完全不同。
（1）当F1的雄蝇和黑体残翅的 雌蝇测交时，按两对基因的自由 组合定律来预测，应产生：灰体 长翅（BbVgvg）灰体残翅（ Bbvgvg）黑体长翅（bbVgvg） 黑体残翅（bbvgvg）4种表型的 后代，且比率应为1:1:1:1。 可是实验的结果并非如此，而 是只有数目相同的灰体长翅（ BbVgvg）和黑体残翅（bbvgvg ）两种表型。
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5.1.2剂量补偿效应与Lyon假说
性染色体异常（数目） 成活 常染色体数目异常往往 死亡 哺乳动物X染色体上的基因在纯合的雌性细胞中有相 同的两份拷贝，而雄性体细胞中只有一份，可是在雌体 与雄体的表型上却看不出任何显著的差别 哺乳动物有一种剂量补偿机制，对超数的性染色体进 行补偿，对额外的常染色体不存在这种机制。 剂量补偿效应（dosage compensation effect）： 指的是在XY性别决定的生物中，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。
5 遗传的第三定律
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5.1剂量补偿效应及其分子机制
5.1.1性染色质体 性染色质体（sex-chrwenku.baidu.commatin body）
Barr body）
又名巴氏小体（
1949年，M.L.Barr发现雌猫神经元间期核中有一个染色很 深的染色质小体，而雄猫中没有。此后在人类大部分正常女性 表皮、口腔颊膜、羊水等细胞的间期核中也找到一个特征性的 、浓缩的染色质小体。由于其与性别及X染色体数目有关，所 以称为性染色质体。
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摩尔根也假设杂交F2表型的产生与减数分裂期交 叉形成（Chiasma formation）的联系， 早在1909年，F.Janssens已经描述蝾螈lamander 减数分裂前期I染色体的交叉（细胞学上可观察到的同 源染色体间的相互交换），Janssens认为（但没有 证明）交叉可能是父本和母本同源染色体的物理交换 位点。 摩尔根假设：相同染色体上的两个基因出现部分 连锁是由于减数分裂期交叉使它们彼此物理上的分开。
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为了解释这些重组型，摩尔根提出在减数分裂 中，F1雌蝇的两条染色体间出现基因交换。而雄蝇 由于是半合子，在非同源的X和Y染色体间不出现遗 传交换。 摩尔根进一步将他的研究推进到包括其他的性 连锁的性状上去。
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摩尔根推测，控制眼色和体色性状的基因连锁得 更紧密，它们重组被分开的频率比眼色和翅形的频 率小，摩尔根小组做了大量的杂交工作， 结论总是相同，在每种情况下，亲本型出现的频率 高而重组型出现的频率低。几乎所得到的两个亲本 类型的数目是相等的，同样所得到的两重组类型间 的数目也相等。 摩尔根的一般结论是：在减数分裂期间，一些基因 的等位基因一起分配，因为在相同的染色体上它们 彼此靠得近，在染色体上两个基因靠得越近，在减 数分裂时期，它们更有可能保持在一起，即： 靠得越近的两个基因，它们之间重组发生得越少。
取自基因型GdAGdB杂合妇女的皮肤细胞原始培养物，测定G6PD酶活性，电泳图 谱上出现A、B两种条带。进一步检测单个细胞的培养物时（克隆培养），它们 或者完全表现为A型条带，或者完全为B型条带。
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细胞学的研究发现，性染色质体的数目正好是X染色 体数目（n）减1，即n－1。 这是因为正常雌性细胞中的2个X染色体中的1个在遗 传上是失活的，并在间期形成Barr小体。 所以：巴氏小体的数目＝X染色体数－1 在女性中，1个X染色体的浓缩过程称为X失活（Xinactivation）。因为这种X染色体在代谢上是失活的 ，所以不能产生mRNA；而其DNA的复制也较其他染色体 为迟。
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（1）摩尔根果蝇连锁实验
通常我们用遗传符号表示在相同染色体上的 基因。例：ab/ab代表基因a和基因b在相同的 染色体上，用这个系统，在雌蝇上X－连锁的 基因可以用一根或二根线表示：例wm/wm或 wm//wm 雄蝇的X－连锁表示为wm/↾ ，而↾代表Y染色 体，摩尔根用白眼小翅雌蝇（wm/wm）与野 生型雄蝇（W＋m+/↾）进行交配。
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（2）当F1雌蝇和黑体残翅的雄蝇测交时，后 代出现了灰体长翅、灰体残翅、黑体长翅和 黑体残翅4种类型，但比例却是：
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第二种方式的测交，后代出现数目不等的4种表型，其 中亲本的类型远远多于新类型。摩尔根称这种连锁方式 为不完全连锁（incomplete linkage）。 不完全连锁（incomplete Linkage）：是指某种个体 的连锁基因，在配子形成过程中同源染色体非姊妹染色 单体间发生了互换的连锁遗传。 果蝇中的雄蝇和家蚕中的雌蚕为完全连锁，染色体间 没有交换。