遗传图构建原理
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(110 ) RZ318 (167 ) Pa lI
(129 ) RZ58 (12) CDO6 86 (162 ) Amy1A/C (95) RG9 5 (82) RG6 54 (52) RG2 56 (104 ) RZ213 (99) RZ123 (74) RG5 20
Di st
3
Marke r
c因位于染色体上， 同一染色体上的两个基因理论上应该共同 传递给下一代。但事实上同一染色体上的 完全连锁的想象只有极少数。大多数的基 因是部分连锁的。
摩尔根用减数分裂时染色体的行为解释了同 一染色体上的基因部分连锁的现象。
部分连锁的原因是基因之间发生了交换
准备资料（prepare data）： 如果是F2群体的资料，阅读资料后，屏幕上将出现：
data type f2 intercross
146 362 0 symbols 1=A 2=H 3=B 0=（个体数 座位数 QT数）
其中： 1=A—亲本A的纯合基因型（aa） 2=H—杂合基因型（ab） 3=B—亲本B的纯合基因型（bb） 4=C—非亲本A纯合基因型（ab，bb） 5=D—非亲本B纯合基因型（aa，ab） 0=- — 缺资料
2.1 遗传作图的方法
从摩尔根时代开始，连锁（linkage） 分析便成为遗传分析的重要手段，更是遗 传作图的基础。遗传标记之间的遗传关系 主要是通过连锁关系来反映。而连锁关系 是通过重组率来反映的。
重组型数目 重组率 (RF) = ————————
总数目
遗传作图的理论基础：
• 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；
二、遗传图构建理论
遗传作图 (Genetic mapping) 即遗传 图谱的构建。它是利用遗传学的原理和方 法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗 传关系的图谱。
孟德尔遗传定律： • 等位基因随机分离
如果亲本的等位基因是A和a，那么F1代的 成员得到A或a的概率相等。
• 非等位基因自由组合 基因A的等位基因遗传与基因B的等位基因 遗传相互独立。
标记3
染色体上的基因和DNA序列 均可作为路标, 路标具有 物理属性,他们由特定的 DNA顺序组成. 路标位于染 色体上的位置是固定的,不 会更改的,因而提供了作图 的依据
遗传作图的常用标记
1.基因是首先被使用的标记
• 在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状 至少2种不同的存在形式或称表型。
(143 ) RZ801 (90) RG8 10 (55) RG3 31
Di st
2
Marke r
cM
Id Na me
13 .0 5.3
22 .2
27 .4
6.3
29 .3
10 .2 8.8
12 .8 8.4 5.1
10 .0 5.4
13 .1
(66) RG4 37 (76) RG5 44 (37) RG1 71 (33) RG1 57
DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离，后 者通常以基因或DNA片段在染色体交换过程中的 分离频率厘摩（图距单位：cM）来表示，cM值 越大，两者之间距离越远。 遗传距离：
减数分裂时两个基因间重组值为1% =连锁图 中两个基因间图距1厘摩
1cM大约相当于1×106个核苷酸对（1Mb）.
一、遗传图谱的相关定义
2.2 分子遗传图
其构建步骤：
主要包括构建合适的遗传群体，包括亲本 的选择，分离群体类型的选择及群体大小 的确定等；利用合适的分子标记进行分析； 利用计算机软件进行图谱构建，建立标记 间的连锁排序和遗传距离； 利用计算机软 件绘出遗传图谱这几个部分.
不同模式生物的连锁分析方法
• 有性杂交实验：可进行遗传学实验的材料， 如老鼠、果蝇、水稻等。
Dist 4
cM
8.1 8.6 12 .6 13 .7 3.2 16 .1 8.4 16 .8 21 .4 28 .2 2.7 12 .2 5.9
Marke r Id Na me
(47) RG2 18 (107 ) RZ262 (42) RG1 90 (92) RG9 08 (93) RG9 1 (67) RG4 49 (89) RG7 88 (127 ) RZ565 (138 ) RZ675 (35) RG1 63
(128 ) RZ574
(109 ) RZ284 (115 ) RZ394
(156 ) pRD10A (118 ) RZ403 (40) RG1 79 (4) CDO3 37 (112 ) RZ337A (121 ) RZ448 (124 ) RZ519
(173 ) Pg i-1 (13) CDO8 7 (94) RG9 10 (62) RG4 18A
• 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。
• 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。
二、怎样构建遗传图
步骤：
1. 选用合适的遗传标记
2. 测定群体中不同个体的遗传标记
F1基因型
ABab Abab aBab abab
AABb 表型 aB ab
• 两点杂交
确定两个位点是否连锁。
• 多点杂交
确定多个位点的相对位置与排序。
遗传图绘制-分子标记的等位型式
遗传图绘制-F2基因型分析
数据库的建立: • 把基因型重组的结果数字化， • 按作图的要求，整理数据， • 建立计算机文两点分析，计算各座位之间的连锁关系，并 把基因座位划分为若干个连锁群。屏幕上将出现：
group 1：1 4 12 35 … group 2：2 7 18 42 … … 通过设置LOD值，可以改变连锁群的数目。 LOD值增大，连锁群的数目也会增大。LOD值 >3.0时，其分群的可靠性较大。当座位数足够大 时，连锁群的数目与单倍体的染色体数目相同。
• 排序（sequence）：
通过多点分析，可以计算出在同一连锁群 内不同排列顺序下，各座位之间的距离和 连锁群的总长度。
• 比较（compare）：
通过比较同一连锁群内不同排列顺序的作 图结果，找出log-likelihood（对数似然值） 为最大的排列方式为最合理的排列方式。
作图（map）：显示最后的作图结果。
Id Na me
7.7 13 .2
6.9 9.8 2.8 17 .5 41 .6
37 .1
15 .6 18 .5
2.5 5.0 28 .6 1.9 22 .5 15 .0
32 .1
7.1 9.2 17 .9
(25) RG1 04 (58) RG3 48 (111 ) RZ329 (145 ) RZ892 (23) RG1 00 (43) RG1 91 (139 ) RZ678
• 谱系分析：不能进行遗传实验的材料，如 人类、多年生树木。
• DNA转移：不发生减数分裂的生物，如细 菌、酵母。
有性杂交实验
有性杂交实验的标准方法——测交分析（test cross)一个亲本为双杂合 子，另一个亲本为双纯合子。
所以测交便于分析子代个体基因型的分离比。 AB/ab×ab/ab
AB ab Ab ab aB ab ab ab
遗传图构建原理
————遗传学
人
遗传图
类
基
物理图
因
组
序列图
计
划
转录图
结构基因组的研究策略
由此可知： 遗传图的绘制是人类基因组研究的第一步。
遗传图
• 什么是遗传图？ • 怎样构建遗传图（即遗传图的构建原理）？ • 遗传图的发展历史？ • 构建遗传图的功能、意义？
一、遗传图谱的相关定义
遗传图（genetic map）： 又称为连锁图（linkage map），是指基因或
遗传标记：
遗传标记是遗传物质的特殊的易于识别的表现形式,可以是任何一 种呈现孟德尔遗传的性状或物质形式，如：基因、血型、血清蛋白、 DNA多肽标记等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于 遗传重组分析，研究基因遗传和变异的规律。
目前, 遗传标记主要分4 大类:
① 形态学标记 主要指可以观察到的一些性状, 如种皮颜色、抗病性反 应、株高等。
(130 ) RZ590 (46) RG2 14 (31) RG1 43 (79) RG6 20
三、遗传图的发展历程
由于遗传理论和检测技术的不断进步，带来了遗传图 的演变和发展。 1、自1980 年第1次提出采用限制性片段长度多态性 ( restriction fragment length polymorphism, RFLP) 绘制 连锁图。 2、第2 代简短串联重复( short tandem repeats, STR )连 锁图 。 3、第3 代单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphism, SNP)连锁图 。
Di st cM
19 .2
16 .1 4.8 4.7
15 .3 15 .5 15 .0
3.8 3.3 34 .3 2.5 23 .5 8.2 13 .2 33 .1 2.6 9.2
1 Marke r Id Na me
(71) RG4 72
(50) RG2 46 (154 ) K5 (159 ) U1 0 (75) RG5 32 (160 ) W1 (39) RG1 73 (163 ) Amy1B (108 ) RZ276 (32) RG1 46 (57) RG3 45 (60) RG3 81 (102 ) RZ19 (84) RG6 90 (141 ) RZ730
• 起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初 的遗传图谱是在20世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标 记构建的。
2. DNA标记
基因之外的作图工具统称为DNA标记。有三种 类型的DNA序列特征可以满足这一要求： 1.限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms, RFLP） 2.简短串联重复( short tandem repeats, STR ) 3.单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNP）
目前, 除了单核苷酸多态性位点的开发仍在进行之外, 遗传图的绘制工作可以说已经完成。这标志着遗传图已全 面进入应用阶段, 并日益成为“功能基因组计划”不可或 缺的工具。
四、遗传图的应用
1、确定基因在染色体上相对位置 2、对可疑疾病易感基因进行定位, 从而为今
后致病基因的克隆奠定基础。
资料来源
• 中国知网： ①刘旭《遗传标记和遗传图谱构建》 ②张霁 侯一平《遗传图及其制作与应用的一
② 细胞学标记 主要包括核型分析、染色体分带和原位杂交技术、利用 非整体进行遗传操作进而基因定位等。
③ 生化标记 主要是同工酶及种子贮藏蛋白, 有时又称做蛋白质标记 或当做一种分子标记。
④ 分子标记 主要指在DNA 水平上的标记。
任何一类图谱都有可识别的标记。遗传图 谱的标记是什么呢？
标记1 标记2
3. 对遗传标记数据进行连锁分析，构建连锁 图
2.1 传统遗传图
传统遗传图中的遗传标记主要是形态 学标记。形态学标记的数量不多，但利用 形态学标记作图的时间很长，在二十世的 前八十年主要是利用形态学标记作图。
果蝇的突变体:
2.2 分子遗传图
要构建分子遗传图谱首先要根据遗传 材料选择合适的作图群体，再应用分子标 记技术对基因型进行标记分析，确定标记 间的连锁关系。
(129 ) RZ58 (12) CDO6 86 (162 ) Amy1A/C (95) RG9 5 (82) RG6 54 (52) RG2 56 (104 ) RZ213 (99) RZ123 (74) RG5 20
Di st
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Marke r
c因位于染色体上， 同一染色体上的两个基因理论上应该共同 传递给下一代。但事实上同一染色体上的 完全连锁的想象只有极少数。大多数的基 因是部分连锁的。
摩尔根用减数分裂时染色体的行为解释了同 一染色体上的基因部分连锁的现象。
部分连锁的原因是基因之间发生了交换
准备资料（prepare data）： 如果是F2群体的资料，阅读资料后，屏幕上将出现：
data type f2 intercross
146 362 0 symbols 1=A 2=H 3=B 0=（个体数 座位数 QT数）
其中： 1=A—亲本A的纯合基因型（aa） 2=H—杂合基因型（ab） 3=B—亲本B的纯合基因型（bb） 4=C—非亲本A纯合基因型（ab，bb） 5=D—非亲本B纯合基因型（aa，ab） 0=- — 缺资料
2.1 遗传作图的方法
从摩尔根时代开始，连锁（linkage） 分析便成为遗传分析的重要手段，更是遗 传作图的基础。遗传标记之间的遗传关系 主要是通过连锁关系来反映。而连锁关系 是通过重组率来反映的。
重组型数目 重组率 (RF) = ————————
总数目
遗传作图的理论基础：
• 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；
二、遗传图构建理论
遗传作图 (Genetic mapping) 即遗传 图谱的构建。它是利用遗传学的原理和方 法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗 传关系的图谱。
孟德尔遗传定律： • 等位基因随机分离
如果亲本的等位基因是A和a，那么F1代的 成员得到A或a的概率相等。
• 非等位基因自由组合 基因A的等位基因遗传与基因B的等位基因 遗传相互独立。
标记3
染色体上的基因和DNA序列 均可作为路标, 路标具有 物理属性,他们由特定的 DNA顺序组成. 路标位于染 色体上的位置是固定的,不 会更改的,因而提供了作图 的依据
遗传作图的常用标记
1.基因是首先被使用的标记
• 在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状 至少2种不同的存在形式或称表型。
(143 ) RZ801 (90) RG8 10 (55) RG3 31
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13 .0 5.3
22 .2
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10 .2 8.8
12 .8 8.4 5.1
10 .0 5.4
13 .1
(66) RG4 37 (76) RG5 44 (37) RG1 71 (33) RG1 57
DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离，后 者通常以基因或DNA片段在染色体交换过程中的 分离频率厘摩（图距单位：cM）来表示，cM值 越大，两者之间距离越远。 遗传距离：
减数分裂时两个基因间重组值为1% =连锁图 中两个基因间图距1厘摩
1cM大约相当于1×106个核苷酸对（1Mb）.
一、遗传图谱的相关定义
2.2 分子遗传图
其构建步骤：
主要包括构建合适的遗传群体，包括亲本 的选择，分离群体类型的选择及群体大小 的确定等；利用合适的分子标记进行分析； 利用计算机软件进行图谱构建，建立标记 间的连锁排序和遗传距离； 利用计算机软 件绘出遗传图谱这几个部分.
不同模式生物的连锁分析方法
• 有性杂交实验：可进行遗传学实验的材料， 如老鼠、果蝇、水稻等。
Dist 4
cM
8.1 8.6 12 .6 13 .7 3.2 16 .1 8.4 16 .8 21 .4 28 .2 2.7 12 .2 5.9
Marke r Id Na me
(47) RG2 18 (107 ) RZ262 (42) RG1 90 (92) RG9 08 (93) RG9 1 (67) RG4 49 (89) RG7 88 (127 ) RZ565 (138 ) RZ675 (35) RG1 63
(128 ) RZ574
(109 ) RZ284 (115 ) RZ394
(156 ) pRD10A (118 ) RZ403 (40) RG1 79 (4) CDO3 37 (112 ) RZ337A (121 ) RZ448 (124 ) RZ519
(173 ) Pg i-1 (13) CDO8 7 (94) RG9 10 (62) RG4 18A
• 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。
• 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。
二、怎样构建遗传图
步骤：
1. 选用合适的遗传标记
2. 测定群体中不同个体的遗传标记
F1基因型
ABab Abab aBab abab
AABb 表型 aB ab
• 两点杂交
确定两个位点是否连锁。
• 多点杂交
确定多个位点的相对位置与排序。
遗传图绘制-分子标记的等位型式
遗传图绘制-F2基因型分析
数据库的建立: • 把基因型重组的结果数字化， • 按作图的要求，整理数据， • 建立计算机文两点分析，计算各座位之间的连锁关系，并 把基因座位划分为若干个连锁群。屏幕上将出现：
group 1：1 4 12 35 … group 2：2 7 18 42 … … 通过设置LOD值，可以改变连锁群的数目。 LOD值增大，连锁群的数目也会增大。LOD值 >3.0时，其分群的可靠性较大。当座位数足够大 时，连锁群的数目与单倍体的染色体数目相同。
• 排序（sequence）：
通过多点分析，可以计算出在同一连锁群 内不同排列顺序下，各座位之间的距离和 连锁群的总长度。
• 比较（compare）：
通过比较同一连锁群内不同排列顺序的作 图结果，找出log-likelihood（对数似然值） 为最大的排列方式为最合理的排列方式。
作图（map）：显示最后的作图结果。
Id Na me
7.7 13 .2
6.9 9.8 2.8 17 .5 41 .6
37 .1
15 .6 18 .5
2.5 5.0 28 .6 1.9 22 .5 15 .0
32 .1
7.1 9.2 17 .9
(25) RG1 04 (58) RG3 48 (111 ) RZ329 (145 ) RZ892 (23) RG1 00 (43) RG1 91 (139 ) RZ678
• 谱系分析：不能进行遗传实验的材料，如 人类、多年生树木。
• DNA转移：不发生减数分裂的生物，如细 菌、酵母。
有性杂交实验
有性杂交实验的标准方法——测交分析（test cross)一个亲本为双杂合 子，另一个亲本为双纯合子。
所以测交便于分析子代个体基因型的分离比。 AB/ab×ab/ab
AB ab Ab ab aB ab ab ab
遗传图构建原理
————遗传学
人
遗传图
类
基
物理图
因
组
序列图
计
划
转录图
结构基因组的研究策略
由此可知： 遗传图的绘制是人类基因组研究的第一步。
遗传图
• 什么是遗传图？ • 怎样构建遗传图（即遗传图的构建原理）？ • 遗传图的发展历史？ • 构建遗传图的功能、意义？
一、遗传图谱的相关定义
遗传图（genetic map）： 又称为连锁图（linkage map），是指基因或
遗传标记：
遗传标记是遗传物质的特殊的易于识别的表现形式,可以是任何一 种呈现孟德尔遗传的性状或物质形式，如：基因、血型、血清蛋白、 DNA多肽标记等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于 遗传重组分析，研究基因遗传和变异的规律。
目前, 遗传标记主要分4 大类:
① 形态学标记 主要指可以观察到的一些性状, 如种皮颜色、抗病性反 应、株高等。
(130 ) RZ590 (46) RG2 14 (31) RG1 43 (79) RG6 20
三、遗传图的发展历程
由于遗传理论和检测技术的不断进步，带来了遗传图 的演变和发展。 1、自1980 年第1次提出采用限制性片段长度多态性 ( restriction fragment length polymorphism, RFLP) 绘制 连锁图。 2、第2 代简短串联重复( short tandem repeats, STR )连 锁图 。 3、第3 代单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphism, SNP)连锁图 。
Di st cM
19 .2
16 .1 4.8 4.7
15 .3 15 .5 15 .0
3.8 3.3 34 .3 2.5 23 .5 8.2 13 .2 33 .1 2.6 9.2
1 Marke r Id Na me
(71) RG4 72
(50) RG2 46 (154 ) K5 (159 ) U1 0 (75) RG5 32 (160 ) W1 (39) RG1 73 (163 ) Amy1B (108 ) RZ276 (32) RG1 46 (57) RG3 45 (60) RG3 81 (102 ) RZ19 (84) RG6 90 (141 ) RZ730
• 起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初 的遗传图谱是在20世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标 记构建的。
2. DNA标记
基因之外的作图工具统称为DNA标记。有三种 类型的DNA序列特征可以满足这一要求： 1.限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms, RFLP） 2.简短串联重复( short tandem repeats, STR ) 3.单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNP）
目前, 除了单核苷酸多态性位点的开发仍在进行之外, 遗传图的绘制工作可以说已经完成。这标志着遗传图已全 面进入应用阶段, 并日益成为“功能基因组计划”不可或 缺的工具。
四、遗传图的应用
1、确定基因在染色体上相对位置 2、对可疑疾病易感基因进行定位, 从而为今
后致病基因的克隆奠定基础。
资料来源
• 中国知网： ①刘旭《遗传标记和遗传图谱构建》 ②张霁 侯一平《遗传图及其制作与应用的一
② 细胞学标记 主要包括核型分析、染色体分带和原位杂交技术、利用 非整体进行遗传操作进而基因定位等。
③ 生化标记 主要是同工酶及种子贮藏蛋白, 有时又称做蛋白质标记 或当做一种分子标记。
④ 分子标记 主要指在DNA 水平上的标记。
任何一类图谱都有可识别的标记。遗传图 谱的标记是什么呢？
标记1 标记2
3. 对遗传标记数据进行连锁分析，构建连锁 图
2.1 传统遗传图
传统遗传图中的遗传标记主要是形态 学标记。形态学标记的数量不多，但利用 形态学标记作图的时间很长，在二十世的 前八十年主要是利用形态学标记作图。
果蝇的突变体:
2.2 分子遗传图
要构建分子遗传图谱首先要根据遗传 材料选择合适的作图群体，再应用分子标 记技术对基因型进行标记分析，确定标记 间的连锁关系。