基因组图谱

在于同一染色体上 即具有连锁遗传的关系。存在
于同一染色体上的基因，组成一个连锁群(linkage group)，如果把一个连锁群的各个基因之间的距离 和顺序标志出来，就能绘成连锁遗传图。
一种生物连锁群的数目与染色体的对数是一致的。
染色体作图
1. 每个基因的位置是用从一组连锁基因的一端算起
的图距来表示。
非等位基因在染色体上呈线性排列；
同源染色体联会，非姊妹染色单体节段互换导致
基因连锁关系改变，产生交换型染色单体
发生交换的性母细胞中的四种染色单体分配到四
分体中，发育成四种配子
相邻两基因间发生断裂与交换的基因与基因间物 理距离有关，距离越大，断裂与交换的机会就越大。
交换是指来自双亲的一对同源染色体在减数 分裂的粗线期至双线期，非姊妹染色单体在 对应位点上发生断裂和交互重接的过程。
总数
6708
三点测验法的具体步骤
Ｆt表型判断三基因是否连锁 确定三基因连锁后，推断三基因的顺序 计算交换值 绘制基因位置图
Ｆt表型判断三基因是否连锁
若三基因为完全连锁关系，则Ｆt只能表现二 种表型。 若三基因是独立遗传的，则Ｆt应该表现出八 种表型， 且数目相等； 若三基因中有两基因连锁，一基因独立遗传， 则Ｆt应该表现出八种表型，两组比例，每四 种表型的比例一样； 现在Ｆt八种表型分四组且各组之间的比例不 同，说明三基因只能是同在一条染色体上， 且三基因为不完全连锁关系。
间的重组率只限于邻近的基因座间。
染色体作图的前提条件：
（1）产生重组型配子的基因型的所有位点必须呈 杂合状态； （2）必须能够根据后代的表型或基因型推断所有 配子的基因组成； （3）有足够多的测交后代。基因间距离越小，发 生交换的可能性越小，获得重组型所要求的 后代数量越多。
染色体作图的过程：
（1）寻找遗传标记；
交试验中发现的。
F1两对相对性状均表现为显性，F2出现4种表现型； F2四种表现型的个体数与理论值9:3:3:1相差很大， 并且两亲本性状组合类型的实际数高于理论数，而 两种新性状组合的实际数低于理论数。
连锁遗传
连锁(linkage)遗来自百度文库：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。
连锁交换规律
处于同一染色体上的两个或两个以上的基因在遗 传时，联合在一起的频率大于重新组合的频率。

连锁和交换的重组称为染色体内重组，因染色体 自由组合而产生的重组称为染色体间重组。
完全连锁：如果杂种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。
不完全连锁：指杂种F1不仅产生亲本型配
两点测验法和三点测验法
两点测验： 适用于两基因相距不超过5个遗传单位时应用。 两点测验法是以两对基因为对象来测定交换值， 每次只研究两对基因，因此测定三对基因在染色体 上位置，要通过三次杂交，三次测交，最后根据交 换值来判定基因的位置。
三点测验：
用三杂合体和三隐性个体杂交，获得三因子杂种(F1)，
重组近交系(recombinant inbred lines,RIL)
这种群体是由连续多代自交或姊妹交产生的，可
以用来更精确地定位那些连锁紧密的位点。这种群体 的另一个优点是可以连续不断地提供大量的种子和叶 片等材料，因而可以满足不同时间、地点、实验室研 究的需要。
缺点：时间长
加倍单倍体(doubled haploids, DH)
（2）测定交换值；
（3）绘制连锁遗传图。
植物遗传图谱的构建
选择研究材料（亲本） 构建分离群体 遗传标记检测 标记间的连锁分析
选择亲本
要求亲缘关系远，遗传差异大
但又不能相差太大以导致引起子代不育 对备选材料进行多态 ( 差异 ) 性检测，综 合测定结果，选择有一定量多态性的一对 或几对材料作为遗传作图亲本
4. 根据双交换的基因型确定三对基因在染色体 上的排列顺序。 根据F1的基因型，基因排列有三种可能性：
sh + + ================ + wx + + sh + ================ wx + c + + sh ================ wx c + wx在中间 sh在中间
亲本之间的亲缘关系究竟以多远为宜？ 这因物种而异，一般异交作物的多态性高， 自交作物的多态性低。如，玉米的多态性 很好，一般品种间配制的群体就可成为理 想的分子作图群体，而番茄的多态性较差， 因而只能选用不同种间的后代构建分子连 锁图，水稻的多态性居中。
此外，配制组合前还应对亲本及其 F1
杂种进行细胞学鉴定，若双亲间存在相互
再用F1与三隐性基因纯合体测交，通过对测交后代
表现型及其数目的分析，分别计算三个连锁基因之间
的交换值，从而确定这三个基因在同一染色体上的顺
序和距离。通过一次三点测验可以同时确定三个连锁
基因的位置，即相当于进行三次两点测验，而且能在
试验中检测到所发生的双交换。
三点测验
仍以玉米C/c、Sh/sh、Wx/wx三对基因连锁分析为例， 在描述时用“+”代表各基因对应的显性基因。
子，还会产生重组型配子。
重组：通过联会中的同源染色体中非姊妹 染色单体的交换，产生新基因组合或染色
体组合的过程。
灰身长翅
黑身残翅
当两对非等位基因为不完全连锁时，F1不仅产生亲本型 配子也产生重组型配子。
交换与不完全连锁的形成
偶线期同源 染色体联会
粗线期同源染 色体的非姊妹 染色单体交换
中期Ⅰ
配子
优点：可以连续不断地提供大量的种子和叶片等
材料，可以满足不同时间、地点、实验室研究的 需要；时间短。 缺点：可信度低
回交和三交群体
适合于自交不亲和的材料，或研究某种特殊问题
（雌雄配子交换率的差别等）。 特点：可用于区别后代材料的真伪或比较核基因 组的差别，其余和单交组合所产生的 F2 代群体一 样。
1.用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交：
P:
凹陷、非糯性、有色 shsh ++ ++
× 饱满、糯性、无色 ++
↓
wxwx
cc
F1及测交:
饱满、非糯性、有色×凹陷、糯性、无色 +sh +wx +c shsh wxwx cc
三点测验
2.考察测交后代的表现型、进行分类统计 3. 确定两种亲本类型和两种双交换类型——双
交换的比例最小；
测交后代的表现型 饱满、糯性、无色 凹陷、非糯、有色 饱满、非糯、无色 凹陷、糯性、有色 凹陷、非糯、无色 饱满、糯性、有色 饱满、非糯、有色 凹陷、糯性、无色 总 数 F1配子种类 + wx c sh + + + + c sh wx + sh + c + wx + + + + sh wx c 粒数 交换类别 2708 亲本型 2538 626 单交换 601 113 单交换 116 4 双交换 2 6708
对位置的连锁图。
绘制遗传和物理图谱的原因
基因组太大，必需分散测序，然后将分散 的顺序按原来位置组装，需要图谱进行指 导；
基因组存在大量重复顺序，会干扰排序， 因此要高密度基因组图； 遗传图和物理图各有优缺点，必须相互整 合校正。
遗传作图
遗传作图（Genetic mapping）：采
2. 一般以最左端的基因位置为0，其他基因的位置
通过它与最邻近的基因间的重组率之和来确定。 3. 随着研究的进展，发现有新的基因在更左端时， 就把0点的位置让位给新的基因，其余的基因座 作相应的移动。 4. 重组率在0-50%之间，但在一张图上，可以出现 50单位以上的图距。因此要从图上数值得知基因
易位，或多倍体材料存在单体或部分染色
体缺失等问题，其后代就不宜用来构建连
锁图谱。
组合的配制
组合配制过程中最关键的一条是应尽
量保证所用群体起源于同一F1个体，大多 数作物的繁殖系数都较高。如果一定用若 干个F1时，应将不同F1及其所衍生的后代 分开保存。
作图群体的类型
单交组合所产生的F2代或由其衍生的F3、 F4家系
同一基因座位，还是分别属于多个基因座位。
遗传图距的确定
根据连锁交换的情况，确定标记之间的连锁 关系和遗传距离 Mapmarker作图软件，计算分子标记间的遗 传图谱
分子标记连锁群的染色体定位
利用遗传学方法或其它方法将少数标记 锚定在染色体上，作为确定连锁群的参 照系。 常用的方法： 单体分析 三体分析 代换系分析 附加系分析
由于双交换实际上是在两个区域同时发生了单交
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。
三点测验
6. 绘制连锁遗传图。
Sh位于wx与c之间； wx-sh: 18.4
sh-c: 3.5 wx-c:21.9。
通过两点测验或三点测验，可以确定某些基因存
作图群体可按其遗传稳定性分为：
（1）非固定性分离群体：F2、F3、F4和三交群体等 （2）固定性或永久性分离群体：DH、RIL等
分子标记分离数据的收集与处理
获得不同个体的 DNA 多态性资料，将电泳的带型数
值化。如1、2、3、0等。 数据的收集应注意的问题：（ 1 ）避免利用没有把 握的数据；（2）注意亲本基因型；（3）当亲本出 现多条带的差异时，应通过共分离分析区别是属于
c在中间
哪一种排列方式可以产生+++与wxshc类型的双交换 配子的基因型 ?
第② 种排列顺序才有可能出现+++与wxshc类型的双交换 配子。 + sh + ================ wx + c sh 在中间
所以这三个连锁基因在染色体的位置为 wx sh c 。
三点测验
5 . 计算基因间的交换值。
交换值（重组率）：指同源染色体的非姊妹染色单体 间有关基因的染色体片段发生交换的频率，一般利用
重新组合配子数占总配子数的百分率进行估算。
交换值(%)=（重新组合配子数/总配子数）×100
交换值的大小与基因距离有关
影响交换值的因素
基因在染色体上的位置 基因之间的距离 重组型配子生活力的差异 减数分裂时同源染色体能否正常联会
用遗传学分析方法将基因或其它DNA
顺序标定在染色体上构建连锁图。
二、遗传图谱的构建
理论基础: 连锁与交换 基本方法: 两点测验法和三点测验法
连锁与交换
连锁遗传的现象
连锁遗传的解释
完全连锁与不完全连锁
交换与不完全连锁的形成
连锁遗传现象是W.贝特森和R.C.庞尼特于
1906年在香碗豆 (Lathyrus odoratus)杂
F2群体是最常用的作图群体，优点是容易构建， 所需时间短。缺点是 F2 群体存在杂合基因型，且 F2 单株提供的材料有限，很难用其进行连续性研究，也
无法满足不同实验室对同一材料合作研究的需要。。
F3 、 F4 家系是为了延长 F2 群体的使用时间不长而采 用的 一 种办 法 。将 F2 衍生 系 内多 个 单株 混 合提取 DNA ，以代表原 F2 单株的遗传组成，但加大了工作 量，且会出现取样误差。
群体大小
年龄（雌果蝇） 性别（雄果蝇、雌家蚕）、环境（温度）等
交换值与遗传距离
非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；
连个连锁基因之间重组率的变化范围是(0，50%)，反
映基因间的连锁强度、基因间的相对距离；
通常用重组率来度量基因之间的相对距离，也称为遗
传距离(genetic distance)。 以1%重组率作为一个遗传单位（厘摩，cM）
第3章 基因组图谱
遗传图谱（genetic map）
物理图谱（physical map）
第1节 遗传图谱（genetic map）
遗传图谱的概念 遗传图谱的构建
遗传图谱的应用
一、遗传图谱的概念
遗传连锁图（genetic map），是指通 过遗传学方法，以遗传图距（cM）为
单位绘制的染色体上基因或标记之间相
T.H.摩尔根等根据果蝇试验的结果，逐渐形成 了较完整的连锁遗传学说。
（1）同一染色体上载有许多基因，呈直线排列，
相互连锁构成 1个连锁群； （2）某生物有多少对染色体就有多少个连锁群； （3）位于不同染色体上的基因所控制的性状之间 表现独立遗传的关系； （4）连锁遗传的基因可以通过非姊妹染色单体间 的交换而重组。
三 点 测 验
P 凹陷、非糯性、有色 × 饱满、糯性、无色 shsh++++ ↓ ++wxwxcc Ｆ1 饱满、非糯性、有色 × 凹陷、糯性、无色 +sh+wx+c ↓ shshwxwxcc +wxc 2708 ｝亲 型 sh++ 2538 ++ c 626 ｝单交换 shwx+ 601 sh+ c 113 ｝单交换 + wx+ 116 +++ 4 ｝双交换 shwxc 2