基因连锁与遗传作图
连锁遗传规律(定位、作图、真菌连锁、性别决定、染色体异常)
连锁遗传规律•连锁与交换规律•基因定位和遗传学图•链孢霉的连锁、互换和基因定位•性别决定•人类性别异常•伴性遗传、限性遗传和从性遗传粗糙链孢菌(Neurospora crassa)粗糙链孢菌的特点：⒈子囊孢子是单倍体，表型直接反映基因型。
⒉一次只分析一个减数分裂产物。
⒊体积小，易繁殖，易于培养。
⒋可进行有性生殖，染色体结构和功能类似于高等生物。
粗糙链孢酶的生活史：顺序四分子分析及其特点减数分裂产生4个孢子，按一定顺序排列在子囊内，叫顺序四分孢子或顺序四分子，对其进行分析叫顺序四分子分析。
特点：①一个顺序四分子是一个合子一次减数分裂的产物，它不和其它合子的减数分裂产物相混合，因此能够对合子进行单个的分析。
②顺序四分子中的四分孢子来源清楚。
③链孢霉是单倍体，无显隐性之分，不管显性还是隐性都能表现，表现型就代表基因型。
着丝粒作图(centromere mapping)利用四分子分析法，测定基因与着丝粒之间的距离。
将着丝粒作为一个位点（locus）来计算基因与着丝粒之间的距离。
链孢霉的野生型又称为原养型(prototroph)，子囊孢子按时成熟呈黑色。
营养缺陷型(auxotroph)，只能在完全培养基上生长，成熟较慢，子囊孢子呈灰白色。
Prototrophauxotroph测定营养缺陷型的方法：重组值＝(交换型子囊数/交换＋非交换型子囊数)×100% × 1/2例：＋＋＋＋－－－－ 105－－－－＋＋＋＋ 129＋＋－－＋＋－－ 9－－＋＋－－＋＋ 5＋＋－－－－＋＋ 10－－＋＋＋＋－－ 16重组值＝(9+5+10+16/9+5+10+16+105+129)×100% ×1/2=7.3%Lys 基因与着丝粒之间的距离是7.3cM 。
1/2的含义：在子囊孢子发生交换时，每发生一个交叉，一个子囊中有半数孢子发生重组。
配子数与子囊数性染色体决定型－XY型果蝇：2n=8 人类：雌性：AA（44）+XX（2）雄性：AA（44）+XY（2）性染色体决定型－XY型果蝇、鼠、牛、羊、人等属于这一类型。
【学习】第四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(1)
要点：
(1). 减数分裂前期的粗线期，非姊妹染色 单体之间由于在粗线期发生交换(crossing over) 而在双线期出现交叉(chiasma)。
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(2). 相互连锁的两个基因之间如发生交换，会 导致这两个基因发生重组。
A
4、互引相和互斥相
(1)相引是两个基因位于同一条染色体上， 相斥则反之。
(2)同源染色体在减数分裂时发生交换 ( crossing-over )
(3)位置相近的因子相互连锁。(孟德尔遗传 的随机分离与相引Science,191134.384)
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5、 交换
1）.交换的机制： Janssens, 1909
人类 果蝇
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7、连锁交换定律
摩尔根
遗传学第三大定律：连锁交换定律。
内容：
处在同一染色体上的两个或多个基因联合 在一起传入子代的频率大于重新组合的频率. 重组类型的产生是由于配子形成时，同源染色 体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。
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8、三大遗传定律的关系
1. 分离定律是自由组合定律和连锁交换定律的基础； 2. 自由组合定律和连锁交换定律是生物体遗传性状发 生变异的主要机制； 3. 自由组合与连锁交换的区别：
B 交换 A
b
a
b
a
B
发生过交换的性母细胞产生的配子，只有一半是 重组子，另一半是亲组合型。
A
B
复制
A A
B 交换 B
A A
B b
a
b
a
b
aB
a
b
a
b
交换的特点： 整理课件
普通遗传学 第三章 连锁互换与基因作图
摩尔根的果蝇连锁实验（1910年）
完全连锁 :双杂合体 F1只产生两种亲本类型的配子，而 不产生非亲本型的配子。
不完全连锁：杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组 型配子
连锁与交换的遗传机理
复制、联会 交叉互换 终变期 重组型
为何重组型配子<50%？
1. 尽管在发生交换的孢(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，因为并不是所有的孢母细胞都发生两对 基因间的交换。
型为BL/bl。雄果蝇完全连锁，所以测交后代的表现型为灰身、 长翅和黑身、残翅各占1/2。 2. 解： • Ab和aB是亲本型配子，AB和ab是交换型配子。 • 交换值=16% • 32%的孢母细胞在两基因间发生交换。
果蝇相斥相测交实验
实验结果的共同特征：
1. 亲本两对非等位基因不是独立分配，而是联系在一起遗传。 2. F1形成的配子数不等，亲本型配子数偏多(>50%)，重组型
配子数偏少(<50%)。 3. 亲本型配子间的比例和重组型配子间的比例都接近１：１。
(三)、连锁遗传现象的解释
三、 完全连锁和不完全连锁
花粉粒形状： 显性性状：长(L) 隐性性状：圆(l)
杂交1：紫花、长花粉粒 × 红花、圆花粉粒
F2结果：
1. 出现四种表现型 2. 不符合9:3:3:1 3. 亲本性状组合(紫长和红圆)偏多，新性状组合类型
(紫圆和红长)偏少（与理论数相比）
杂交2：紫花、圆花粉粒 × 红花、长花粉粒
结果：杂交1相同。 结论：杂合子中属于同一亲本的两个基因有更多的机会 联系在一起遗传（连锁遗传）。
1、赫钦森(C. B. Hutchinson, 1922)玉米测交试验
连锁遗传规律(定位、作图、真菌连锁、性别决定、染色体
连锁遗传规律•连锁与交换规律•基因定位和遗传学图•链孢霉的连锁、互换和基因定位•性别决定•人类性别异常•伴性遗传、限性遗传和从性遗传粗糙链孢菌(Neurospora crassa)粗糙链孢菌的特点：⒈子囊孢子是单倍体，表型直接反映基因型。
⒉一次只分析一个减数分裂产物。
⒊体积小，易繁殖，易于培养。
⒋可进行有性生殖，染色体结构和功能类似于高等生物。
粗糙链孢酶的生活史：顺序四分子分析及其特点减数分裂产生4个孢子，按一定顺序排列在子囊内，叫顺序四分孢子或顺序四分子，对其进行分析叫顺序四分子分析。
特点：①一个顺序四分子是一个合子一次减数分裂的产物，它不和其它合子的减数分裂产物相混合，因此能够对合子进行单个的分析。
②顺序四分子中的四分孢子来源清楚。
③链孢霉是单倍体，无显隐性之分，不管显性还是隐性都能表现，表现型就代表基因型。
着丝粒作图(centromere mapping)利用四分子分析法，测定基因与着丝粒之间的距离。
将着丝粒作为一个位点（locus）来计算基因与着丝粒之间的距离。
链孢霉的野生型又称为原养型(prototroph)，子囊孢子按时成熟呈黑色。
营养缺陷型(auxotroph)，只能在完全培养基上生长，成熟较慢，子囊孢子呈灰白色。
Prototrophauxotroph测定营养缺陷型的方法：重组值＝(交换型子囊数/交换＋非交换型子囊数)×100% × 1/2例：＋＋＋＋－－－－ 105－－－－＋＋＋＋ 129＋＋－－＋＋－－ 9－－＋＋－－＋＋ 5＋＋－－－－＋＋ 10－－＋＋＋＋－－ 16重组值＝(9+5+10+16/9+5+10+16+105+129)×100% ×1/2=7.3%Lys 基因与着丝粒之间的距离是7.3cM 。
1/2的含义：在子囊孢子发生交换时，每发生一个交叉，一个子囊中有半数孢子发生重组。
配子数与子囊数性染色体决定型－XY型果蝇：2n=8 人类：雌性：AA（44）+XX（2）雄性：AA（44）+XY（2）性染色体决定型－XY型果蝇、鼠、牛、羊、人等属于这一类型。
第四章 连锁遗传与遗传作图
PPHH × pphh
PpHh × pphh
由于4种测交后代的比 例不符合孟德尔两对基 因的1:1:1:1分离比例， 说明P和H之间存在连 锁。其重组率为：
紫色有毛PpHh 红色无毛pphh 紫色无毛Pphh 红色有毛ppHh 总数
– 相引相(coupling phase)：不同显性基因或不同隐 性基因相互联系在一起向后代传递。
– 相斥相(repulsion phase)：显性基因与隐性基因相 互联系在一起向后代传递。
相引相
相斥相
Morgan对连锁遗传现象的解释
• Morgan提出在相引相中的两对基因可能位于一 对同源染色体上。
350 335 55 60 800
Rf ＝(55+60)/800
＝0.144＝14.4% 故P与H之间的遗传图距 为14.4 cM。
用两点测验法确定三对基因的相对位置
• 举例：已知玉米籽粒的有色(C)对无色(c)为显性，
饱满(Sh)对凹陷(sh)为显性，非糯性(Wx)对糯性 (wx)为显性。下面将确定C、 Sh、 Wx这三对基 因的相对位臵。
普通果蝇(2n =8)属昆虫纲 双翅目昆虫。具有生活史 短、繁殖率高、染色体数 少、饲养简便、突变性状 多达400个以上等优点，是 遗传学研究的良好材料。
果蝇细胞中包含约13600个 基因。在对果蝇与人类基 因的比较中发现，三分之 二引发人类疾病的基因在 果蝇基因组中存在着相似 基因。
果蝇的生活周期
AB/Ab 1/4(1-p)p
aB/Ab 1/4p2 Ab/Ab 1/4p2 ab/Ab 1/4(1-p)p
AB/ab 1/4(1-p)2
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。
4. 遗传作图的应用遗传作图在遗传学研究中有着广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域：4.1 进化研究遗传作图可以帮助研究者了解不同物种的进化过程，推断物种间的亲缘关系以及基因在染色体上的位置。
遗传学第三章 连锁互换和基因作图ppt课件
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果 蝇 的 4 个
连 锁 群
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第三节 真菌的遗传分析
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真菌类的遗传分析---四分子分析
四分子分析
顺序四分子分析 着丝粒作图 重组作图
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1912年Morgan用果蝇为材料研究连锁现象， 提出了遗传学的第三定律——连锁与互换定 律
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完全连锁与不完全连锁
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二、交叉与交（互）换
交叉：1909年Janssens首先观察到减数分 裂同源染色体部分区域的交叉。
互换：Morgan 设想交叉的区域应该是染 色体互换的区域，因此表现为不完全连 锁（如上例的11%重组合）。
完全连锁：雄果蝇和雌家蚕
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第三章 连锁互换与基因作图
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第一节 连锁与重组
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性状连锁遗传的发现
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连锁遗传的解释
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测交： 杂合体或未知基因型的个体 与隐性纯合体的交配
连锁遗传规律(定位、作图、真菌连锁、性别决定、染色体
连锁遗传规律•连锁与交换规律•基因定位和遗传学图•链孢霉的连锁、互换和基因定位•性别决定•人类性别异常•伴性遗传、限性遗传和从性遗传粗糙链孢菌(Neurospora crassa)粗糙链孢菌的特点：⒈子囊孢子是单倍体，表型直接反映基因型。
⒉一次只分析一个减数分裂产物。
⒊体积小，易繁殖，易于培养。
⒋可进行有性生殖，染色体结构和功能类似于高等生物。
粗糙链孢酶的生活史：顺序四分子分析及其特点减数分裂产生4个孢子，按一定顺序排列在子囊内，叫顺序四分孢子或顺序四分子，对其进行分析叫顺序四分子分析。
特点：①一个顺序四分子是一个合子一次减数分裂的产物，它不和其它合子的减数分裂产物相混合，因此能够对合子进行单个的分析。
②顺序四分子中的四分孢子来源清楚。
③链孢霉是单倍体，无显隐性之分，不管显性还是隐性都能表现，表现型就代表基因型。
着丝粒作图(centromere mapping)利用四分子分析法，测定基因与着丝粒之间的距离。
将着丝粒作为一个位点（locus）来计算基因与着丝粒之间的距离。
链孢霉的野生型又称为原养型(prototroph)，子囊孢子按时成熟呈黑色。
营养缺陷型(auxotroph)，只能在完全培养基上生长，成熟较慢，子囊孢子呈灰白色。
Prototrophauxotroph测定营养缺陷型的方法：重组值＝(交换型子囊数/交换＋非交换型子囊数)×100% × 1/2例：＋＋＋＋－－－－ 105－－－－＋＋＋＋ 129＋＋－－＋＋－－ 9－－＋＋－－＋＋ 5＋＋－－－－＋＋ 10－－＋＋＋＋－－ 16重组值＝(9+5+10+16/9+5+10+16+105+129)×100% ×1/2=7.3%Lys 基因与着丝粒之间的距离是7.3cM 。
1/2的含义：在子囊孢子发生交换时，每发生一个交叉，一个子囊中有半数孢子发生重组。
配子数与子囊数性染色体决定型－XY型果蝇：2n=8 人类：雌性：AA（44）+XX（2）雄性：AA（44）+XY（2）性染色体决定型－XY型果蝇、鼠、牛、羊、人等属于这一类型。
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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)
ห้องสมุดไป่ตู้
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.
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.
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
♀
×
aa
F1
Aa
F2
1:2:1
AA
Aa 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
♂
A B
A B
×
a b
a b
♀
F1
AaBb
AB Ab aB ab
F2
25% 25% 25% 25%
AB(25%)AABB AABb AaBB AaBb
本章主要内容：
第一节 遗传作图基本概念 第二节 遗传作图的分子标记 第三节 遗传作图的方法
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。
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。
Ab(25%)AABb AAbb AaBb Aabb
aB(25%)AaBB AaBb aaBB aaBb
Ab(25%)AaBb Aabb aaBb aabb
A:a=1:1 B:b=1:1
如何进行遗传作图？
连锁遗传定律
Parents
♂
A B
A B
×
a b
a b
♀
F1
AaBb
AB Ab* aB* ab
/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
♂ AA
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
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.
♪ 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;
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;
类中如血型系列（ABO）分析、血清蛋白 和免疫蛋白
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；
F2
50% 0%
AB(50%)AABB -
0% 50% - AaBb
Ab(0%) -
-
-
-
aB(0%) -
-
-
-
Ab(50%)AaBb -
- aabb
* 完全连锁
如何进行遗传作图？
配子类型 (%)
AB Ab aB ab
独立遗传 孟德尔第二定律
(25)
(25)
(25) (25)
完全连锁 (50) (0) (0) (50)
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。