第四章 连锁遗传分析与染色体作图

重组率是度量基因间连锁程度或两基因间距 离的的一个参数，两基因距离较近，则连锁 较紧密，其重组率低，两基因距离越远，则 连锁越不紧密，两基因间发生交换的机会多， 重组合率亦高。
※ 重组率与交换率的关系
多线交换与最大交换值
①当两连锁基因距离较近，即紧密连锁时， 重组率接近交换值。两连锁基因间发生一 次交换的最大交换值是50%。
XR——红绿色盲的遗传
XR——血友病的遗传
X连锁隐性遗传病特点：
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。
三．环境因子与性别决定
➢后螠、蜥蜴和蛇类等
四．果蝇的性别决定
果蝇的常染色体和性染色体
1927年Bridges用X射线照射果蝇，通过对 性别畸形和染色体数目的观察发现如下 现象。
果蝇Y染色体不象人一样对于决定雄性那 么重要。若雄性果蝇无Y染色体，则不育。 原因：Y染色体上带有精子生成所必需的生 殖力基因。
➢四．遗传学第三定律
连锁定律（law of linkage）：位于同一染 色体上的基因联合在一起伴同遗传的频率 大于重新组合的频率，重组子（重组体） 的产生是由于在配子形成过程中同源染色 体的非姊妹染色单体间发生了局部交换。
重组率的测定
重组型数目
重组率(RF)=
×100%
亲本型数目+重组型数目
XbY
阔叶♂XBY 细叶XbY♂
阔叶♀ × 阔叶♂ XBXb XBY
阔叶♀ 阔叶♂ 细叶♂ XBXB XBY XbY XBXb
第三节 剂量补偿效应及其分子机制
➢一．性染色质
➢二．剂量补偿效应与Lyon假说
XY型性别决定的生物中，使性连锁基因在两 种性别中有相等或相近的有效剂量的遗传效 应称为剂量补偿效应 。 剂量补偿有三种途径：(1). 两条X染色体都有 活性，但转录速率不同：例如果蝇；(2). 雌性 个体细胞中只有一条染色体有活性，另一条X 染色体失活。如高等哺乳动物，包括人类。 失活的X染色体就是巴氏小体； (3). 表达水平： 秀丽隐杆线虫。
第四章 连锁遗传分析与 染色体作图
第一节 性染色体与性别决定 第二节 性连锁遗传分析 第三节 剂量补偿效应及其分子机制 第四节 遗传学第三定律 第五节 染色体作图 第六节 人类的基因定位
第一节 性染色体与性别决定
一．性别与性染色体
X 染色体 的特异区
假常染 色质区1
着丝粒
SRY基因
Y连锁遗传(Y-linked recessive inheritance)
存在于Y染色体差别区段上的基因所决定的 性状，将随Y染色体的行为而传递。它们仅仅 由父亲传给儿子，不传给女儿，表现为所谓 限雄遗传(holandric inheritance)现象。
➢五．其他伴性基因遗传分析 1. 鸡羽斑纹的遗传 ZB -芦花， Zb -非芦花
3. 在X染色体上存在失活中心。
第四节 遗传学第三定律
➢一．完全连锁与不完全连锁 Bateson 和Punentt 香豌豆实验发现连锁现象
连锁遗传
同一亲本所具有的两个性状，在F2代常连 系wk.baidu.com一起遗传的现象。
相引相(coupling phase)
甲乙两个显性性状，连系在一起遗传，甲乙 两个隐性性状连系在一起的杂交组合。
第五节 染色体作图
➢一．基因直线排列原理及其相关概念
基因定位:确定基因在染色体上的排列顺序 和相对距离的过程。 染色体图:基因连锁图、遗传图。 图距：两个基因在染色体图上距离的数量 单位。 1个图距单位是1%重组率去掉%。(1厘摩 =1cM）
基因的直线排列：
1913年提出，主要内容是可以根据基因彼此 之间的重组率来确定它们在染色体上的相对 位置。若a、b、c基因连锁，已经分别测得ab和b-c间的距离，那么a-c间的距离，就必然 等于a-b及b-c距离之和或之差。这是摩尔根学 生Sturtevant A.H.提出的基因直线排列原理。 由此而深化的理论和发展的方法学为后人制 度果蝇及其他生物甚至包括人类在内的染色 体图奠定了基础。
1、证明基因在染色体上是按一定顺序和距 离呈直线排列的。
2、基因的交换，丰富了亲本双方遗传物质 重组的内容，增加了变异的多样性。
3、根据连锁图上的交换率可以预测杂交后 代中我们所需要的新性状组合类型出现的 概率。
4、根据一个性状而推断另一个性状，特别 是早期性状与后期性状之间的基因连锁关 系，及早地选择所需要的新类型。
1 同源染色体非姐妹染色单体发生了交换。 2 交换是对等交换(正常情况下)，发生在两
条同源染色体的相同位点。 3 性母细胞中连锁基因间每发生一个交叉，
只有一半的重组类型。 4 并非100%的性母细胞均在两基因位点之
间发生交换,因此,F1杂合体产生的亲组合配 子远远大于重组合配子。 5 最大交换是50%。
只要4条染色单体发生交换的机会相等，在所研究 的两个基因之间（如A-C）产生重组型与亲组型的比 总是1：1，所以最大交换值也是50%。
影响重组值的因素
基因的位置与基因间的距离、配子生活 力、联会能否正常进行、群体的大小、 低温、辐射、激素水平、二价阳离子、 年龄等等
连锁定律的理论和实践意义
Y 染色体 的特异区
假常染 色质区2
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＝1 1
老翁老妪(85岁)＝62100
二．性染色体决定性别的几种类型
➢XX-XY型：人类、哺乳动物等 ➢ZZ-ZW型：鸟类、鳞翅目等 ➢XO型：直翅目 ➢植物的性别决定：雌雄异株植物
+
卵子 XwXw
w
w
O
X+
Y
X+XwXw XwXwY （死亡） 白眼雌蝇
X+O
红眼雄蝇 不育
OY （死亡）
次级不分开(secondary nondisjunction)
白眼♀ (XwXwY) × 红眼♂ ( X+Y )
↓
精子
X+
Y
XwXw X+XwXw
卵
2%(死亡)
子Y
X+ Y
XwXwY
2% 白眼♀
➢三．人类的性连锁遗传分析
伴X显性遗传(sex-linked dominant inheritance, XD)：如抗维生素D佝偻病、先天性多毛症等。 伴X隐性遗传(sex-linked recessive inheritance, XR) ：如红绿色盲、血友病、鱼鳞病等。 Y连锁遗传(Y-linked recessive inheritance)
XＯ：黄色 ； Xo：黑色 XＯ失活 黑色斑块 Xo失活 黄色斑块 结果：同一个体出现黄、黑斑块 雄性玳瑁猫的染色体组成是XＯXo Y。
（2）6-PGD杂合体细胞电泳实验
➢三．X染色体随机失活的分子机制
1. 大多数X连锁基因在胚胎发育早期失活， 但并非整条X染色体上的基因均失活。
2. 在失活的X染色体上，表达的基因与失 活基因是穿插排列的。
P Xw Xw × X+Y
(白眼♀)
(红眼♂)
X+Xw XwY
红眼♂
（不育）
(红眼♀) (白眼♂)
白眼♀ × X+Y
初级例外
(红眼♂)
交叉遗传
（1/2000）
红眼♀ 白眼♂ 红眼♂ 白眼♀ （可育）
交叉遗传
次级例外（4%）
推测:减数分裂形成配子时，母本两条X 染色体不分离，形成初级例外子代。
精子
➢二． 连锁群（linkage group）
连锁遗传图（遗传图谱）：将一对同源染 色体上的各个基因的位置确定下来，绘制 成图。
连锁群：凡位于同一染色体上的基因群 称为一个连锁群。
一种生物连锁群的数目与染色体的对数 是一致的。注意异配性别生物！
➢三．交换的细胞学证据
1931， McClintock 和Creighton, B.用玉米所做 实验
果蝇的性别决定除了性染色体外，常染色 体也起重要作用，性别决定由X染色体数与 常染色体套数的比例决定。
X染色体数与常染色体套数的比例称为性 指数（X/A） 。
果蝇染色体组成与性别的关系
第二节 性连锁遗传分析
➢一．黑腹果蝇的伴性遗传分析
伴性遗传：性染色体上所携带的基因在遗 传时与性别相联系的遗传方式，称为伴性 遗传，也称为性连锁遗传。
X连锁隐性遗传的特点： 1、隔代遗传 2、交叉遗传
➢二．遗传染色体学说的直接证明
摩尔根的实验证明：一个特定基因的行 为对应于某一条特定的染色体。
基因位于染色体上的直接证明是他的学 生Bridges提出的。
1916年 ，Bridges重复摩尔根伴性遗传 时发现了例外，称为初级例外和次级例 外。
XD——抗维生素 D性佝偻病
Ⅰ
Ⅱ
12 3
1
2
45 6
78
Ⅲ
1 2 3 4 56 7
89
X连锁显性遗传病特点：
①人群中女性患者比男性患者约多一倍，前者病 情常较轻； ②患者的双亲中必有一名是该病患者； ③男性患者的女儿全部都为患者，儿子全部正常； ④女性患者（杂合子）的子女中各有50％的可能 性是该病的患者； ⑤系谱中常可看到连续传递现象，这点与常染色 体显性遗传一致。
用三杂合体abc/+++跟三隐性个体 abc/abc测交的实验叫三点测交，简称三 点实验。
P 棘眼、截翅♀ × 横脉♂ ec ct +/ec ct + + + cv/y ↓
F1 ec ct +/+ + cv♀ × ec ct cv/y♂
➢二．基因定位的方法
1. 两点测交
例 玉米：Ｃ－有色；Sh－饱满；Ｗx－非糯性 通过三次两点测交，得： Ｃ－ Sh＝3.6； Sh－Ｗx＝20；Ｗx－Ｃ＝２２
Ｃ 3.6 Sh
20
Ｗx
22 ？
缺点: 1 太烦琐; 2 三次实验条件难保一致,亲本也不可能相同; 3 不能得到双交换的资料。
2.三点测交
P 非芦花♂ × 芦花♀ ZbZb ZBW
↓ F1 芦花♂ × 非芦花♀
ZBZb ZbW
↓ F2 芦花♂ 芦花♀
ZBZb ZBW
F1识别雌雄
非芦花♂ 非芦花♀ ZbZb ZbW
2.女娄菜宽叶基因B的伴性遗传
阔叶♀× 细叶♂ XBXB XbY 阔叶 XBY ♂(XBXb ♀ )
阔叶♀× 细叶♂
XBXb
YY
2%红眼♂ (可育) 2%(死亡)
Xw
X+ Xw
Xw Y
24%红眼♀ 24% 白眼♂
XwY X+XwY
XwYY
24%红眼♀ 24%白眼♂
次 级 例 外 4%
正常 交叉 遗传
96%
W
Xw
Xw
W
Y
W Xw W Xw W Xw
W Xw
Y
Y
92% 8%
从果蝇眼色例外遗传现象得出的结论
由于不分离的X染色体上的突变基因的 作用，导致果蝇眼色遗传的例外现象，即 雌蝇偏母，雄蝇偏父。这就证明了基因位 于染色体上，染色体是基因的载体。
②当两连锁基因相距较远，其间可能发生 不止一次的交换，涉及的染色单体不限于 两条，即多线交换，此时，重组值小于交 换值，但最大交换值仍然是50%。
1
A
B
C
2
3
4
a
b
c
双交换的特点： 1、双交换概率显著低于单交换概率。 2、3个连锁基因间发生双交换的结果，旁侧基因无 重组，此时旁侧基因的重组率低于实际的交换值。
相斥相(repulsion phase)
甲显性性状和乙隐性性状连系在一起遗传， 而乙显性性状和甲隐性性状连系在一起的杂 交组合。
Morgan 的实验：
P 灰体长翅 Х 黑体残翅
F1 灰体长翅
黑体残翅 雄蝇
×
雌蝇
雄蝇
× 黑体残翅 雌蝇
灰体 灰体 黑体 黑体 长翅 残翅 长翅 残翅 42%：8%：8%：42%
灰体 黑体 长翅 残翅
1 ：1
P
×
F1
雄
×
雌
1:1
P
×
F1
雌
×
雄
42% : 8% : 8% : 42%
完全连锁：杂种个体在形成配子时没 有发生非姐妹染色单体之间交换的连 锁遗传，无重组类型。
不完全连锁：杂种个体的连锁基因在 形成配子时，同源染色体非姐妹染色 单体间发生了交换，出现了重组类型。
总结Morgan对重组的解释
Lyon假说（哺乳动物）
1. 两条X染色体中一条失活，使雌性和雄 性具有相同的基因产物。 2. 失活是随机的，可以是来自母源的X染 色体失活，也可以是来自父源的X染色体失 活。 3. 失活发生在胚胎发育的早期。 4. 杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合 体。
Lyon假说的证据
（1）玳瑁猫毛色遗传 雌性杂合体玳瑁猫的毛色具黑色与黄色斑块。