第4章——连锁遗传分析
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• a+b+c+d=1 • a=d, b=c
•32
香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (2)
P L(a ) P L(a ) P l(b )* p L(c )* p l(d )
d2
P l(b )*
p L(c )*
p l(d )
• F2的4种表现型(9种基因型)及其理论比例为：
P_L_ (PPLL, PPLl, PpLL, PpLl)： a2+2ab+2ac+2bc+2ad
区域交换频率(交换值)的乘积。
– 例：wxshc三点测验中，wx和c基因间理论双交换值应为： 0.184×0.035=0.64%。
2. 干扰(interference)：
– 测交试验的结果表明： wx和c基因间的实际双交换值为0.09％，低于理论双交换值，这是 由于wx-sh间或sh-c间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交 换的发生，使双交换的频率下降。 – 这种现象称为干扰(interference)，或干涉： 一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使 实际双交换值不等于理论双交换值。 – 为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数的概念。
符合系数 (COEFFICIENT OF COINCIDENCE)
• 符合系数也称为并发系数：用 以衡量两次交换间相互影响的 性质和程度。 • 例如前述中： 符合系数=0.09/0.64=0.14. • 符合系数的性质：
真核生物：[0, 1]—正干扰；
*某些微生物中往往大于1，称为负干扰。
玉米的连锁遗传图
子粒颜色： 有色(C)对无色(c)为显性； 饱满程度： 饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；
淀粉粒：
非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.
× × × wxwxcc ccshsh
(1).(CCShSh×ccshsh)F1 (2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1 wxwxshsh (3).(wxwxCC×WxWxcc)F1
长花粉:短花粉 (226+97):(95+1)=323:96 ≈ 3:1
������ ������ 以上结果都受分离规律支配，但不符合独立分配规律。 F2不符合9:3:3:1，则说明F1产生的四种配子不等。
Morgan等（1911)以果蝇为试验材料，通过大量遗传研究，对连锁遗传
现象作出了科学的解释。
不完全连锁
交换与不完全连锁的形成
• 重组合配子的产生是由于：减数分裂前期 I 同源染色体的 非姊妹染色单体间发生了节段互换。(基因论的核心内容)
1. 同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈
线性排列； 2. 染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基 因也随之复制；
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。
2. 重组型配子比例是发生交换的孢母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等， 两种亲本型配子的比例相等。
交换的细胞学证据
两点测验的 3 个测交结果
两点测验：步骤 (2/3)
2. 计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。
两点测验：步骤 (3/3)
3. 根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。
C-Sh: 3.6 Wx-Sh: 20 Wx-C: 22
生物技术教研室
•46
两点测验：局限性
1. 工作量大，需要作三次杂交，三次测交； 2. 不能排除双交换的影响，准确性不够高。当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验
3. 同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体； 4. 发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子(两种亲 本型、两种重组合型/交换型)。 5. 相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和 交换的机会也越大
重组型配子的比例
的排列次序。
• (二)、三点测验(three-point testcross)
– 一次测验就考虑三对基因的差异，从而通过一次测验获得三对基 因间的距离并确定其排列次序。
两点测验：步骤 (1/3)
1. 通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考 察测交子代的类型与比例。 例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：
1338 d 100% 19.2% 6952 pl配子的比例： d 0.192 0.44
2
两种亲本型配子的比例 ：a d 0.44 1 (a d ) 两种重组型配子的比例 ：b c 0.06 2 P L间交换值 b c 0.06 0.06 0.12 12%
的准确性就不够高。
三点测验：步骤
1. 用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交： 2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计。 3. 按各类表现型的个体数，对测交后代进行分组； 4. 进一步确定两种亲本类型和两种双交换类型； 5. 确定三对基因在染色体上的排列顺序。 用两种亲本型配子与两种双交换型配子比较，双交换配子与亲本型配子中 不同的基因位点位于中间。 6. 计算基因间的交换值。 由于双交换实际上在两个区域均发生交换，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。 7. 绘制连锁遗传图。
基因定位与连锁遗传作图
• 基因定位 (gene location/localization) ：确定基因在染色 体上的相对位置和排列次序。 • 根据两个基因位点间的重组值能够确定两个基因间的相对 距离，但并不能确定基因间的排列次序。 • 例：玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒饱满Sh/凹陷sh基 因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值为3.6%。 • 因此，一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置
连锁分析与染色体作图
Part 02
重组值与交换值的概念
• 重组率/重组值：是指重组型配子占总配子的百分率。即：
重组型配子数 重组值(%) 100 ％ 总配子数
亲本型配子+重组型配子
•27
交换值：一般重组值也称交换值。 但是，实际上交换值一般大于重组值，因为有 时非等位基因间的多重交换并不形成重组配子。
交换值具有相对稳定性。
wk.baidu.com 重组值与遗传距离
1. 非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；
2. 两个连锁基因间交换值的变化范围是[0, 50%]，其变化反映
基因间的连锁强度、基因间的相对距离；两基因间的距离越
远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间
的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。 3. 通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗 传距离(genetic distance)。通常以1%的重组率作为一个遗 传距离单位/遗传单位。
48
– Sh位于wx与c之间； – wx-sh: 18.4 sh-c: 3.5 wx-c:21.9。
干扰和符合
1. 理论双交换值 – 连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何一点均 有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换是
否会发生相互影响呢？
– 如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘 法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值)应该是两个
交换值≥重组值
二、 重组值的测定
• 测交后代(Ft)的表现型的种类和比例直接反
(一)、测交法
映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。
• 根据F2资料估计重组值，自交法与侧交法
(二)、自交法
相比较为复杂。
29
侧交法： C-SH 基因间的连锁与交换
30
香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (1)
设F1产生的四种配子PL, Pl*, pL*, pl的比例分别为： a, b, c, d；则有：
生物技术教研室
57
作图函数
• 所有非0次交换的减数分裂都会产生50%的重组型配子。
• 所以决定交换值的关键是：0次交换减数分裂细胞与非0次
交换减数分裂细胞的比值。
• 特定染色体区域发生不同类型交换的频率符合波松分布。
• 波松分布(Poisson's distribution)是一种可以用来描述和分析随机地发生在单位空间或 时间里的稀有事件的概率分布。要观察到这类事件，样本含量n必须很大。在生物、医
及相互关系。
两对基因间的排列次序
根据上述信息可知：
• C-Sh间遗传距离为3.6个遗传单位； • 但不能确定它们在染色体上的排列次序，因而有两种可能的排列方向，如 下图所示：
一、 染色体作图的方法
基因连锁分析的主要方法： • (一)、两点测验(two-point testcross)
– 通过三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离； 每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间
• 控制果蝇眼色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色
体上。即：
– 相引相中，pr+vg+连锁在一条染色体上，而prvg连锁在另一条染 色体，杂种F1一对同源染色体分别具有pr+vg+和prvg。
• 连锁： 若干非等位基因位于同一染色体而发生连系遗传的现象。
• 完全连锁 (complete linkage)： 如果连锁基因的杂种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。 • 拟等位基因(pseudoalleles)：表型效应相似,功能密切相关,在染色体上 的位置又紧密连锁的基因。它们象是等位基因,而实际不是等位基因。 • 不完全连锁 (incomplete linkage)： 指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。
P_ll
(PPll, Ppll) ：
b2+2bd
c2+2cd d2
ppL_ (ppLL, ppLl) ： ppll ：
香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (3)
• 而F2中双隐性个体(ppll)的实际数目是可出直接观测得到的
(本例中为1338)，其比例也可出直接计算得(1338/6952)， 因此有：
性状连系在一起的杂交组合。
如：Pl/pL。
连锁遗传的解释
试验结果是否受分离规律支配？
第一个试验： 紫花:红花 (4831+390):(1338+393)=5221:1731 ≈ 3:1
长花粉:短花粉 (4831+393):(1338+390)=5224:1728 ≈ 3:1
第二个试验： 紫花:红花 (226+95):(97+1)=321:98 ≈ 3:1
假如果蝇有两对基因： 眼色 红眼-显性(pr+) 翅长 长翅-显性(vg+) 白眼-隐性(pr) 残翅(短翅)-隐性(vg)
红眼果蝇
白眼果蝇
短翅
长翅
利用测交法验证连锁遗传现象:
特点：连锁遗传的表现为： 两个亲本型配子数是相等，>50%；
两个重组型配子数相等，<50%。
• 连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色 体上的非等位基因控制，具有连锁关系，在形成配子时倾 向于连在一起传递。
学研究中，服从波松分布的随机变量是常见的。
• i是发生交换的次数，f（i）是某类交换的频率，e为自然对数的低，m 是每个减数分裂细胞该区域发生交换的平均次数。
e m f（i） i！
相引相
相斥相
影响交换值的因素
• 1. 年龄对交换值的影响 – 老龄雌果蝇的重组率明显下降。 • 2. 性别对交换值的影响 – 雄果蝇和雌家蚕的进行减数分裂时很少发生交换。
• 3. 环境条件对交换值的影响
高等植物的干旱条件下重组率会下降，而的温度过高或过 低的情况下，其重组率会增加。 • 4. 基因位于染色体上的部位： 离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。
第4章 连锁遗传分析
教师：李懿
CONTENTS
连锁交换与重组 连锁分析与染色体作图 性染色体与性别决定 性连锁遗传分析 剂量补偿效应
Part 01
连锁交换与重组
遗传的第三定律——连锁定律
贝特生（ BATESON W. ）实验
连锁遗传：原来亲本所具有的两个性状，在F2连系在一起遗传的现象。
相引组：甲乙两个显性性状，连系在一起遗传、而甲乙两个隐性性状连系在 一起的杂交组合。 如：PL/pl。 相斥组：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
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香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (2)
P L(a ) P L(a ) P l(b )* p L(c )* p l(d )
d2
P l(b )*
p L(c )*
p l(d )
• F2的4种表现型(9种基因型)及其理论比例为：
P_L_ (PPLL, PPLl, PpLL, PpLl)： a2+2ab+2ac+2bc+2ad
区域交换频率(交换值)的乘积。
– 例：wxshc三点测验中，wx和c基因间理论双交换值应为： 0.184×0.035=0.64%。
2. 干扰(interference)：
– 测交试验的结果表明： wx和c基因间的实际双交换值为0.09％，低于理论双交换值，这是 由于wx-sh间或sh-c间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交 换的发生，使双交换的频率下降。 – 这种现象称为干扰(interference)，或干涉： 一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使 实际双交换值不等于理论双交换值。 – 为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数的概念。
符合系数 (COEFFICIENT OF COINCIDENCE)
• 符合系数也称为并发系数：用 以衡量两次交换间相互影响的 性质和程度。 • 例如前述中： 符合系数=0.09/0.64=0.14. • 符合系数的性质：
真核生物：[0, 1]—正干扰；
*某些微生物中往往大于1，称为负干扰。
玉米的连锁遗传图
子粒颜色： 有色(C)对无色(c)为显性； 饱满程度： 饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；
淀粉粒：
非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.
× × × wxwxcc ccshsh
(1).(CCShSh×ccshsh)F1 (2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1 wxwxshsh (3).(wxwxCC×WxWxcc)F1
长花粉:短花粉 (226+97):(95+1)=323:96 ≈ 3:1
������ ������ 以上结果都受分离规律支配，但不符合独立分配规律。 F2不符合9:3:3:1，则说明F1产生的四种配子不等。
Morgan等（1911)以果蝇为试验材料，通过大量遗传研究，对连锁遗传
现象作出了科学的解释。
不完全连锁
交换与不完全连锁的形成
• 重组合配子的产生是由于：减数分裂前期 I 同源染色体的 非姊妹染色单体间发生了节段互换。(基因论的核心内容)
1. 同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈
线性排列； 2. 染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基 因也随之复制；
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。
2. 重组型配子比例是发生交换的孢母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等， 两种亲本型配子的比例相等。
交换的细胞学证据
两点测验的 3 个测交结果
两点测验：步骤 (2/3)
2. 计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。
两点测验：步骤 (3/3)
3. 根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。
C-Sh: 3.6 Wx-Sh: 20 Wx-C: 22
生物技术教研室
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两点测验：局限性
1. 工作量大，需要作三次杂交，三次测交； 2. 不能排除双交换的影响，准确性不够高。当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验
3. 同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体； 4. 发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子(两种亲 本型、两种重组合型/交换型)。 5. 相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和 交换的机会也越大
重组型配子的比例
的排列次序。
• (二)、三点测验(three-point testcross)
– 一次测验就考虑三对基因的差异，从而通过一次测验获得三对基 因间的距离并确定其排列次序。
两点测验：步骤 (1/3)
1. 通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考 察测交子代的类型与比例。 例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：
1338 d 100% 19.2% 6952 pl配子的比例： d 0.192 0.44
2
两种亲本型配子的比例 ：a d 0.44 1 (a d ) 两种重组型配子的比例 ：b c 0.06 2 P L间交换值 b c 0.06 0.06 0.12 12%
的准确性就不够高。
三点测验：步骤
1. 用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交： 2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计。 3. 按各类表现型的个体数，对测交后代进行分组； 4. 进一步确定两种亲本类型和两种双交换类型； 5. 确定三对基因在染色体上的排列顺序。 用两种亲本型配子与两种双交换型配子比较，双交换配子与亲本型配子中 不同的基因位点位于中间。 6. 计算基因间的交换值。 由于双交换实际上在两个区域均发生交换，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。 7. 绘制连锁遗传图。
基因定位与连锁遗传作图
• 基因定位 (gene location/localization) ：确定基因在染色 体上的相对位置和排列次序。 • 根据两个基因位点间的重组值能够确定两个基因间的相对 距离，但并不能确定基因间的排列次序。 • 例：玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒饱满Sh/凹陷sh基 因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值为3.6%。 • 因此，一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置
连锁分析与染色体作图
Part 02
重组值与交换值的概念
• 重组率/重组值：是指重组型配子占总配子的百分率。即：
重组型配子数 重组值(%) 100 ％ 总配子数
亲本型配子+重组型配子
•27
交换值：一般重组值也称交换值。 但是，实际上交换值一般大于重组值，因为有 时非等位基因间的多重交换并不形成重组配子。
交换值具有相对稳定性。
wk.baidu.com 重组值与遗传距离
1. 非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；
2. 两个连锁基因间交换值的变化范围是[0, 50%]，其变化反映
基因间的连锁强度、基因间的相对距离；两基因间的距离越
远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间
的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。 3. 通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗 传距离(genetic distance)。通常以1%的重组率作为一个遗 传距离单位/遗传单位。
48
– Sh位于wx与c之间； – wx-sh: 18.4 sh-c: 3.5 wx-c:21.9。
干扰和符合
1. 理论双交换值 – 连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何一点均 有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换是
否会发生相互影响呢？
– 如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘 法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值)应该是两个
交换值≥重组值
二、 重组值的测定
• 测交后代(Ft)的表现型的种类和比例直接反
(一)、测交法
映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。
• 根据F2资料估计重组值，自交法与侧交法
(二)、自交法
相比较为复杂。
29
侧交法： C-SH 基因间的连锁与交换
30
香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (1)
设F1产生的四种配子PL, Pl*, pL*, pl的比例分别为： a, b, c, d；则有：
生物技术教研室
57
作图函数
• 所有非0次交换的减数分裂都会产生50%的重组型配子。
• 所以决定交换值的关键是：0次交换减数分裂细胞与非0次
交换减数分裂细胞的比值。
• 特定染色体区域发生不同类型交换的频率符合波松分布。
• 波松分布(Poisson's distribution)是一种可以用来描述和分析随机地发生在单位空间或 时间里的稀有事件的概率分布。要观察到这类事件，样本含量n必须很大。在生物、医
及相互关系。
两对基因间的排列次序
根据上述信息可知：
• C-Sh间遗传距离为3.6个遗传单位； • 但不能确定它们在染色体上的排列次序，因而有两种可能的排列方向，如 下图所示：
一、 染色体作图的方法
基因连锁分析的主要方法： • (一)、两点测验(two-point testcross)
– 通过三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离； 每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间
• 控制果蝇眼色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色
体上。即：
– 相引相中，pr+vg+连锁在一条染色体上，而prvg连锁在另一条染 色体，杂种F1一对同源染色体分别具有pr+vg+和prvg。
• 连锁： 若干非等位基因位于同一染色体而发生连系遗传的现象。
• 完全连锁 (complete linkage)： 如果连锁基因的杂种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。 • 拟等位基因(pseudoalleles)：表型效应相似,功能密切相关,在染色体上 的位置又紧密连锁的基因。它们象是等位基因,而实际不是等位基因。 • 不完全连锁 (incomplete linkage)： 指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。
P_ll
(PPll, Ppll) ：
b2+2bd
c2+2cd d2
ppL_ (ppLL, ppLl) ： ppll ：
香豌豆 P-L 基因间交换值测定 (3)
• 而F2中双隐性个体(ppll)的实际数目是可出直接观测得到的
(本例中为1338)，其比例也可出直接计算得(1338/6952)， 因此有：
性状连系在一起的杂交组合。
如：Pl/pL。
连锁遗传的解释
试验结果是否受分离规律支配？
第一个试验： 紫花:红花 (4831+390):(1338+393)=5221:1731 ≈ 3:1
长花粉:短花粉 (4831+393):(1338+390)=5224:1728 ≈ 3:1
第二个试验： 紫花:红花 (226+95):(97+1)=321:98 ≈ 3:1
假如果蝇有两对基因： 眼色 红眼-显性(pr+) 翅长 长翅-显性(vg+) 白眼-隐性(pr) 残翅(短翅)-隐性(vg)
红眼果蝇
白眼果蝇
短翅
长翅
利用测交法验证连锁遗传现象:
特点：连锁遗传的表现为： 两个亲本型配子数是相等，>50%；
两个重组型配子数相等，<50%。
• 连锁遗传规律：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色 体上的非等位基因控制，具有连锁关系，在形成配子时倾 向于连在一起传递。
学研究中，服从波松分布的随机变量是常见的。
• i是发生交换的次数，f（i）是某类交换的频率，e为自然对数的低，m 是每个减数分裂细胞该区域发生交换的平均次数。
e m f（i） i！
相引相
相斥相
影响交换值的因素
• 1. 年龄对交换值的影响 – 老龄雌果蝇的重组率明显下降。 • 2. 性别对交换值的影响 – 雄果蝇和雌家蚕的进行减数分裂时很少发生交换。
• 3. 环境条件对交换值的影响
高等植物的干旱条件下重组率会下降，而的温度过高或过 低的情况下，其重组率会增加。 • 4. 基因位于染色体上的部位： 离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。
第4章 连锁遗传分析
教师：李懿
CONTENTS
连锁交换与重组 连锁分析与染色体作图 性染色体与性别决定 性连锁遗传分析 剂量补偿效应
Part 01
连锁交换与重组
遗传的第三定律——连锁定律
贝特生（ BATESON W. ）实验
连锁遗传：原来亲本所具有的两个性状，在F2连系在一起遗传的现象。
相引组：甲乙两个显性性状，连系在一起遗传、而甲乙两个隐性性状连系在 一起的杂交组合。 如：PL/pl。 相斥组：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