第四章连锁与交换定律2
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第四节 粗糙链孢霉的遗传分析
1. 粗糙链孢酶的生活史与四分子分析 1） 粗糙链孢霉的生活史 红色面包霉的特点
易于繁殖、培养、管理；
可直接观察基因表现，无需测交； 可获得、分析单次减数分裂的结果等。
2017/2/25
2017/2/25
红色面包霉减数分裂特点：
2017/2/25
2）四分子分析
根据RF值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式：
MⅡ×1/2
nic
5.05 9.3
ade
nic
5.05 9.3
ade
2017/2/25
第三，来自百度文库们在同一条染色体臂上，重组百分率只有4.25%。
2017/2/25
如果nic和ade连锁，其重组百分率用重组孢子数／ 总孢子数100的公式来计算。有208个重组孢子对， 重组百分率为：
四分子分析(tetrad analysis)：
粗糙链孢酶减数分裂的4个产物保留在一起， 称四分子，对四分子表现进行的遗传分析， 称为四分子分析。
2017/2/25
四分子分析的优越性：
1、可把着丝粒看作一个座位 2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。 3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变 的研究。 4、证明双交换可以包括4线中的两线、3线或4线。
2017/2/25
2017/2/25
用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的 不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得
一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失
杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定 位。 利用此原理将编码红细胞酸性磷酸酶的基因成功 地内到2号染色体短臂。
2017/2/25
2017/2/25
原位杂交的特点： 杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不 是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上 DNA原位变性，再与放射性或非放射性物质标记 的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染 色体上特异DNA或RNA顺序，用放射性颗粒在某条 染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确 定探针的位置，从而准确地进行基因定位。
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
判断nic和ade是独立分配还是连锁： 若独立分配，则PD：NPD=1或≈1 若连锁，则PD：NPD ﹥ 1 实际上： PD：NPD﹥﹥1，所以两基因连锁。
2017/2/25
子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
2017/2/25
原位杂交的步骤
制备中期染色体
DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交（在载玻片上）
洗膜
检测 放射性标记：放射自显影 非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合 结合染色体形态进行基因定位
记录杂交信号
2017/2/25
荧光原位杂交（florescence in situ hybridization， FISH） 用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针DNA（Nick translation 标记法），变性成单链后与变性后的染 色体或细胞核靶 DNA 杂交。在荧光显微镜下观察并记 录结果。 FISH 优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区 域定位。 缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
4. 原位杂交法
原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方 法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛 素基因用此方法定位于11p15。 原理：碱基的互补配对，同源的DNA-DNA双链或DNA-RNA双 链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物 质标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA作探针，可检测 细胞基因组中的同源部分。
2017/2/25
对象： 人的细胞 鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠 杂种细胞的特点： 在繁殖传代过程中，人的染色体优先丢失， 以至最后只剩几条或一条人的染色体，而啮齿类 的染色体被保留下来。
2017/2/25
原理： 细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融 合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这 就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种 只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。 这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要 求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是 HAT选择系统。
A a G g A a
或
g
G
儿 子
A G
Y
a g
Y
A
Y
a G 色盲
Y
g
蚕豆病
正常
2017/2/25
色盲、蚕豆病
外祖父
A
G 正常 A Y g 蚕豆病 a Y 色盲
2017/2/25
母亲
A a
G g A Y a g a G
儿子
Y A g A Y a G a g 色盲蚕豆病 A Y Y
Y
G
正常 色盲蚕豆病
2017/2/25
2017/2/25
2. 粗糙链孢酶的着丝粒作图 1）第一次分裂分离 在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分 裂，称第一次分裂分离（first-division segregation) 或叫M1模式分离。
2017/2/25
2017/2/25
2）第二次分裂分离 在非姐妹染色单体间发生着丝粒和基因间交换的减数分裂， 若发生了交换，称第二次分裂分离（second-division segregation)或称M2模式分离。
2017/2/25
1) 2) 3) 4) 5)
人鼠细胞融合培养 杂种细胞筛选 各种杂种细胞系 生化分析和细胞学观察 观察,比较分析、定位
2017/2/25
克隆分布法基因定位
保留的人体染色体号数 1 杂种 细胞 克隆 A B C + + + 2 + + 3 + + 4 + 5 + + 6 + 7 + 8 -
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括①和② 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括②和⑥。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括③、④和⑦
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括①和② 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括②和⑥。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括③、④和⑦
2017/2/25
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2017/2/25
2017/2/25
第五节 人类染色体作图
1. 体细胞杂交法 体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细胞。 细胞杂交（cell fusion）：将来源不同的两种细 胞融合成一个新的细胞。 杂种细胞（hybrid cell）：通过细胞杂交产生的 融合细胞。
3. 粗糙链孢酶的连锁作图
1)杂交后代子囊类型及来源 粗糙链孢酶有两个突变型：
烟酸依赖型(nic)----需在培养基中添加烟酸才能生长 腺嘌呤依赖型(ade)---需在培养基中添加腺嘌呤才能生长
nic+ × +ade,必有6 ×6=36种不同的子囊型，但若 把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一 类，可归纳为7种基本子囊型
2017/2/25
着丝点距离与着丝点作图
每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一 次交换，其中半数孢子是重组型(重组型配子)。 因此，交换值（重组率RF）的计算公式为：
(3+4+5+3) ×1/2 RF 0-lys= 100 即着丝粒与 lys 间的距离为7.5cM。
2017/2/25
× 100%=7.5%
2017/2/25
子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
2017/2/25
2. 家系分析法：通过分析、统计家系中有关性状的连
锁情况和重组率进行基因定位的方法。 只出现在男性 基因定位在Y染色体上 X连锁基因的定位 根据伴性遗传特点 外祖父法
2017/2/25
前提条件：两个连锁基因位于X染色体上的；
母亲是两对基因的杂合体 如：红绿色盲基因a； 蚕豆病(G6PD-)基因：g 母 亲
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子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
未交换型
交换型
2017/2/25
六种子囊孢子排列方式
2017/2/25
六种子囊孢子排列方式
2017/2/25
非交换型、交换型子囊的形成
2017/2/25
着丝点距离与着丝点作图
将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着
丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，
称为着丝点距离。
2017/2/25
蚕豆病 色盲 Y Y
A a
g G
A g
Y
Y
G
正常 a Y
蚕豆病 色盲 a A a Y A Y
G
G g
G
色盲
g
蚕豆病
g
G
色盲蚕豆病 正常
3. 区域定位法
把体细胞杂交法与染色体结构变异结合起来，确 定某一基因在染色体上的位置 利用在具有某一特定染色体片断缺失或重复的病 人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基 因的区域定位。 如：先天愚型患者的超氧化物歧化酶1基因的活 性是正常人的1.5倍，将编码此酶的基因定位在 21 号染色体上。
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2）连锁作图 1/2×(5+90+1+5) RF（0-nic)= ×100% MⅠ+MⅡ ×100%= 1000 =5.05%; 图距=5.05cM
MⅡ×1/2 1/2×(90+90+1+5) RF（0-ade)= ×100% MⅠ+MⅡ ×100%= 1000 =9.3%; 图距=9.3cM
2017/2/25
2017/2/25
3）作图分析
着丝粒作图：通过计算某一基因与着丝粒之间的图距来进
行作图称为着丝粒作图
链孢霉营养型： 野生型——能在基本培养基上正常生长，成熟子囊孢子 呈黑色； 突变型——不能合成某些物质，如赖氨酸缺陷型，记为
lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟， 呈灰色。
2017/2/25
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粗糙链孢霉lys+×lys-杂交子代子囊类型 (1) 子 囊 类 型 子囊型 分裂类 型 + + 41 M1 (2) + + 44 M1 (3) + + 3 M2 (4) + + 4 M2 (5) + + 5 M2 (6) + + 3 M2
1 1 NPD T (1 1) (90 5 5) 2 2 nic ade 5.2% 总子囊数 1000
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因此连锁顺序应该是：
5.05nic5.2ade 10.25
注意： 9.30 - 5.05 = 4.25 5.2 。这种差异我们 在三点测验时也曾看到，这是因为某些二价体中存 在一次以上重组的缘故（双交换）。 染色单体干扰
1. 粗糙链孢酶的生活史与四分子分析 1） 粗糙链孢霉的生活史 红色面包霉的特点
易于繁殖、培养、管理；
可直接观察基因表现，无需测交； 可获得、分析单次减数分裂的结果等。
2017/2/25
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红色面包霉减数分裂特点：
2017/2/25
2）四分子分析
根据RF值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式：
MⅡ×1/2
nic
5.05 9.3
ade
nic
5.05 9.3
ade
2017/2/25
第三，来自百度文库们在同一条染色体臂上，重组百分率只有4.25%。
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如果nic和ade连锁，其重组百分率用重组孢子数／ 总孢子数100的公式来计算。有208个重组孢子对， 重组百分率为：
四分子分析(tetrad analysis)：
粗糙链孢酶减数分裂的4个产物保留在一起， 称四分子，对四分子表现进行的遗传分析， 称为四分子分析。
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四分子分析的优越性：
1、可把着丝粒看作一个座位 2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。 3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变 的研究。 4、证明双交换可以包括4线中的两线、3线或4线。
2017/2/25
2017/2/25
用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的 不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得
一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失
杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定 位。 利用此原理将编码红细胞酸性磷酸酶的基因成功 地内到2号染色体短臂。
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原位杂交的特点： 杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不 是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上 DNA原位变性，再与放射性或非放射性物质标记 的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染 色体上特异DNA或RNA顺序，用放射性颗粒在某条 染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确 定探针的位置，从而准确地进行基因定位。
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
判断nic和ade是独立分配还是连锁： 若独立分配，则PD：NPD=1或≈1 若连锁，则PD：NPD ﹥ 1 实际上： PD：NPD﹥﹥1，所以两基因连锁。
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子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
2017/2/25
原位杂交的步骤
制备中期染色体
DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交（在载玻片上）
洗膜
检测 放射性标记：放射自显影 非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合 结合染色体形态进行基因定位
记录杂交信号
2017/2/25
荧光原位杂交（florescence in situ hybridization， FISH） 用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针DNA（Nick translation 标记法），变性成单链后与变性后的染 色体或细胞核靶 DNA 杂交。在荧光显微镜下观察并记 录结果。 FISH 优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区 域定位。 缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
4. 原位杂交法
原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方 法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛 素基因用此方法定位于11p15。 原理：碱基的互补配对，同源的DNA-DNA双链或DNA-RNA双 链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物 质标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA作探针，可检测 细胞基因组中的同源部分。
2017/2/25
对象： 人的细胞 鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠 杂种细胞的特点： 在繁殖传代过程中，人的染色体优先丢失， 以至最后只剩几条或一条人的染色体，而啮齿类 的染色体被保留下来。
2017/2/25
原理： 细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融 合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这 就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种 只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。 这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要 求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是 HAT选择系统。
A a G g A a
或
g
G
儿 子
A G
Y
a g
Y
A
Y
a G 色盲
Y
g
蚕豆病
正常
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色盲、蚕豆病
外祖父
A
G 正常 A Y g 蚕豆病 a Y 色盲
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母亲
A a
G g A Y a g a G
儿子
Y A g A Y a G a g 色盲蚕豆病 A Y Y
Y
G
正常 色盲蚕豆病
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2. 粗糙链孢酶的着丝粒作图 1）第一次分裂分离 在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分 裂，称第一次分裂分离（first-division segregation) 或叫M1模式分离。
2017/2/25
2017/2/25
2）第二次分裂分离 在非姐妹染色单体间发生着丝粒和基因间交换的减数分裂， 若发生了交换，称第二次分裂分离（second-division segregation)或称M2模式分离。
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1) 2) 3) 4) 5)
人鼠细胞融合培养 杂种细胞筛选 各种杂种细胞系 生化分析和细胞学观察 观察,比较分析、定位
2017/2/25
克隆分布法基因定位
保留的人体染色体号数 1 杂种 细胞 克隆 A B C + + + 2 + + 3 + + 4 + 5 + + 6 + 7 + 8 -
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括①和② 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括②和⑥。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括③、④和⑦
分离模 式
MⅠ MⅠ
子囊类 别
子囊数
PD
808
NPD
1
T
90
T
5
PD
90
NPD
1
T
5
1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括①和② 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括②和⑥。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括③、④和⑦
2017/2/25
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第五节 人类染色体作图
1. 体细胞杂交法 体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细胞。 细胞杂交（cell fusion）：将来源不同的两种细 胞融合成一个新的细胞。 杂种细胞（hybrid cell）：通过细胞杂交产生的 融合细胞。
3. 粗糙链孢酶的连锁作图
1)杂交后代子囊类型及来源 粗糙链孢酶有两个突变型：
烟酸依赖型(nic)----需在培养基中添加烟酸才能生长 腺嘌呤依赖型(ade)---需在培养基中添加腺嘌呤才能生长
nic+ × +ade,必有6 ×6=36种不同的子囊型，但若 把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一 类，可归纳为7种基本子囊型
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着丝点距离与着丝点作图
每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一 次交换，其中半数孢子是重组型(重组型配子)。 因此，交换值（重组率RF）的计算公式为：
(3+4+5+3) ×1/2 RF 0-lys= 100 即着丝粒与 lys 间的距离为7.5cM。
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× 100%=7.5%
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子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
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2. 家系分析法：通过分析、统计家系中有关性状的连
锁情况和重组率进行基因定位的方法。 只出现在男性 基因定位在Y染色体上 X连锁基因的定位 根据伴性遗传特点 外祖父法
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前提条件：两个连锁基因位于X染色体上的；
母亲是两对基因的杂合体 如：红绿色盲基因a； 蚕豆病(G6PD-)基因：g 母 亲
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子囊型
四分子 基因型
①
+ ad + ad nic + nic + MⅠMⅠ
②
+ + nic nic + + ad ad
③
+ + + ad nic + nic ad MⅠMⅡ
④
⑤
⑥
⑦
+ + nic ad + ad nic + MⅡMⅡ
+ ad + ad + + nic ad nic + nic ad + + + ad + + nic + nic + nic ad MⅡMⅠ MⅡMⅡ MⅡMⅡ
未交换型
交换型
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六种子囊孢子排列方式
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六种子囊孢子排列方式
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非交换型、交换型子囊的形成
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着丝点距离与着丝点作图
将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着
丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，
称为着丝点距离。
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蚕豆病 色盲 Y Y
A a
g G
A g
Y
Y
G
正常 a Y
蚕豆病 色盲 a A a Y A Y
G
G g
G
色盲
g
蚕豆病
g
G
色盲蚕豆病 正常
3. 区域定位法
把体细胞杂交法与染色体结构变异结合起来，确 定某一基因在染色体上的位置 利用在具有某一特定染色体片断缺失或重复的病 人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基 因的区域定位。 如：先天愚型患者的超氧化物歧化酶1基因的活 性是正常人的1.5倍，将编码此酶的基因定位在 21 号染色体上。
2017/2/25
2）连锁作图 1/2×(5+90+1+5) RF（0-nic)= ×100% MⅠ+MⅡ ×100%= 1000 =5.05%; 图距=5.05cM
MⅡ×1/2 1/2×(90+90+1+5) RF（0-ade)= ×100% MⅠ+MⅡ ×100%= 1000 =9.3%; 图距=9.3cM
2017/2/25
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3）作图分析
着丝粒作图：通过计算某一基因与着丝粒之间的图距来进
行作图称为着丝粒作图
链孢霉营养型： 野生型——能在基本培养基上正常生长，成熟子囊孢子 呈黑色； 突变型——不能合成某些物质，如赖氨酸缺陷型，记为
lys-，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟， 呈灰色。
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粗糙链孢霉lys+×lys-杂交子代子囊类型 (1) 子 囊 类 型 子囊型 分裂类 型 + + 41 M1 (2) + + 44 M1 (3) + + 3 M2 (4) + + 4 M2 (5) + + 5 M2 (6) + + 3 M2
1 1 NPD T (1 1) (90 5 5) 2 2 nic ade 5.2% 总子囊数 1000
2017/2/25
因此连锁顺序应该是：
5.05nic5.2ade 10.25
注意： 9.30 - 5.05 = 4.25 5.2 。这种差异我们 在三点测验时也曾看到，这是因为某些二价体中存 在一次以上重组的缘故（双交换）。 染色单体干扰