第六章基因定位与遗传连锁图02选编课件.ppt

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1、1,三、基因定位与连锁遗传图Gene Location&Linkage Map,(基因定位的含义与层次)（一）、连锁分析的方法（二）、干扰和符合（三）、连锁遗传图,2,基因定位(gene location/localization),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交换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及相

2、互关系。,3,两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：,4,基因定位的层次,广义的基因定位有三个层次：染色体定位(单体、缺体、三体定位法)；染色体臂定位(端体分析法)；连锁分析(linkage analysis)。,5,（一）、连锁分析的方法,基因连锁分析的主要方法：1、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的排列次序。,2、三点测验(three-point t

3、estcross)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。,6,两点测验：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：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.1.(CCShShccshsh)F1ccshsh2.(wxwxShShWxWxshsh)F1wxwxshsh3.(WxWxCCwxwxcc)F1wxwxcc,7,两点测验的3个测交结果,8,两点测验：步骤(2/3)

4、,（2）.计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。,9,两点测验：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:3.6Wx-Sh:20Wx-C:22,10,两点测验：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，两点测验的准确性就不够高。,11,三点测验：步骤(1/7-2/7),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。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 饱满、糯性、无

5、色shsh+wxwx cc,在不完全连锁的情况下测交后代有多少种表现型？,F1及测交:饱满、非糯性、有色凹陷、糯性、无色+sh+wx+c shsh wxwx cc 2.考察测交后代的表现型、进行分类统计。,12,3.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；,三点测验：步骤(3/7-4/7),13,三点测验：步骤(5/7),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。如：+wx c与sh wx c相比只有sh位点不同，因此可以断定sh位点位于wx和c之间；同理，sh+与

6、+相比也只有sh位点不同，也表明sh位点位于wx和c之间。,14,基因间排列顺序确定,15,三点测验：步骤(6/7),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。,16,三点测验：步骤(7/7),7.绘制连锁遗传图。Sh位于wx与c之间；wx-sh:18.4sh-c:3.5wx-c:21.9。,*两个思考问题：1.三点测验考虑到了wx与c之间的双交换值，应该比两点测验得到的遗传距离更大。但事实上变小了，为什么？2.各种方法在各次试验中测定的交换值-遗传距离都不相同，到底哪一个最能反映基因间的遗传

7、距离？如何选择？,17,（二）、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：0.1840.035=0.64%。,18,二、干扰和符合,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

8、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。,19,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。,20,（三）、连锁遗传图(linkage map),连锁遗传图(li

9、nkage map)，遗传图谱(genetic map)。遗传作图(mapping).连锁群(linkage group)；连锁群的数目.遗传作图的过程与说明。连锁遗传图绘制的基本过程；大于50个遗传单位的遗传距离说明什么？要求能够读懂连锁遗传图的信息。,21,玉米的连锁遗传图,22,23,果蝇的4个连锁群,24,基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度,25,第二节 真菌类的连锁与交换Section 6.2 Linkage&Crossing-over in Fungus,一、链孢霉的特点二、四分子分析与着丝点作图三、链孢霉的连锁与交换,26,一、链孢霉的特点,链孢霉(真菌类)的特点：易于繁殖

10、、培养、管理；单倍体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它进行有性生殖，染色体的结构和功能类似于高等动植物,链孢霉减数分裂特点：每次减数分裂结果(四个分生孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直线排列顺序四分子，顺序八分子，具有严格的顺序。,27,28,二、四分子分析与着丝点作图,四分子分析(tetrad analysis)：指根据一个子囊中四个按严格顺序直线排列的四分子(或其有丝分裂产物子囊孢子)表现进行的遗传分析，也称为直列四分子分析。,*非直列四分子分析：四分子没有严格排列顺序，如酵母菌。,29,二、四分子分析与着丝点作图

11、,着丝点作图(centromere mapping)：如果减数分裂过程中，基因位点与着丝点间不发生非姊妹染色单体间交换，一对等位基因分离产生的两种类型的孢子将分别排列在子囊的两端；,如果发生交换将产生不同的排列方式。可根据子囊中孢子排列方式判断该次减数分裂是否发生交换，并计算交换值；,该交换值为基因与着丝点间的交换值，因此可估计基因位点与着丝点间遗传距离，并进行连锁作图，称着丝点作图。,30,三、链孢霉的连锁与交换,链孢霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：野生型能够合成赖氨酸，记为lys+，能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；突变型不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型

12、，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。,用不同接合型的lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例，事实也是如此。,在对子囊进行镜检时发现子囊中lys+和lys-有六种排列方式，即我们教材p180所示的六种排列方式。,31,着丝粒作图,32,六种子囊孢子排列方式,33,第一次分裂分离与第二次分裂分离,(1-2)两种排列方式：野生型lys+和突变型lys-在 AI 彼此分离，称第一次分裂分离(first division segregation)。,(3-6)四种排列方式：第一分裂产物中野生型与突变型未发生分离，野生型和突变型 AII 发生

13、分离，称第二次分裂分离(second division segregation)。,着丝粒和lys基因位点间不发生非姊妹染色单体交换，因此这两种子囊类型就是非交换型子囊。,着丝粒与基因位点间发生非姊妹染色单体交换，因此这四种子囊均为交换型子囊。,34,35,36,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。,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，交换值的计算公式为：,37,第三节人类连锁分析和细胞学图,38,（一）家系分析与基因定位,1、有时得到合适的家

14、系，也可简单地计算重组率。如一方亲体是双杂合体，而且连锁相（linkage phase）知道，另一方亲体为双隐性。这样的婚配相当于测交试验。如 甲膑综合症（指甲和膑骨畸形或缺如）和ABO血型的连锁分析,39,人类连锁分析和细胞学图,40,41,2、把某一性状的遗传与某一染色体畸变联系起来，把基因定位在某一染色体的某一区域，作成细胞学图（cytological map）。例如,某一家系中，红细胞酸性磷酸酯酶1（acid phosphatase 1）活性的缺乏与2号染色体缺臂远端的微小缺失相关联。,42,43,(二)体细胞遗传学与细胞学图的制作,1、体细胞杂交：促融因子：（1）仙台病毒：（2）聚乙

15、二醇（PEG）小鼠细胞为营养缺陷型，要使这种细胞能够生长，非得在培养基上添加某种营养物不可。这种营养缺陷可由人体染色体上的有关基因的作用来弥补。所以培养基上不添加著某种营养物质杂种细胞也可保持下去。,44,体细胞遗传学与细胞学图的制作,45,2、人类染色体鉴别：应用荧光染色法和其他特殊的染色技术，可使染色体纵长上呈现各种不同的分带（bands）。可用于人类染色体识别,46,3、基因定位,（1）定位测定：利用营养缺陷型或某些抗性的标记基因，在一系列独立获得的杂种中，保留带有相应野生型标记基因的染色体，将基因定位在特定的染色体上。,47,（2）同线测定：利用人体染色体和标记基因的蛋白质产物是否同时

16、存在于杂种细胞来定位基因。如果两个基因产物和某一条染色体有平行关系，表明它们具有同线性而应是在同一染色体上。（克隆分布板定位法）,48,49,(三)DNA介导的基因定位,前述的定位方法只能用于那些在杂种细胞中得以表达的基因，因此也是根据一些表现型检测的。但是有许多不是处在这种情况下的基因。如编码血红蛋白的基因，则就难于定位了。核酸探针方法有助于把这类基因定位在杂种细胞的染色体上。,50,1、克隆基因定位法 采用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA酶切序列进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。,51,2、原位杂交法 以标记的探针（同位素、生物素或荧光染料）的探针直接同中

17、期染色体进行原位杂交。F.Ruddle等把来自人类珠蛋白基因的克隆DNA制备出一种放射标记探针。并应用到含有人体不同染色体组合的体细胞杂种上，发现只有携带人体第11号染色体的细胞株系才能与之杂交，于是就把这个基因定位于11号染色体上。,52,53,54,55,本章要点,连锁遗传规律的内容及连锁与交换的遗传机制；交换值的测定、计算方法(测交法与自交法)；基因间距离、交换值、遗传距离及连锁强度的关系；熟悉(两点测验、三点测验)连锁分析步骤与计算方法；连锁遗传图的基本信息；四分子分析与着丝点作图的基本原理；,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,