普通遗传学-教材电子版课件.ppt
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1、单林娜 制作,1,第4章 连锁遗传,单林娜 制作,2,4.1 连锁遗传规律4.2 连锁遗传的细胞学基础4.3 交换和重组率4.4 基因定位和染色体作图4.5 连锁遗传规律的应用,第4章 连锁遗传,To P93,4.1 连锁遗传规律,4.1.1 性状连锁遗传的发现 1905 贝特森(Bateson,W.)庞尼特(Punnet,R.C)香豌豆(Lathyrus doratus)相引(coupling)相斥(repulsion),香豌豆杂交实验(组合1),(紫花、长粒花粉),(红花、圆粒花粉),香豌豆杂交实验(组合2),单林娜 制作,6,香豌豆杂交实验,对于这一有趣的现象,庞尼特提出了新的假设,认为
2、似乎两对基因在杂交子代中的组合并不是随机的,而是原来属于同一亲本的两个基因更倾向于出现同一配子中,叫做相引(coupling),原来属于不同亲本的两个基因(P和l,p和 L)之间在形成配子时相互排斥,称为相斥(repulsion)。这个假说的缺陷是什么?是不能解释为什么孟德尔研究的两对性状都是自由组合的。,单林娜 制作,7,Batson等:相引组(coupling phase)前一种亲本组合 相斥组(repulsion phase)后一种亲本组合,单林娜 制作,8,4.1.2 连锁法则的建立,1910 摩尔根(Morgan,T.H.)布里吉斯(Bridges,C.B.)建立连锁法则(law o
3、f linkage)果蝇杂交实验 红眼和紫眼(purple,Pr)长翅和残翅(vestigial,Vg)染色体内重组(intrachromosomal recombination)染色体间重组(interchromosomal recombination),单林娜 制作,9,P 红长 紫残(Pr+Pr+Vg+Vg+)(PrPrVgVg)F1 红长 紫残(测交)(Pr+Pr Vg+Vg)(PrPrVgVg)F2 红长 紫残 红残 紫长(Pr+Vg+)(PrVg)(Pr+Vg)(PrVg+)1339 1195 151 154,果蝇杂交实验(相引组),单林娜 制作,10,P 红残 紫长 F1 红长
4、紫残(测交)F2 红长 紫残 红残 紫长(Pr+Vg+)(PrVg)(Pr+Vg)(PrVg+)157 146 965 1067,果蝇杂交实验(相斥组),单林娜 制作,11,1910年摩尔根提出连锁遗传的假设,主要有三个论点:相引是两个基因位于同一条染色体上,相斥则反之;同源染色体在减数分裂时发生交换(crossing-over)重组;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,1911,34.384)。连锁和交换的重组称为染色体内重组(intrachromo-somal recombination),因染色体自由组合而产生的重组称为染色体间重组(interchromo
5、-somal recombination)。,摩尔根提出连锁定律,单林娜 制作,12,P pr vg+pr+vg pr vg+pr+vg 配子 pr vg+pr+vgF1 pr vg+pr+vg,图5-1 同一条染色体上基因的遗传,单林娜 制作,13,Pr Vg Pr Vg Pr Vg Pr Vg Pr Vg+Pr Vg+Pr+Vg+Pr+Vg Pr+Vg Pr+Vg+Pr+Vg+Pr+Vg+,图42 在减数分裂中染色体交换,单林娜 制作,14,4.2.1 玉米实验 4.2.2 果蝇实验,4.2 连锁遗传的细胞学基础,单林娜 制作,15,在同一染色体上连锁的基因,为什么会在其测交后代中出现一定
6、频率的重组?即:形成新组合的机制是什么?早在1909年,Janssens就提出了交叉型假说(chiasmatype hypothesis);他描述了蝾螈Salamander减数分裂前期I染色体的交叉(细胞学上可观察到的同源染色体间的相互交换),Janssens认为(但没有证明)交叉可能是父本和母本同源染色体的物理交换位点。,单林娜 制作,16,交叉(chiasma)现象:,Chiasma is a site at which two homologous chromosomes appear to have exchanged material during meiosis.Crossing-
7、over describes the reciprocal exchange of material between chromosomes that occurs during meiosis and is responsible for genetic recombination.,单林娜 制作,17,摩尔根也假设杂交F2表型的产生与减数分裂期交叉形成(Chiasmaformation)的联系,Morgan和E.cattell(1912年)用crossing-over(交换)这一术语来描述由于染色体相互交换的过程产生连锁基因间的重组合。摩尔根假设:相同染色体上的两个基因出现不完全连锁是由于
8、减数分裂期交叉使它们彼此物理上的分开(也没有证明)。,单林娜 制作,18,1931:cytological chiasmata correlate with genetic recombination(将细胞学上的交叉现象与遗传重组联系起来),Barbara McClintock(1902-1992)1983 Nobel Prize in Physiology or Medicine,Curt Stern,Harriet Crieghton and Barbara McClintock(maize);Curt Stern(flies),McClintock(left),单林娜 制作,19,4.
9、2.1 玉米实验,1931年,麦克林托克(McClintock,B)克莱顿(Creighton,B)No.9 染色体 C:色素基因 Wx:糯质基因 或 蜡质基因 knob:节结,纽结,单林娜 制作,20,knob,C wx 8 c wx c Wx c wx 产生配子 产生配子 C wx 8 c wx c Wx C Wx 测交 c wx 8 C wx 8 c Wx C Wx c wx 8 c wx c wx c wx c wx 亲组合 重组合,通过杂交后比较亲本型后代和遗传重组后代的染色体,发现亲本型的后代都保持了亲本的染色体排列,而重组型后代的染色体也发生了重组,单林娜 制作,22,4.2.2
10、 果蝇实验,斯特恩(Stern,C.)X染色体上有两个突变基因:car(Carnation)粉红眼 隐性基因 B(Bareye)棒状眼 显性基因,C bc B,C b c b 红色棒眼 c B Y 粉红圆眼精子 c b Y c b 粉红 Y 粉红亲组合 c B 棒眼 c B 棒眼卵 子 c b 红色 Y 红色 C b 圆眼 C b 圆眼 c b 粉红 Y 粉红重组合 c b 圆眼 c b 圆眼卵子 c b 红色 Y 红色 C B 棒眼 C B 棒眼,单林娜 制作,24,单林娜 制作,25,连锁定律的基本内容,遗传的第三定律连锁定律(law of linkage),是指位于同一染色体上的基因联合
11、在一起伴同遗传的频率大于重新组合的频率;重组体或重组子(recombinant)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。,单林娜 制作,26,自由组合与连锁的差别:,单林娜 制作,27,4.3 交换和重组率,4.3.1 概念4.3.2 重组率的测定,单林娜 制作,28,4.3.1 概念,交换率(crossing-over Fraction或crossing-over frequency)是指在所有配子中,两基因间发生交换的平均次数与总配子数的比率。交换发生在减数分裂过程中,无法直接测定,只有通过基因之间的重组来估计交换发生的频率。重组率(Recombinatio
12、n Fraction或recombination frequency)是指重组型配子数占总配子数的百分率。重组型配子数难以测定,常用重组型个体数代表。,单林娜 制作,29,4.3.2 重组率的测定,(一)、测交法 测交后代(Ft)的表现型的种类和比例直接反映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。(二)、自交法 以香豌豆花色与花粉粒形状两对相对性状,P-L重组率测定为例。,单林娜 制作,30,例1测交:有色 饱满 x 无色 皱缩 CCSS ccss F1 有色 饱满 x 无色 皱缩 CcSs ccssF2 有色饱满 无色皱缩 有色皱缩 无色饱满 4032 4035 149 152亲型配子=40
13、3240358067交换型配子=149+152=301重组率(301/(8067+301)100%=3.6%,单林娜 制作,31,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:a+b+c+d=1,a=d,b=c,例2自交法:香豌豆P-L基因间交换值测定(1),单林娜 制作,32,香豌豆P-L基因间交换值测定(2),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+2adP_ll(PPll,Ppll):b2+2bdppL_(ppLL,ppLl):c2+2cdppll:d2,d2,单林
14、娜 制作,33,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到(1338/6952),因此有:,单林娜 制作,34,香豌豆P-L基因间交换值测定(4),相斥相的分析:,单林娜 制作,35,4.4.1 基因定位4.4.2 两点测验4.4.3 三点测交4.4.4 干扰与符合4.4.5 连锁遗传图和作图函数,4.4 基因定位和染色体作图,单林娜 制作,36,基因定位:确定基因在染色体上的位置。思路:基因在染色体上各有其一定的位置 确定基因的位置主要是确定基因间的距离和顺序 基因之间的距离是用交换值来表示的
15、。步骤:准确地估算出交换值 确定基因在染色体上的排列顺序 把基因标志在染色体上。方法:两点测验和三点测验,4.4.1 基因定位,单林娜 制作,37,4.4.2 两点测验,先用三次杂交、再用三次测交(隐性纯合亲本)分别测定两对基因间是否连锁,然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置。ABC a b c分别测出Aa-Bb间重组率,确定是否连锁;分别测出Bb-Cc间重组率,确定是否连锁;分别测出Aa-Cc间重组率,确定是否连锁。如果上述3次测验确认3对基因间连锁,根据交换值大小,确定这三对基因在染色体上的位置。,单林娜 制作,38,两点测验举例,如:玉米C(有色)对c(无色)、Sh(饱满)对sh
16、(凹陷)、Wx(非糯性)对wx(糯性)为显性。为证实三对基因是否连锁遗传,分别进行3个试验:第一组试验:CCShShccshsh F1 CcShsh ccshsh第二组试验:wxwxShSh WxWxshsh F1 WxwxShshwxwxshsh第三组试验:WxWxCCwxwxcc F1 WxwxCcwxwxcc,单林娜 制作,39,表4-1 玉米两点测验的三个测交结果之一,单林娜 制作,40,表4-1 玉米两点测验的三个测交结果之二,单林娜 制作,41,表4-1 玉米两点测验的三个测交结果之三,单林娜 制作,42,结果汇总,第一组交换值为 3.6%,c-sh 3.6第二组交换值为20.0%
17、,wx-sh 20.0第三组交换值为22.0%,wx-c 22.0,两点测验,单林娜 制作,43,据第一、二、三组交换值,三个基因的排列顺序可能:23.6 20.0 3.6 wx-c为23.6wx sh c 与第三组22.0%差异小 20 16.4 3.6 wx-c为16.4wx c sh 与第三组22.0%差异大 24.6 22.0 3.6 wx-sh为24.6wx c sh 与实际值20.0%差异太大,现在第三组交换值为22.0%,与23.6%较为接近,故以第一种较为正确。,单林娜 制作,44,如此可测定第四、五对等基因,逐步定位。两点测验的缺点:两对连锁基因间距离超过5个遗传单位,则两点
18、测定法就不够准确必须进行三次杂交和三次测交,工作量大。,两点测验,To 4.4,单林娜 制作,45,4.4.3 三点测交(threepoint test cross),通过一次杂交和一次用隐性亲本测交,同时测定三对基因在染色体上的位置,是基因定位最常用的方法。特点:(1)纠正两点测验的缺点,使估算的交换值更为准确;(2)通过一次试验可同时确定三对连锁基因的位置,第四节 基因定位和遗传作图,单林娜 制作,46,三点测交,斯特蒂文特(Sturtevant)a b c 当 ab+bc=ac 时,三点在一条直线上 红眼V(Vermilion eyes)翅无横脉 Cv(crossveinless)截翅C
19、t(cut,or snipped wing edges),单林娜 制作,47,第一步:确定基因在染色体上的位置,以玉米Cc、Shsh和Wxwx三对基因为例:P 凹陷、非糯、有色 饱满、糯性、无色 shsh+wxwx cc F1 饱满、非糯、有色 凹陷、糯性、无色+sh+wx+c shsh wxwx cc,单林娜 制作,48,三点测交,Ft表现型 根据Ft表现型推知 粒数 交换类别 F1配子基因型 饱满 糯性 无色+wx c 2708 亲型凹陷 非糯 有色 sh+2538 亲型饱满 非糯 无色+c 626 单交换凹陷 糯性 有色 sh wx+601 单交换凹陷 非糯 无色 sh+c 113 单交
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