第四章 連鎖遺傳分析與染色體作圖,第一節 連鎖與交換定律,問題: 基因在染色體上如何排列？ 同一條染色體上的基因之間在遺傳時如何相互作用？ 內容： I. 連鎖交換定律 II. 基因定位與染色體作圖 III. 人類基因組和染色體作圖,1906 ，貝特遜（Bateson, W.） 龐尼特（Punnet, R.C） 香豌豆（Lathyrus doratus）,一、 連鎖交換定律 （一） 連鎖交換定律的發現,Bateson-Punnet 香豌豆雜交試驗,P: 紫花長花粉紅花圓花粉 F1: 紫花長花粉 表型 觀察數(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫長 4831 9 3910.5 紫圓 390 3 1303.5 紅長 393 3 1303.5 紅圓 1338 1 434.5 總計 6952 結果不符合自由組合定律， F2代中性狀的親組合類型遠遠多于重組類型。,P: 紫花圓花粉紅花長花粉 F1: 紫花長花粉 表型 觀察數(O) 期望比例 期望值(E) F2: 紫長 226 9 235.8 紫圓 95 3 78.5 紅長 97 3 78.5 紅圓 1 1 26.2 總計 419 差異極顯著， 結果不符合自由組合定律。,（二）連鎖與交換,連鎖(linkage): 1、摩爾根的試驗： P: 灰體長翅(BBVV) 黑體殘翅(bbvv) F1: 灰體長翅(BbVv) ,測交1： 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 黑體殘翅(bbvv) =1 : 1,測交2： 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 0.42 黑體長翅(bbVv) : 0.08 灰體殘翅(Bbvv) : 0.08 黑體殘翅(bbvv) : 0.42 測交子代雖然出現了四種類型，但是重組類型顯著少于親本類型。,摩爾根的解釋： 基因B、V處于同一條染色體上，而其等位基因b、v位于同源染色體的另一條上。減數分裂時不能獨立分配和自由組合。,2、完全連鎖(Complete linkage):如測交1：基因完全連鎖，不能發生重組。例雄果蠅和雌家蠶 P: 灰體長翅(BBVV) 黑體殘翅(bbvv) F1: 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅(BbVv) : 黑體殘翅(bbvv) =1 : 1,3、 不完全連鎖(Incomplete linkage)： 如測交2，基因可以發生部分重組，但親本類型多于重組類型。 灰體長翅(BbVv) 黑體殘翅(bbvv) 灰體長翅: 黑體長翅: 灰體殘翅: 黑體殘翅 (BbVv) (bbVv) (Bbvv) ( bbvv),一、連鎖遺傳的細胞學基礎,二、互換的細胞學基礎,5、 交換,1）.交換的機制： Janssens, 1909 交叉型假設（chiasmatype hypothesis),要點： (1). 減數分裂前期的粗線期，非姊妹染色單體之間由于在粗線期發生交換(crossing over)而在雙線期出現交叉(chiasma)。,(2). 相互連鎖的兩個基因之間如發生交換，會導致這兩個基因發生重組。,發生過交換的性母細胞產生的配子，只有一半是重組子，另一半是親組合型。,2）交換率（crossover rate）：又稱交換值或重組率(RF ，recombination frequency)。指重組型配子占總配子的百分率。 交換率= 重組合(親組合重組合) 100 單位: 圖距單位 m.u. (map unit)或厘摩(centimorgan cM) 以玉米的測交實驗為例說明交換率測定方法。,7、連鎖交換定律,摩爾根 遺傳學第三大定律：連鎖交換定律。 內容： 處在同一染色體上的兩個或多個基因聯合在一起傳入子代的頻率大于重新組合的頻率. 重組類型的產生是由于配子形成時，同源染色體的非姊妹染色單體間發生了局部交換的結果。,8、三大遺傳定律的關系,1. 分離定律是自由組合定律和連鎖交換定律的基礎； 2. 自由組合定律和連鎖交換定律是生物體遺傳性狀發生變異的主要機制； 3. 自由組合與連鎖交換的區別： (1)染色體間重組(interchromosomal recombination) 染色體內重組(intrachromosomal recombination) (2)自由組合受生物染色體對數的限制，而連鎖交換則受其染色體本身長度的限制。,二、 基因定位與染色體作圖,基因在染色體上的位置是相對恒定的。根據是兩個基因之間的重組值(率)的相對恒定性。不同基因間的重組值不同。 摩爾根(1911) ：重組值(交換值)的大小反映著基因座在染色體上距離的遠近。于是將交換的百分率直接定為染色體上基因座之間的距離單位。 AHSturtevant ： “基因的直線排列”原理任何3個距離較近的a、b、c連鎖基因，若已分別測得a、b和b、c間的距離，那么a、c的距離，就必然等于前二者距離的和或差。,(一).基因直線排列原理及相關概念,基因直線排列原理： 1基因定位(gene mapping) 2染色體圖(chromosome map) 3圖距(map distance) 圖距單位(map unit，mu)： “厘摩” (centimorgan, cM)，l cM=l%重組值去掉%的數值。,3轉座機制 (1) 類型 a、 復制型轉座（replicative transposition） b、 非復制型轉座（nonreplicative transposition） c、 保守轉座（conservative tranposition） 4轉座的共同中間體,復制型轉座模型: (1) 復制性轉座在轉座后原來的位置上保留原 有的Tn； (2) 在新位置上轉座子的兩端出現正向重復靶 序列； (3)轉座過程中出現共合體。,Tn10的轉座具有多項控制 1.“ 多拷貝抑制”（multicopy inhibition） （1）Pout 比 Pin強得多； (2) OUT RNA比IN RNA較為穩定。 (3) OUT RNA的功能是作為一種反義RNA， 2. 順式優先(Cis-Preference) 3、dam甲基化 減少轉座頻率 把轉座和復制叉的途徑連系起來。,（二） 真核生物的轉座因子,1、玉米中的控制因子 1938年Marcus Rhoades首次發現不穩定突變等位基因 （unstable mutant allele），即一種回復突變率很高的等位基 因。不穩定是取決于不連鎖的Dt基因的存在。 McClintock。19401950描述了大量的控制因子。 2、果蠅中的P因子 “ 雜種不育”（hybrid dysgenesis）。 P型（paternal contributing） M型（maternal contributing） M（）P（）后代可育， 反交 P（）M（）后代不育。,Corn kernel showing spot of colored aleurone produced by genetic trasposition involving the Ac-Ds system.,（三） 反轉錄病毒和反轉錄子,1、反轉錄病毒（retroviruses） 2、酵母的Ty因子（transponson yeast）,第四節. 人類基因組和染色體作圖,Y染色體上基因數目很少，X染色體上的絕大多數基因都類似純合子，因此通過性連鎖遺傳分析，已將X染色體上許多基因確定了彼此間的相對位置和距離。 人類基因組：30億bp 70%單拷貝 30%重復序列 人類染色體: 22A+XY 人類基因組計劃（human genome project, HGP) 1991-2005 30億,1.家系分析法(pedigree method),2.外祖父法（grandfather method),3.體細胞雜交法-人鼠融合細胞,I號染色體和肽酶C，17號染色體和 TK,表： 雜種細胞系的染色體和TK活性 細胞系 人類染色體 TK活性 （1）