林木遗传育种

按9:3:3:1理论数 3910.5 1303.5 1303.5 434.5 6952 试验2:

P 紫花，圆花粉粒 × 红花，长花粉粒 (PPll) ↓ (ppLL) F1 紫花，长花粉粒(PpLl) ↓⊙

F2 紫，长 紫，圆 红，长 红，圆 总数 实际个数 226 95 97 1 419 按9:3:3:1理论数 235.8 78.5 78.5 26.2 419

从实验1和实验2来看:F2虽然与独立分配规律一样出现了4种表现型；但是不符合9:3:3:1的分离比例，实际数和理论数明显相差很大(大家可以检验)；亲本组合性状多于理论数；重新组合性状却少于理论数。原来为亲本所具有的两个性状，在F2中有联系在一起遗传的倾向。这种现象称为连锁遗传。 把像实验1中两个显性性状和两个隐性性状分别联系在一起遗传的杂交组合称为相引相或相引组(coupling phase；coupling series，顺相cis phase)；把像实验2中显性和隐性性状，隐性和显性性状分别联系在一起遗传的杂交组合，称为相斥相或相斥组(repulsion phase，repulsion series；反相trans phase)。那么一对性状是否受分离规律的支配呢?

实验1: 紫花 : 红花 =(4831+390):(393+1338)=5221:1731≈3:1 长花粉粒:圆花粉粒=(4831+393):(390+1338)=5224:1728≈3:1 实验2: 紫花 : 红花 =(226+95):(97+1)=321:98≈3:1 长花粉粒:圆花粉粒=(226+97):(95+1)=323:96≈3:1

统计结果分析说明:连锁遗传虽然两对性状的分离不符合9:3:3:1的独立分配规律，但就一对性状而言，仍然受分离规律的支配。

第二节 连锁遗传的解释和验证

一、解释和分析的思路

自由组合(独立分配)规律F2的4种表型之所以呈现为9:3:3:1的分离比例，是以F1形成4种同等数量(比例)的配子为前提的(测交证明4种配子的比例1:1:1:1)。如果F1形成的4种配子数量(比例)不等，那么F2就不能获得9:3:3:1的分离比例。据此可以这样推论:在连锁遗传中，F2没有表现出独立分配规律的9:3:3:1典型比例，可能是F1形成的4种配子比例不等。 二、推论的验证

1922年Hutchinson在玉米中发现连锁遗传，并进行了测交(回交)，种子的颜色和形状有连锁关系，其中有色对无色是显性，饱满对凹陷是显性。

1.相引相的测验

P:有色，饱满(colored，full)(CCSS) X 无色，凹陷(colorless，shrunken)(ccss)

↓

TC:有色，饱满(colored，full)(CcSs) X 无色，凹陷(colorless，shrunken)(ccss)

↓

test-cross progeny: 有色，饱满 有色，凹陷 无色，饱满 无色，凹陷 总数 实际得到粒数: 4032 149 152 4035 8368 百分比 % : 48.2 1.8 1.8 48.2

测交后代中:亲本组合(parentals， parental characters)共8067个，占96.4%；重新组合(recombinants)共301个，占3.6%。

2.相斥相的测验:(quote from << Cytogenetics， Plant Breeding and Evolution>> P:无色，饱满(colorless，full)(ccSS) X 有色，凹陷(colorled，shrunken)(CCss) ↓

TC:有色，饱满(colored，full)(CcSs) X 无色，凹陷(colorless，shrunken)(ccss) ↓

test-cross progeny: 有色，饱满 有色，凹陷 无色，饱满 无色，凹陷 总数 实际得到粒数: 638 21379 21906 672 44595 百分比 % : 48.53 1.47 1.47 48.53

测交后代中:亲本组合(parentals， parental characters)共43285个，占97.06%；重新组合(recombinants)共1310个，占2.94%。

相斥相和相引相的测验结果基本一致，证实了F1虽然也形成4种配子，但是数目差异悬殊，比例不象独立分配规律那样为25%:25%:25%:25%=1:1:1:1，独立遗传中，重组型的配子百分数称为重组率(percentage of recombination)为50%，亲本型配子的百分数(即亲本率percentage of parentals)也为50%；而连锁遗传时，重组率总是小于50%，亲本率大于50%。这就清楚地说明，原来亲本具有的两对非等位基因不是独立遗传的，而是联系在一起遗传的。另外，尽管F1的4种配子数目不等，但是两种亲本型配子却是相等的，两种重组型配子也是相等的。为什么?请听下节分解。

＊＊介绍摩尔根(Morgan)两个果蝇经典杂交实验:

1.突变体(mutant):白眼小翅(white-eyed， miniature-winged)作母本(female parent)； 野生型(wild type):红眼长翅(red-eyed， long-winged)作父本(male parent)。 P 白眼、小翅(♀)(wmwm) X 红眼、长翅(♂)(WM--) --: Y染色体 ↓

F1 红眼、长翅(♀)(WMwm)，白眼、小翅(♂)(wm--)(double recessive male) ↓⊙

F2 白眼、小翅:750 红眼、长翅:791 白眼、长翅:455 红眼、小翅:445 共:2441 (♀:359♂:391) (♀:439♂:352) (♀:218♂:237) (♀:235♂:210) 亲本性状共1541，占63.1%； 重组型共900，占36.9%；

2.1919年Morgan用果蝇灰体残翅(grey body and vestigial wings)和黑体长翅 ( black body and normal wings)两个纯系杂交，F1灰体长翅(说明这两个性状是显性)。 P 黑体残翅 X F1灰体长翅 F1灰体长翅 X 黑体残翅

↓ ↓

BCF1 灰体残翅 和 黑体长翅 灰，残 黑，长 黑，残 灰，长 比例 1 : 1 41.5 41.5 8.5 8.5 雄蝇很少发生交换，联会复合体发现在雌体，而没有在雄体。

第三节 连锁与交换的遗传机理

一、基因与染色体的关系以及完全连锁与不完全连锁

贝特逊1906年发现连锁遗传现象，摩尔根1910年发现果蝇白眼突变体及性连锁遗传，提出了交替连锁遗传理论(alternative linkage theory)，1933年他第一个在遗传学领域里的基因论成就获得了医学和生理学诺贝尔奖(Nobel Prize)。他认为基因在染色体内有组织地线性排列，具有连锁遗传关系的一些基因，就是位于同一染色体上的那些非等位基因。美国的Muller， H. J.(1890-1967)博士1915年完成了交换机理(The Mechanics of Crossing Over)博士论文。

任何一种生物的性状成千上万，控制这些性状的基因自然也成千上万，然而每种生物的染色体数目却是有限的。因此，势必在同一染色体上载有(携带)许多基因，位于同一染色体的非等位基因只能随着染色体的行为而行动，所以连锁遗传是必然的。根据连锁的程度分为完全连锁和不完全连锁(complete linkage and incomplete linkage)两种。

完全连锁:不产生重组型配子，后代无重组性状出现，几个非等位基因的遗传现象与一对基因的行为一样的遗传现象称为完全连锁。如孟德尔在豌豆杂交中发现，开红花和结灰色种子以及叶腋有黑斑；开白花和结淡色种子以及叶腋无黑斑总是完全联系在一起。在雄果蝇和家蚕(雌蚕)中发现有完全连锁现象，完全连锁是罕见的。 (图示举例说明，见课本P56)

不完全连锁:F1不仅产生亲本型配子，而且产生重组型配子，但是重组率小于50%的遗传现象称为不完全连锁。课本上的例子均属于不完全连锁。

二、交换与不完全连锁(cross-over and incomplete linkage)

大量的细胞学观察证明:在减数分裂前期I的偶线期，同源染色体发生联会，形成二价体。在粗线期，二价体的非姊妹染色单体发生片段交换(cross-over)，在双线期，出现交叉现象(chiasma)。交换引起同源染色体间的非等位基因的重组，形成了重组型配子。打破原有的连锁关系，因而表型不完全连锁。(见课本图示P57)

在非姊妹染色单体的任何区段都可以发生交换。即可以在两对连锁基因相连区段之内发生交换，也可以在两对连锁基因相连区段之外发生交换。在两连锁基因相连区段之内发生的交换是“有效交换”，它会产生重组型配子；在两连锁基因相连区段之外发生的交换是“无效交换”，它不会产生重组型配子。如果是全是“有效交换”才产生重组型配子50%，这样重组型配子的比例就不象独立遗传那样各为50%；也就是说重组率总是小于50%。发生一次“有效交换”，产生两种重组型配子各一个，减少两种亲本型配子各一个。所以连锁遗传F1形成的两种重组型配子数量基本接近，比例相等；两种亲本型配子数量基本接近，比例相等。交换是双方的，互换的，同时的；所以互换双方的配子比例(数量)相等。

第四节 交换值及其测定

一、交换值(crossover value， C.O.V.)

亦称重组率(percentage of recombination)，是指F1形成的重组型配子数占配子总数的百分率: 重组型配子数

交换值(C.O.V.) = 重组率 = ─────── × 100% 所有配子总数

交换值与重组率有学术上的争论，有人认为这两个不是一回事情，请参阅资料:1.刘祖洞，关于交换值与重组率，遗传，1984，6(2):47-48 2。潘沈元 华卫建，交换值和重组值的概念及其相互关系，遗传，1995，17(6):34-48)。重组率(recombination fraction)指双杂合体产生重组型配子的比例，即重组型配子在总配子中所占的百分数，也称重组频率(recombination frequency)。交换值是指染色单体上两个基因间发生交换的平均次数。染色体上的平均交换次数m与交换值x的关系为:m=2x。理由:是交换分为有效交换(valid crossover)和无效交换(invalid crossover)。也就是说非姊妹染色单体的交换不一定都发生连锁基因的重组。 二、交换值的测定方法

1.测交法

是指F1与双隐性亲本的杂交，如玉米测交验证。 2.细胞学观察方法

(1)观察孢母细胞减数分裂时，特定染色体连锁区段的交换情况和数量；统计连锁区段内和连锁区段外分别发生交换的孢母细胞数量，连锁区段内发生交换的孢母细胞的百分率(孢母细胞交换率)就是交换值的2倍，换句话说，交换值就是孢母细胞交换率的一半。原因在于每个孢母细胞形成4个配子，其中发生交换的配子只占一半的缘故。

(2)F1花粉形态类型观察统计和化学染色和活性测定等统计

有些物种由于不同组合的配子在形态上有所区别，统计不同花粉的数量，可以直接求出交换值；有些物种不同组合的配子在生化特性上不同，如糯性和非糯性，同功酶的活性，特定的生化反应等，通过化学实验的结果统计分析，得出交换值。

3.自交法

利用F1自交产生F2的实际结果(表型个体数量)来推算:以香豌豆为例。 相引相: P 紫花，长花粉粒 × 红花，圆花粉粒 (PPLL) ↓ (ppll) F1 紫花，长花粉粒(PpLl) ↓⊙

F2 紫，长 紫，圆 红，长 红，圆(ppll) 总数 实际个数 4831 390 393 1338 6952

F2双隐性个体比率:1338/6952=0.192，(0.192)-2=0.44=44%。所以F1形成四种配子的比例为:PL=44%:Pl=6%:pL=6%；pl=44%，故交换值为12%。

相斥相: P 紫花，圆花粉粒 × 红花，长花粉粒 (PPll) ↓ (ppLL)