04-第四章 连锁遗传分析与染色体作图

座在染色体上距离多远，都不会看到大于50%的RF值。

现举例说明作图函数的应用:若某测交观察到两个基因座之间的重组值为27.5%，实际图距应为多少?

代人公式解方程： 0.275=(1-e-m)/2 1 - e-m=0.55 e-m=1 - 0·55=0·45 m=0.8

说明在这两个基因座之间每个减数分裂中平均具有0.8次交换。因为每次交换只包括4条染色单体中的两条非姊妹染色单体，所以由m再转换成真实图距时应乘1/2，于是真实的图距应为0.4即40cM。

3. 果蝇的染色体图

遗传学家们已经利用上述同样的方法，绘制了果蝇的4个连锁图和玉米的10个连锁图。

4. 玉米的染色体图

关干遗传学图还需作以下补充说明:

(1).一般以最左瑞的基因位置为0,但随着研究的进展，发现有新的基因在更左端的位置时，把0点的位置让给新的基因，其余的基因座作相应的移动。

(2). 重组率在0%-50%之间，但在遗传学图上可以出现50个单位以上的图距。这是因为这两个基因之间距离较远，发生多次交换的缘故，但实际上它们之间的重组率不会超过50%。

例如果蝇X染色体上y基因与r基因间的图距是57.6cM，但实际上y-r间的重组率不会超过50%，所以由实验得到的重组率与图上的数值不相一致。从而要从图上数值得知基因之间的重组率只限于邻近的基因座间。相距较远基因之间的重组率要通过测交才能得知。

IV. 真菌类遗传分析

1. 真菌类的生活史 2. 顺序四分子及其遗传分析 3. 着丝粒作图(centromere mapping) 4. 连锁基因作图 5. 染色单体干涉

1. 链孢霉的生活史

(1). 无性生殖

① 粗糙脉孢菌的营养菌丝体是分节的，每一节内含有许多单倍体核，每一单倍体核都有不成对的7条染色体。

② 野生型粗糙脉孢菌的分生孢子有两种，小型分生孢子中含有一个核，大型分生孢子含有几个核。

③ 分生孢子萌发，菌丝生长，形成菌丝体，菌丝再长出分生孢子散开去，继续无性繁殖周期。

(2) 有性生殖:

必须由两种不同的接合型相互结合，其过程大致如下:

① 一种接合型菌株(A)的分生孢子落在另一种接合型菌株(a)的子实体的受精丝上(或者相反)。

② 分生孢子中的细胞核进人子实体的受精丝中，形成接合型异核体。

③ 经过多次有丝分裂以后，两种接合型的细胞核在子囊(ascus)中融合成为合子核(2n)。

④ 接着合子核在子囊中进行减数分裂，结果使每一个二倍体核产生4个单倍体核。

⑤ 每一单倍体接着又进行一次有丝分裂，结果使每一成熟的子囊中含有8个子囊孢子，其中邻接的每一对孢子有相同的基因型。

(3). 脉孢霉减数分裂

粗糙链孢霉和酵母菌等都是真菌，属于低等真核生物，它们的特点是：

(1).子囊孢子是单倍体，没有像二倍体那样的显隐性复杂性，表型直接反映基因型。 (2). 一次只分析一个减数分裂的产物, 而二倍体生物的合子是两个不同减数分裂产物的配子相结合的结果，在二倍体生物中进行测交试验就是要达到同样的目的:只分析一方亲本减数分裂所形成的配子比例。

(3). 体积小，易增殖，易于培养，一次杂交可以产生大量后代，易于获得正确的统计结果。 (4). 进行有性生殖，染色体的结构和功能类似于高等动、植物。

2. 顺序四分子及其遗传分析

1) 四分子(tetrad): 一个性母细胞减数分裂的四个产物（子代个体）留在一起 2) 四分子分析(tetrad analysis):对四分子进行遗传学分析

3) 顺序四分子(ordered tetrad): 链孢霉减数分裂的四个产物（子代链孢霉）不仅留在一起，而且以直线方式顺序排列在子囊中。

脉孢菌减数分裂的4个产物保留在一起，称为四分子(tetrad)，而且子囊的外形十分狭窄，以致分裂的纺锤体不能重叠，只能纵立于它的长轴之中，这样一来，所有分裂后的核——8个子囊孢子都从上到下顺序排列成行，可以推知:

? 第一对子囊孢子来自一条染色单体，第二对孢子则是来自这条染色单体的姊妹染色单体;

? 第三和第四对子囊孢子是来自前一条染色体同源染色体的姊妹染色单体。

所以，脉孢菌减数分裂所产生的四分子是属于顺序四分子(orded tetrad)。 这种顺序四分子在遗传分析上有很多优越性:

(1). 可以把着丝粒作为一个座位(locus)，计算基因与着丝粒的重组率，即着丝粒作图。 (2). 子囊中子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程，而非单向过程。

(3).可以检验染色单体的交换有否干涉现象，还可利用它来进行基因转变(gene conversion)的研究。

(4).证明双交换不仅可以包括4线中的两线而且可以包括3线或4线

3. 多线双交换

四条染色单体发生双交换时，可以有二线、三线、四线双交换三种情况：

4. 染色单体干涉 (Chromatid interference)

一般情况下，二线、三线、四线双交换的比例为1:2:1, 平均重组率： RF = 1*0%+2*50%+1*100%=50%;

因此即使存在多线双交换或者多线多交换，平均重组率仍然不会超过自由组合的重组率50%。

但是如果有染色单体干涉的存在，可以使二线双交换、三线双交换和四线双交换发生的概率不呈1:2:1的比例。

一般情况下不存在染色单体干涉。正因为没有染色单体干涉存在，全部可能的双交换平均重组率才会是50%。

(1). 染色单体干涉(Chromatid interference)是指两条同源染色体的4条染色单体参与多线交换机会的非随机性。

染色体干涉影响基因间的交换值，而染色单体干涉则影响交换发生的形式。 1). 正的染色单体干涉提高四线双交换频率 2). 负的染色单体干涉提高二线双交换频率

至今尚未发现正染色单体干涉存在，负染色单体干涉也仅在真菌中有过报道。

5. 着丝粒作图(Centromere mapping)

利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离称为着丝粒作图。

着丝粒作图是基于这样的事实：减数分裂中在同源染色体的一对非姊妹染色单体的着丝粒和某杂合基因座间有没有发生交换，其产物四分子中的等位基因在排列方式上是不同的。

(1). 没有发生交换的产物为第一次分裂分离(first-division segregation)或叫MI模式; (2). 发生了交换的产物为第二次分裂分离(second-division segregation)或称为MII模式。

(1).第一次分裂分离

( first-division segregation , MI)

如果着丝粒与某杂合基因座之间没有发生交换，则减数分裂中等位基因A和a分离发生在第一次减数分裂期间。

(2).第二次分裂分离

( Second-division segregation , MII)

如果着丝粒与某杂合基因座之间发生了交换，则减数分裂中等位基因A和a分离发生在第二次减数分裂期间。

(3). 着丝粒作图的过程 (Centromere mapping)

利用四分子分析，测定基因与着丝粒间的距离，即根据子囊孢子基因型的排列顺序，计算基因与着丝粒的重组率，确定基因与着丝粒之间的距离和排列顺序。

现在用实验说明着丝粒作图:有两种不同接合型的脉孢菌菌株：

? 一种是能合成赖氨酸(lysine)的野生型菌株(记作lys+，或+)，该菌株成熟的子囊孢子呈黑色。

? 另一种是赖氨酸缺陷型(记作lys — 或 —)，这种菌株的子囊孢子成熟较迟，呈灰色。

将这两种菌株杂交。

杂种子囊减数分裂的产物，根据黑色孢子和灰色孢子的排列次序可有6种子囊型，为方便起见只写出其4个孢子对(spore pairs)，其计数的结果为：

序号 子囊类型 子囊数 分裂类型

1. ＋＋－－ １０５ ＭI 2. －－＋＋ １２９ 非交换型 3. ＋－＋－ ９ 4. －＋－＋ ５ ＭII 5. ＋－－＋ １０ 交换型 6. －＋＋－ １６

6. 连锁基因作图

利用顺序四分子分析对两个基因进行作图： 例：烟酸依赖型(n +) × 腺嘌呤依赖型(+ a) ↓ 序号 1 2 3 4 5 6 7

+a ++ ++ +a +a ++ ++ 子 +a ++ +a na n+ na na 囊 n+ na n+ ++ +a ++ +a 型 n+ na na n+ n+ na n+

分离 MIMI MIMI MIMII MIIMI MIIMII MIIMII MIIMII 类别 PD NPD T T PD NPD T 数目 808 1 90 5 90 1 5

(1). 对子囊进行分类统计，不考虑孢子排列顺序，根据性状组合将四分子分为三种类型：

1) PD: 亲二型（parental ditype)：孢子有2种基因型，且与亲代相同. 2) NPD: 非亲二型（non-parental ditype)：孢子有2种基因型，且与亲代不同. 如果 PD:NPD=1:1，则两个基因自由组合，否则连锁。

3) T: 四型（tetratype):孢子有4种基因型， 2种与亲代相同, 2种与亲代不同.

(1) 四分子类型的形成

(2). 计算着丝粒与基因n之间的重组率： 序号 1 2 3 4 5 6 7

+a ++ ++ +a +a ++ ++ 子 +a ++ +a na n+ na na 囊 n+ na n+ ++ +a ++ +a 型 n+ na na n+ n+ na n+

分离 MIMI MIMI MIMII MIIMI MIIMII MIIMII MIIMII 类别 PD NPD T T PD NPD T 数目 808 1 90 5 90 1 5

(3). 计算着丝粒与基因a之间的重组率： 序号 1 2 3 4 5 6 7

+a ++ ++ +a +a ++ ++ 子 +a ++ +a na n+ na na 囊 n + na n+ ++ +a ++ +a 型 n + na na n+ n+ na n+

分离 MIMI MIMI MIMII MIIMI MIIMII MIIMII MIIMII 类别 PD NPD T T PD NPD T 数目 808 1 90 5 90 1 5

（4）计算基因a、n之间的重组率： （5）画出基因连锁图：