第四章 连锁遗传分析

null第四章 连锁遗传 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 第四章 连锁遗传分析nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull第一节性染色体与性别决定第一节性染色体与性别决定一、性染色体的发现1、1891年德国细胞学家Henking在半翅目昆虫的精母细胞减数分裂中发现了性染色体。2、1902 年美国科学家C.E.McClung将昆虫X染色体与性别联系在一起.3、E.B. Wilson 详细研究了昆虫的性染色体所组成。null二、性染色体决定性别的几种类型（一）XY型 人类、全部哺乳类、以及一些两栖类、昆虫及雌雄异株的植物的性别决定都是XY型。两条性染色体在形态上有明显的差异，一条为X染色体，另一条为Y染色体。null（二）ZW型 鸟类（鸡等） 、鳞翅目昆虫、一些两栖类和爬行类动物的性别决定属于这一类型。雄性为ZZ型，雌性为ZW型null（三）XO型（四）植物的性别决定 直翅目昆虫（如蝗虫、蟋蟀、蟑螂等）属于这种类型。雌体为XX，雄体为XO型。不象动物明显。低等的有性别分化，但形态差异不明显。种子植物虽有♀♂性的不同，但多数是♀♂同花、♀♂同株异花，但也有一些是♀♂异株的，如大麻、菠菜、蛇麻、番木瓜等。蛇麻属于雌性XX型和雄性XY型。 null三、环境因子与性别决定（一）爬行类的温度性别决定卵在22-27℃孵化是，只产生一种性别， 30℃以上的温度，产生另一种性别（一）爬行类的温度性别决定（二）后螠的位置性别决定海生蠕虫后螠第二节 连锁遗传第二节 连锁遗传位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系以及性染色体上基因的遗传。　连锁遗传理论的由来　连锁遗传理论的由来根据遗传的染色体学说与独立分配规律： 位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配； 如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，否则单位性状的数目(基因对数)就不能超过细胞内染色体对数(n)。 W. Bateson(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中发现连锁遗传(linkage)现象。 T. H. Morgan et al.(1910) 摩尔根，以果蝇为试验材料进行深入细致的研究  提出连锁遗传规律（遗传学第三规律）以及连锁与交换的遗传机理 创立基因论(theory of the gene)  认为基因成直线排列在染色体上，进一步发展为细胞遗传学。null一、连锁遗传现象 二、连锁遗传的解释 三、完全连锁与不完全连锁 四、交换与不完全连锁的形成 五、交换的细胞学证据一、连锁遗传现象一、连锁遗传现象1906年，英国学者贝特森（Bateson）和潘耐特（Pannett 庞尼特）：花的颜色和花粉粒的形状。 (一)、香豌豆(Lathyrus odoratus)两对相对性状杂交试验. 花 色 ： 紫花(P) 对 红花(p) 为显性； 花粉粒形状：长花粉粒(L) 对 圆花粉粒(l) 　为显性。 1. 紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒. 2. 紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒.组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒结果： F1两对相对性状均 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为显性，F2出现四种表现型； F2四种表现型个体数的比例不符合9:3:3:1 两亲本性状组合类型(紫长和红圆)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫圆和红长)的实际数少于理论数。组合一：紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒组合二：紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒组合二：紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒结果与第一个试验情况相同。 null(二)、连锁遗传现象. 杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象　 相引相(coupling phase)与相斥相(repulsion phase).二、连锁遗传的解释　二、连锁遗传的解释　为什么F2不表现9:3:3:1的表现型分离比例？ (一) 每对相对性状是否符合分离规律？ (二) 非等位基因间是否符合独立分配规律？ (三) 摩尔根等的果蝇遗传试验； (四) 连锁遗传现象的解释。null试验结果是否受分离规律支配？第一个试验：紫花 : 红花 ≈3:1 长花粉:短花粉≈3:1null第二个试验：紫花 : 红花 ≈3:1 长花粉:短花粉 ≈3:1F2不符合9:3:3:1 ，则说明F1产生的四种配子不等。可用测交法加以验证，因为测交后代的表现型种类及比例就是F1配子的种类及其比例的具体反映。 以上结果都受分离规律支配，但不符合独立分配规律。(一)、每对相对性状是否符合分离规律？(一)、每对相对性状是否符合分离规律？(二)、两对相对性状自由组合？(二)、两对相对性状自由组合？测交法：测定杂种F1产生配子的种类和比例 赫钦森(C. B. Hutchinson, 1922)玉米测交试验 用玉米研究基因连锁的好处　 籽粒颜色： 有色(C)、 无色(c ) 籽粒饱满程度：饱满(Sh)、凹陷(sh) 相引相测交试验； 相斥相测交试验。 试验结果分析： F1产生的四种类型配子比例不等于1:1:1:1； 亲本型配子比例高于50％，重组型配子比例低于50％； 亲本型配子数基本相等，重组型配子数也基本相等。测交：相引相测交：相引相测交：相斥相测交：相斥相null(三)、摩尔根等的果蝇遗传试验　(三)、摩尔根等的果蝇遗传试验　1926年发表《基因论(The Theory of the Gene)》专著，提出基因在染色体上呈直线排列。 果蝇(Drosophila melanogaster)眼色与翅长的连锁遗传： 眼色：红眼(pr+)对紫眼(pr)为显性； 翅长：长翅(vg+)对残翅(vg)为显性。 相引相杂交与测交 相斥相杂交与测交 结果： F1形成四种类型的配子； 但比例显然不符合1:1:1:1，且亲本类型配子明显多于重组型配子； 两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。null野生型果蝇形态null野生雌雄果蝇形态null果蝇的幼虫null果蝇的唾液腺null果蝇的唾液腺染色体null果蝇的平衡棒和翅膀null雌果蝇的腹部体节null雄果蝇的腹部体节及交尾器null雄果蝇的性梳null突变型果蝇——白眼null突变型果蝇——小翅null突变型果蝇——残翅null红眼长翅 pr+pr+vg+vg+ ×　紫眼正常翅 prprvgvg 相引相证实：F1所成的四种配子数不等，两种亲型配子多， 两种重组型少，均分别接近1:1。 结果： 亲本组合=[(1339+1195)/2839]×100%=89.26% 重新组合=[( 154+ 151)/2839]×100%=10.74%　　　红眼长翅　 紫眼长翅 红眼正常翅　　　紫眼正常翅 总数 个数　　1339　　　　154　　　　151　　　　 　 1195　 2839Ft pr+prvg+vg　prprvg+vg 　pr+prvgvg 　prprvgvg配子 pr+vg+ prvg+ pr+vg prvg prvg　　　　　　　　　↓ F1　　　 红眼长翅　 × 紫眼正常翅 　　 pr+prvg+vg　　　　　prprvgvgnull原来亲本具有的两对非等位基因（Cc和Shsh 或pr+pr 和vg+vg）不是独立分配，而是连系在一起遗传，如C-Sh、c-sh或pr+vg+和prvg常常连系在一起。∴ F1配子中总是亲本型配子(CSh和csh或pr+vg+和prvg)数偏多，而重新组合配子(Csh、cSh或pr+vg和prvg+ )数偏少。null果蝇（相斥相）：红眼正常翅pr+pr+vgvg × 紫眼长翅prprvg+vg+ 　　　　　　　　　　　↓ F1 红眼长翅　×　紫眼正常翅 pr+prvg+vg　　 prprvgvg 配子 pr+vg+ prvg+ pr+vg prvg　 prvg Ft　pr+prvg+vg　prprvg+vg pr+prvgvg prprvgvg 红眼长翅　紫眼长翅　红眼正常翅　 紫眼正常翅 总数 个数 157 1067 965 146　 2335结果：亲本组合=[(1067+965)/2335]×100%=87.02% 重新组合=[( 157+146)/2335]×100%=12.98%∴证实F1所成的四种配子数不等。null当两对基因为连锁遗传时，其重组率总是<50%。 因为相引组或相斥组中的一对同源染色体的四条非姐妹染色单体，两个基因之间的染色体区段内仅有两条非姐妹染色单体发生交换（crossing over)，因此重组型配子的数目只是少数。上述结果均说明重组型配子数占总配子数的百分率<50%。 重组率(交换值) ：重组型的配子百分数称为重组率。(四)、连锁遗传现象的解释(四)、连锁遗传现象的解释连锁遗传规律 ：连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。 连锁遗传：是指在同一同源染色体上的非等位基因连在一起而遗传的现象。 控制果蝇眼色和翅长的两对非等位基因位于同一同源染色体上。即： 相引相中，pr+vg+连锁在一条染色体上，而prvg连锁在另一条染色体，杂种F1一对同源染色体分别具有pr+vg+和prvg。三、 完全连锁和不完全连锁生物性状很多，控制这些性状的基因自然也多，而各种生物的染色体数目有限 必然有许多基因位于同一染色体上 引起连锁遗传的问题。 连锁：若干非等位基因位于同一染色体而发生连系遗传的现象。 完全连锁：位于同源染色体上非等位基因之间不能发生非姐妹染色单体之间的交换，F1只产生两种亲型配子、其自交或测交后代个体的表现型均为亲本组合。三、 完全连锁和不完全连锁三、 完全连锁和不完全连锁三、 完全连锁和不完全连锁完全连锁 (complete linkage)： 如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。［是指杂种个体在形成配子时，没有发生非姊妹染色单体之间交换的连锁遗传］例如雄果蝇和雌家蚕中通常不发生交换，连锁基因完全连锁，不发生重组。 不完全连锁 (incomplete linkage)： 指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。 ［是指杂种个体的连锁基因，在配子形成过程中，同源染色体非姊妹染色单体之间发生了互换的连锁遗传］四、交换与不完全连锁的形成四、交换与不完全连锁的形成重组合配子的产生是由于：减数分裂前期 I 同源染色体的非姊妹染色单体间发生了节段互换。(基因论的核心内容) 1.同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈线性排列； 2.染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基因也随之复制； 3.同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体； 4.发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子(两种亲本型、两种重组合型/交换型)。 5.相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和交换的机会也越大。null五 交换细胞学证据1．交换：同源染色体非姐妹染色单体间基因的互换。2．交换的过程：杂种减数分裂时期(前期I的粗线期)。 3．根据染色体细胞学行为和基因位置上的变化关系可以说明连锁和交换的实质。 在减数分裂前期I，粗线期非姊妹染色单体发生交换，导致在双线期可在二价体之间的某些区段出现交叉. 连锁与交换的遗传机理连锁与交换的遗传机理P F1 (复制) 同源染色体联会(偶线期) 非姊妹染色单体交换(偶线期到双线期) 终变期 四分体第三节 交换值及其测定第三节 交换值及其测定一、交换值的概念 二、交换值的测定 三、交换值与遗传距离 四、影响交换值的因素一、 交换值的概念一、 交换值的概念交换值(cross-over value)，也称重组率/重组值，是指重组型配子占总配子的百分率。即：亲本型配子+重组型配子用哪些方法可以测定各种配子的数目？二、 交换值的测定　二、 交换值的测定　(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。 相引相与相斥相的测交结果： C-Sh相引相的交换值为3.6%； C-Sh相斥相的交换值为3.0%。 (二)、自交法 测交法与自交法的应用比较； 自交法的原理与过程：(以香豌豆花色与花粉粒形状两对相对性状，P-L交换值测定为例。)null二、交换值的测定(一)测交法　以玉米籽粒颜色和形状这两对连锁基因为例，来说明估算交换值的方法。玉米籽粒的有色(C)对无色(c)为显性，饱满(Sh)对凹陷(sh)为显性。 相引组求得： 重组型配子数 = 149 + 152 = 301 总配子数 = 4032 + 149 + 152 + 4035 = 8368 交换值 = (301/8368)×100% = 3.6%，两种重组配子各1.8%；C-Sh基因间的连锁与交换C-Sh基因间的连锁与交换香豌豆P-L基因间交换值测定(1)香豌豆P-L基因间交换值测定(1)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(二)自交法　香豌豆P-L基因间交换值测定(2)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+2ad P_ll (PPll, Ppll) ： b2+2bd ppL_ (ppLL, ppLl) ： c2+2cd ppll ： 　　　d2d2香豌豆P-L基因间交换值测定(3)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：香豌豆P-L基因间交换值测定(4)香豌豆P-L基因间交换值测定(4)相斥相的分析：三、交换值与遗传距离三、交换值与遗传距离1.非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的； 2.两个连锁基因间交换值的变化范围是[0,50%]，其变化反映基因间的连锁强度、基因间的相对距离； 两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。 3.通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗传距离(genetic distance)　。 通常以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位。四、影响交换值的因素四、影响交换值的因素1.年龄对交换值的影响 老龄雌果蝇的重组率明显下降。 2.性别对交换值的影响 雄果蝇和雌家蚕的进行减数分裂时很少发生交换。 3.环境条件对交换值的影响 高等植物的干旱条件下重组率会下降，而的温度过高或过低的情况下，其重组率会增加。 4.交换值的遗传控制 交换的发生也受遗传控制，如在大肠杆菌中： recA+ → recA- RecA(重组酶)第四节 基因定位与连锁遗传图　第四节 基因定位与连锁遗传图　一、连锁分析的方法 二、干扰和符合 三、连锁遗传图 基因定位　基因定位　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互关系。两对基因间的排列次序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：一、 连锁分析的方法一、 连锁分析的方法基因连锁分析的主要方法： (一)、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。 (二)、三点测验(three-point testcross) 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。两点测验：步骤(1/3)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).(CCShSh×ccshsh)F1 × ccshsh (2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1 × wxwxshsh (3).(WxWxCC×wxwxcc)F1 × wxwxcc　玉米两点测验的3个测交结果　玉米两点测验的3个测交结果两点测验：步骤(2/3)两点测验：步骤(2/3)2.计算三对基因两两间的交换值，估计基因间的遗传距离。两点测验：步骤(3/3)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: 3.6 Wx-Sh: 20 Wx-C: 22 两点测验：局限性两点测验：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。三点测验：步骤(1/7-2/7)　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、无色 shsh ++ ++ 　 ++ wxwx cc 　 　　↓ 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。在不完全连锁的情况下测交后代有多少种表现型？三点测验：步骤(3/7-4/7)　三点测验：步骤(3/7-4/7)　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；null凹陷、非糯、有色 饱满、糯性、无色 6708三点测验：步骤(5/7)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+ + +相比也只有sh位点不同，也表明sh位点位于wx和c之间。nullsh + + ================ wx在中间 + wx + + sh + ================ sh在中间 wx + c + + sh ================ c在中间 wx c +根据F1的染色体基因型有三种可能性：null第②种排列顺序才有可能出现双交换配子 + sh + ================ sh 在中间 wx + c 所以这三个连锁基因在染色体的位置为 wx sh c 关键是确定中间一个基因。一般以最少的双交换型与最多的亲型相比，可以发现只有sh基因发生了位置改变。所以sh一定在中间。　 null双交换：在三个连锁区段内，每个基因之间都分别要发生一次交换单交换：在三个连锁基因之间仅发生了一次交换。Ft中亲型最多，发生双交换的表现型个体数应该最少。∴　+ wx c 和 sh + + 为亲型 　　+ + + 和 sh wx c 为双交换配子类型 　　其它均为单交换配子类型基因间排列顺序确定基因间排列顺序确定三点测验：步骤(6/7)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。null凹陷、非糯、有色 Shsh ++ ++饱满、糯性、无色 ++ wxwx cc 三点测验：步骤(7/7)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:18.4　sh-c:3.5　wx-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，倒底哪一个最能反映基因间的遗传距离？如何选择？二、 干扰和符合(并发率和干涉)二、 干扰和符合(并发率和干涉)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：　0.184×0.035=0.64%。二、 干扰和符合二、 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。符合系数(coefficient of coincidence)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。三、 连锁遗传图(linkage map) 三、 连锁遗传图(linkage map) 连锁遗传图(linkage map)，遗传图谱(genetic map)。 定义: 　　存在于同一染色体上的基因，组成一个连锁群（linkage group）。把一个连锁群的各个基因之间的距离和顺序标志出来，就能形（绘）成连锁遗传图。 特点: 一种生物连锁群的数目与染色体的对数是一致的。即有n对染色体就有n个连锁群，如水稻有12对染色体，就有12个连锁群。三、 连锁遗传图(linkage map) 三、 连锁遗传图(linkage map) 规则： ①如果A基因与B基因连锁，B基因与C基因连锁，那么，A基因与C基因连锁。 ②如果A基因与B基因连锁，B基因与C基因不连锁，那么，A基因一定不与C基因连锁。 　　果蝇由于雄体完全连锁，连锁群的测定稳定可靠。摩尔根等在1914年已发现果蝇一共只有4个连锁群。到1942年，在果蝇中至少测定了494个基因，分别属于这4个连锁群中之一。null果蝇的4个连锁群 　图5-9　玉米的连锁遗传图 　图5-9　玉米的连锁遗传图P103　图5-9　玉米的连锁遗传图P103　图5-9　玉米的连锁遗传图null三、 连锁遗传图(linkage map)三、 连锁遗传图(linkage map)2.连锁群的数目 　连锁群的数目不会超过染色体的数目，但暂时会少于染色体对数，因为资料积累的不多。 3.遗传作图的过程与说明。 　要以最先端的基因点当作0，依次向下排列。以后发现新的连锁基因，再补充定出位置。如果新发现的基因位置应在最先端基因的外端，那就应该把0点让给新的基因，其余基因的位置要作相应的变动。第五节 基因定位第五节 基因定位常用的基因定位的方法 1 体细胞杂交法 2 原位杂交和荧光原位杂交 3 遗传交换定位法 4 结合定位法 5 染色体步行和染色体跳跃 6 ……null染色体定位：只把基因定位到某条染色体上。 细胞水平上的基因图又称细胞遗传图 区域定位：从细胞遗传学水平，用染色体显带等技术在光学显微镜下观察，将基因定位到染色体的具体区带。 1 体细胞杂交法基因定位1 体细胞杂交法基因定位体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细胞。 （1）体细胞杂交的概念： 也称细胞融合（cell infusion），是将来源不同的两种细胞融合成一个新细胞。新产生的细胞称杂种细胞（hybrid cell），含双亲不同的染色体。 null（2）对象： 人的细胞 鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠 （3）杂种细胞的特点： 在繁殖传代过程中，人的染色体优先丢失，以至最后只剩几条或一条人的染色体，而啮齿类的染色体被保留下来。null（4）原理： 细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是HAT选择系统。HAT选择系统：HAT选择系统： 人的突变细胞株：缺乏HGPRT酶（次黄嘌呤-鸟嘌呤核苷酸转换酶 ） 小鼠细胞株：缺乏TK酶（胸苷激酶） 两者融合培养于HAT培养基中 HAT培养基： H为次黄嘌呤，是HGPRT的底物，为DNA合成提供原料（核苷酸旁路合成原料） A氨甲蝶呤，可阻断正常的DNA合成（嘌呤及TMP合成受抑制） T在胸苷激酶（TK）的作用下生成胸腺嘧啶核苷酸，为DNA合成提供原料因此在HAT培养基上因此在HAT培养基上 人细胞： ①由于A的存在，正常的DNA 合成通路受阻 。 ②同时由于HGPRT的缺乏，无法利用次黄嘌呤通过旁路合成DNA（ 嘌呤合成障碍） null鼠细胞：由于A的存在正常的DNA合成通道受阻，有HGPRT可以利用次黄嘌呤合成腺嘌呤，鸟嘌呤，但由于无TK，无法合成胸腺嘧啶。（嘧啶合成障碍 ） 杂种细胞：有HGPRT旁路合成腺嘌呤,鸟嘌呤；并可以利用TK合成胸腺嘧啶（嘌呤和嘧啶都可以正常合成） null 将筛选出来的杂种细胞转移到正常培养基继续培养，由于人和鼠都有各自不同的生化和免疫学特性，Miller等运用体细胞杂交并结合杂种细胞的特征，证明杂种细胞的存活需要胸苷激酶（TK）。凡是含有人17号染色体的杂种细胞都因有TK活性而存活，反之则死亡，从而推断TK基因定位于17号染色体上，这是首例应用体细胞杂交法进行的基因定位。null鼠人XTK- HPRT+TK+ HPRT-鼠人鼠人鼠人TK+ HPRT+17 317317 3TK+ TK+TK-HATnull②克隆嵌板法(clone panel method) 根据不同杂种细胞保留或丢失的人染色体有时是重叠的情况,设计的一种简便而实用的基因定位方法。 克隆嵌板 杂种克隆 保留的人染色体 1 2 3 4 5 6 7 8 A + + + + - - - - B + + - - + + - - C + - + - + - + -2.原位杂交和荧光原位杂交2.原位杂交和荧光原位杂交 （1）原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛素基因用此方法定位于11p15。 （2）原理：碱基的互补配对，同源的DNA-DNA双链或DNA-RNA双链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物质标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA作探针，可检测细胞基因组中的同源部分。null3）原位杂交的特点： 杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上DNA原位变性，再与放射性或非放射性物质（通常用3H）标记的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染色体上特异DNA或RNA顺序，用放射性颗粒在某条染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确定探针的位置，从而准确地进行基因定位。4）原位杂交的步骤4）原位杂交的步骤 制备中期染色体 DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交（在载玻片上） 洗膜 放射性标记：放射自显影 检测 非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 杂交信号 结合染色体形态进行基因定位 5）荧光原位杂交 （florescence in situ hybridization，FISH）5）荧光原位杂交 （florescence in situ hybridization，FISH） 用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针DNA（Nick translation 标记法），变性成单链后与变性后的染色体或细胞核靶DNA杂交。在荧光显微镜下观察并记录结果。 FISH 优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区 域定位。 缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。 单色FISH单色FISHnull 多色FISHnullFluorescence In Situ Hybridization5 染色体步行和染色体跳跃5 染色体步行和染色体跳跃第六节 性连锁遗传第六节 性连锁遗传null 摩尔根等人（1910）以果蝇为材料进行试验时发现性连锁现象。 性连锁（sex linkage）：指性染色体上基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象。 又称伴性遗传（sex-linked inheritance）。 性连锁是连锁遗传的一种特殊表现形式 二、伴X隐性遗传： 1、果蝇： 二、伴X隐性遗传： 1、果蝇：果蝇眼色：红眼(W)对白眼(w)为显性； P：红眼(♀)× 白眼(♂) ↓ F1：红眼(♀)×红眼(♂) ↓ F2：¾ 红眼:¼ 白眼 (♀/♂) (♂) 正 交null正 交null1、果蝇： 反 交P ♀♂×F1F2null实验结果说明：白眼雄果蝇永远都是纯合体，即就这个白眼基因而说，雄蝇永远不会成为杂合子。 摩尔根假设：控制白眼性状的隐性基因w位于X染色体上，Y染色体上不带有这个基因的显性等位基因。null伴性遗传归纳为两条规律： 1、同配性别传递显性纯合基因时，F1雌、雄个体都为显性性状。F2性状的分离呈3显：1隐；性状分离呈1:1，且隐性个体的性别与祖代隐性个体一样，即外祖父的性状通过其女儿传递给外孙； 2、同配性别传递显性纯合基因时， F1表现交叉遗传，即母亲的性状传递给儿子，父亲的性状传递给女儿。 F2性状与性别比均为1:1 。二、人类的伴性遗传二、人类的伴性遗传（一）伴X显性遗传：决定遗传性状的显性基因在X染色体上的遗传方式称~。女性多于男性，且多为杂合子。 例如：抗维生素D佝偻病（该致病基因定位在Xp22.2-Xp22.1） （二）伴X隐性遗传：由X染色体携带的隐性基因的遗传方式称~。如色盲、A型血友病等表现为伴X隐性遗传.null色盲性连锁： ① 控制色盲的基因为隐性c，位于X染色体上，Y染色体上不带其等位基因； ② 由于色盲基因存在于X染色体上，女人在基因杂合时仍正常；而男人Y基因上不带其对应的基因，故男人色盲频率高。 ∴ 女：XCXc杂合时非色盲，只有XcXc纯合时才是色盲； 男：Y染色体上不携带对应基因，XCY正常、XcY色盲null(3)(三)Y连锁遗传(三)Y连锁遗传人类中此遗传方式很少,仅仅由父亲传给儿子,不传给女儿,又称限雄遗传。如男性的毛耳缘遗传。 伴Y遗传的毛耳缘性状在印第安人群中常见，其他地区的人群中极少见。 研究表明：Y染色体是雄性哺乳动物所必须的，某种雄性化基因一定存在于Y染色体的差别区段上，如睾丸决定因子（TDF）null图4-8 耳毛的性连锁 null（四）伴Z遗传：位于Z染色体上的基因所决定的遗传现象。 1、伴Z隐性遗传：家蚕中的油蚕由Z染色体隐性基因os控制。正常蚕有显性Os控制。 P ZOsW♀ × ZosZos♂ F1 ZOsZos♂（正常）：ZosW♀（油蚕淘汰） 2、伴Z显性遗传：鸡的芦花条纹遗传。卢花基因B对非卢花基因b为显性，Bb这对基因 位于z染色体上而W染色体上 不含有它的等位基因。null （四）伴Z遗传 2、伴Z显性遗传： ★以雌芦花鸡(ZBW)与非芦花鸡雄鸡(ZbZb)杂交，F1公鸡的羽毛全是芦花，而母鸡全是非芦花。 ★如果进行反交, 以非芦花雌鸡(ZbW)作母本与芦花雄鸡(ZBZB)杂交，F1公鸡和母鸡的羽毛全是芦花。正 交反 交 三、限性遗传 三、限性遗传    限性遗传（sex-limited inheritance）是指某些性状只局限于雄性或雌性上表现。     控制这些性状的基因在XY型动物中位于Y染色体上，在ZW型动物中位于W染色体上。限性遗传与伴性遗传不同，只局限于一种性别上表现，而伴性遗传则既可在雄性上也可在雌性上，只是表现频率有些差异。   四、从性遗传    四、从性遗传     从性遗传(sex-controlled inheritance)又称为性影响遗传(sen-influenced inheritance)。它是指在一个物种内由于体内环境的影响使位于常染色体上的基因所控制的性状只出现在雄体或只出现在雌体，或在一个性别为显性而在另一性别则为隐性的现象。     例如，不同品种的羊的角有不同的表现。一种是雌雄都有角，另一种是雌雄都无角，此外还有的品种是雄的有角雌的无角。如果前两种羊交配，F1群体中雌性无角，雄性有角。反交也是如此。 绵羊角的从性遗传绵羊角的从性遗传而H/h基因位于常染色体上。 人的秃头性状也表现为类似的遗传现象。  第七节 剂量补偿效应 第七节 剂量补偿效应一、剂量补偿的概念 常染色质和异染色质 真核细胞的染色体和染色质是细胞核内同一物质在细胞周期不同时期表现出来的不同构象，染色质分为常染色质和异染色质。 ○ 常染色质折叠程度低，处于伸展状态，染色时着色浅。DNA主要是单一序列和中度重复序列。处于常染色质状态是基因转录的必要条件。 ○ 异染色质折叠程度高，处于凝缩状态，染色时着深。 组成性异染色质 除复制期外，均处于凝缩状态，处于中期染色体的着丝粒区、端粒、次缢痕等节段。具有明显的遗传惰性，不转录也不编码蛋白。 兼性异染色质 指某些细胞或某一发育阶段，原来的常染色质凝缩失去基因转录活性而成。雌性哺乳动物一条X染色体异染色质化，在上皮细胞中形成巴氏小体、在多核白细胞中形成“鼓槌”。X染色体随机失活X染色体随机失活 巴氏小体 巴氏小体 剂量补偿——雌性哺乳动物一条X染色体异染色质化（失活），只有一条X染色体具有活性，使雌雄动物虽然X染色体数目不同但基因产物的剂量是平衡的。 补偿方式 哺乳动物 X染色体随机失活或父源X染色体失活 有袋动物 父源X染色体失活 黑腹果蝇 雄性个体X染色体基因表达水平加倍 秀丽线虫 雌性个体两条X染色体基因表达水平减半 二、萊昂（Lyon）假说的内容与证据 萊昂假说的内容 巴氏小体是一条失活的X染色体； 哺乳动物雌性个体两条X染色体有其中一条在受精后失活； 两条X染色体中哪一条失活是随机的； 细胞中某染色体失活后，由该细胞产生的细胞都是该染色体失活； 生殖细胞形成时，失活的染色体得以恢复。 □ 萊昂假说证据 ○ 雌性三色猫 腹部白色，背部和头部散布黄色和黑色的斑块。 基因型为XBXb , B基因产生黑斑，b基因产生黄斑。XB和Xb随机失活，有活性的基因表现出相应的斑块，形成黑黄相间的斑块。 ○ 毛色镶嵌小鼠 黑白斑毛色镶嵌雌性小鼠 基因型为XBXb , B基因产生黑斑，b基因产生白斑。XB和Xb随机失活，有活性的基因表现出相应的斑块，形成黑白相间的斑块。null毛色镶嵌小鼠的成因null ○ 人类的6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6PD）的测定 G-6PD基因位于X染色体，男女活性相同，表明女性有一条X染色体失活。 G-6PD电泳分出快型F和慢型S，由一对等位基因F和S编码。FF或SS型出现一条带，F/S型出现两条带。 用胰酶消材化处理F/S型女人的皮肤组织，使其分成单个细胞，进行单克隆培养，从各克隆取样电泳，每个克隆都只有一条带。图 G-6PD的电泳检测图 G-6PD的电泳检测null 三、X染色体失活的机制 X染色体上都存在与失活有关的Xic(X染色体失活中心)位点，Xic位点的丢失会影响萊昂化，胚胎不能存活。 X染色体失活分起始、维持、扩散3个阶段。 X染色体失活只是部分失活，在失活染色体的Xic位点上发现有活性的基因（XIST）。Xic的失活作用Xic的失活作用 XIST基因的表达 XIST基因的表达null在失活的X染色体上，表达的基因(逃避失活的基因)与失活基因是穿插排列的。这意味着失活基因转录的关闭不是由它们所在的区域决定的，而是与某些位点有关nullNature：Xist并不能引发X染色体失活 在最新一项研究中，美国北卡罗琳娜大学研究人员用小鼠胚胎（研究人员用基因工程方法使这些小鼠在其未来失活的X-染色体上含有一个有缺陷的Xist基因）所做的新的研究工作显示，实际情况更为复杂。事实上，在留下印迹的XCI过程中，父系X-染色体的沉默可在没有父系Xist的情况下被启动。如果仍旧没有Xist，X-染色体最终会再活化，说明它的作用也许是使沉默长期保持稳定。小鼠基因组荧光照片。红色是Xist RNA与DNA结合部分，蓝色为小鼠DNA。 （图片来源：Nature Publishing Group, Ng, K., et al., Xist and the order of silencing, EMBO reports 8, 34–39.）