遗传学经典连锁遗传分析课件.ppt
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1、连锁与互换遗传定律连锁与互换遗传定律11906年,年,贝特生贝特生(Bateson W.)和)和贝拉特贝拉特(Punnett R.C.)在)在香豌豆香豌豆的二的二对性状杂交试验中对性状杂交试验中 首先首先发现性状连发现性状连锁遗传现象。锁遗传现象。贝特生贝特生(18611926):英国生物学家英国生物学家,曾经重复过孟德尔的实验曾经重复过孟德尔的实验2连锁现象的发现连锁现象的发现 紫花、长花粉粒 红花、圆花粉粒 亲组合:亲本中原有的组合方式。重组合:亲本中没有的新的组合方式。3紫花、圆花粉粒 红花、长花粉粒4 相引相(Coupling Phase):来自同一亲本的两个显性性状或两个隐性性状连锁
2、在一起遗传的情况(如紫长PPLL、红圆ppll)。相斥相(Repulsion Phase):来自同一亲本的一个显性性状与一个隐性性状或一个隐性性状与一个显性性状连锁在一起遗传的情况(如紫圆PPll、红长ppLL)。5摩尔根的果蝇遗传试验 果蝇果蝇(Drosophila melanogaster)眼色与翅长眼色与翅长的连锁遗传:的连锁遗传:眼色:眼色:红眼红眼(pr+)对紫眼对紫眼(pr)为显性为显性翅长:翅长:长翅长翅(vg+)对残翅对残翅(vg)为显性为显性相引相杂交与测交相引相杂交与测交相斥相杂交与测交相斥相杂交与测交6果蝇眼色与翅长连锁遗传:相引相 Ppr+pr+vg+vg+prprvg
3、vg F1pr+prvg+vg prprvgvg Ftpr+prvg+vg 1339红眼长翅红眼长翅prprvgvg 1195紫眼残翅紫眼残翅pr+prvgvg 151 红眼残翅红眼残翅prprvg+vg 154 紫眼长翅紫眼长翅7果蝇眼色与翅长连锁遗传:相斥相Ppr+pr+vgvgprprvg+vg+F1pr+prvg+vg prprvgvg Ftpr+prvgvg 965 红眼残翅红眼残翅prprvg+vg 1067紫眼长翅紫眼长翅 pr+prvg+vg 157 红眼长翅红眼长翅prprvgvg 146 紫眼残翅紫眼残翅8连锁与互换定律连锁与互换定律 连锁遗传的相对性状是由位于连锁遗传的相
4、对性状是由位于同一对同一对染色体上的非染色体上的非等位基因控制,具有连锁关系,在形成配子时倾向于等位基因控制,具有连锁关系,在形成配子时倾向于连锁在一起连锁在一起传递;传递;交换型配子交换型配子的产生是由于的产生是由于非姊妹染非姊妹染色单体色单体间间交换交换而形成的。而形成的。9测交结果只产生两种表型后代的连锁方式称为完全连锁(Complete Linkage)。例如雄性果蝇。完全连锁10不完全连锁雌果蝇、雄家蚕与绝大多数生物均表现为不完全连锁(Incomplete Linkage)。11连锁与互换的本质 完全连锁是由于F1雄蝇在减数分裂过程中非姊妹染色单体基因间不发生交换,所以只产生两种不同
5、的配子,测交后只产生两种后代。12连锁与互换的本质13BV/bv连锁群连锁群 连锁群(连锁群(Linkage group):位于同一对染色体上):位于同一对染色体上的全部基因称作一个连锁群。对于某一生物而言,的全部基因称作一个连锁群。对于某一生物而言,连锁群的数目应该等于染色体的对数。连锁群的数目应该等于染色体的对数。玉米的染色体对数是玉米的染色体对数是10,它的基因连锁群也是,它的基因连锁群也是10;人有人有24个基因连锁群,因为个基因连锁群,因为x染色体和染色体和y染色体的染色体的非同源区段中的基因不同非同源区段中的基因不同14计计 算算 100个进行减数分裂的性母细胞中,有个进行减数分裂
6、的性母细胞中,有7个发生交个发生交换,请计算重组型配子有多少?重组型配子占总换,请计算重组型配子有多少?重组型配子占总配子的比值是多少?交换性母细胞的比例是多少?配子的比值是多少?交换性母细胞的比例是多少?二者有何关系?二者有何关系?15交换型配子的比例交换型配子的比例16五、高等生物的染色体作图五、高等生物的染色体作图 171 重组值及其测定重组值及其测定 重组值重组值(recombination value),也也称重组率称重组率/重组频率(用重组频率(用Rf表示),通常表示),通常也称为交换值,指重组型配子占总配子的也称为交换值,指重组型配子占总配子的百分率百分率.亲本型配子亲本型配子+
7、重组型配子重组型配子用哪些方法可以测定各种配子的数目?用哪些方法可以测定各种配子的数目?18测交法测交法测定重组频率测定重组频率19自交法自交法测定基因间交换频率(测定基因间交换频率(1)20最简单最简单两配子都为两配子都为pl的个体的个体:(pl)2=ppll/总数总数总配子数重组型配子数重组值100%1212.006.006.006.02)(144.044.0192.0%2.19%100695213382cbLPdacbdadpld间重组值:两种重组型配子的比例:两种亲本型配子的比例配子的比例:21plXpl3 重组频率、遗传距离与基因定位重组频率、遗传距离与基因定位 重组频率的变化范围是
8、重组频率的变化范围是0%,50%,反映基因,反映基因间的连锁强度和相对距离间的连锁强度和相对距离 可用重组频率来度量基因间的可用重组频率来度量基因间的相对距离相对距离,也称,也称为为遗传距离遗传距离(genetic distance)以以1%重组率去掉百分号作为一个遗传距离单位重组率去掉百分号作为一个遗传距离单位/遗遗传单位传单位(cM)22两点测验两点测验即每次确定两个基因间的距离的测交实验即每次确定两个基因间的距离的测交实验通过三次杂交、通过三次杂交、三次测交三次测交,计算三对基因两两,计算三对基因两两间重组频率间重组频率(每次测验两对基因间重组频率每次测验两对基因间重组频率)、估计遗传距
9、离估计遗传距离.根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序.23两点测验:步骤两点测验:步骤(1/3)例:玉米第例:玉米第9染色体上三对基因间连锁分析:染色体上三对基因间连锁分析:籽粒颜色:籽粒颜色:有色有色(C)对无色对无色(c)为显性为显性饱满程度:饱满程度:饱满饱满(Sh)对凹陷对凹陷(sh)为显性为显性淀淀 粉粉 粒:粒:非糯性非糯性(Wx)对糯性对糯性(wx)为显性为显性(1)(CCShShccshsh)F1 ccshsh(2)(wxwxShShWxWxshsh)F1 wxwxshsh(3)(WxWxCCwxwxcc)F1 wxwxcc24相引相
10、相引相相斥相相斥相相引相相引相两点测验的两点测验的3个测交结果个测交结果Rf(C-Sh)=%6.3%10014915240354032149152Rf(Wx-Sh)=%20%10014881531599588514881531Rf(Wx-C)=%22%1007177392716254271773925 C-Sh:3.6 Wx-Sh:20 Wx-C:2226两点测验:局限性两点测验:局限性 工作量大,需要作三次杂交,三次测交工作量大,需要作三次杂交,三次测交 不能排除双交换的影响,准确性不够高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当两基因位点间超过5cM时,两点测验的准确性时,两
11、点测验的准确性就不够高就不够高27 5 三点测验三点测验 一次测验就考虑三对基因的差异,从而通一次测验就考虑三对基因的差异,从而通过过一次测交一次测交获得三对基因间的距离并确定其获得三对基因间的距离并确定其排列次序。排列次序。28三点测验:步骤三点测验:步骤(1/7)29仍以玉米仍以玉米C/c、Sh/sh、Wx/wx三对三对基因连锁分析为例,在描述时用基因连锁分析为例,在描述时用“+”代表各基因对应的显性基因代表各基因对应的显性基因sh+wx c亲本型亲本型Wx-Sh单交换单交换Sh-C单交换单交换双交换双交换Rf(Wx-Sh)=%4.18%100670824601626Rf(Sh-C)=%5
12、.3%10067082411611330概率最小的两种配子,为双交换类型。双交换类型和亲本类型相比,只有一对等位基因的差别,这对等位基因在三对基因中处于中间位置。测交后代的表现型测交后代的表现型F1配子种类配子种类粒数粒数交换类别交换类别饱满、糯性、无色饱满、糯性、无色+wx c2702708 8凹陷、非糯、有色凹陷、非糯、有色 sh +25382538饱满、非糯、无色饱满、非糯、无色+c626626凹陷、糯性、有色凹陷、糯性、有色 sh wx+601601凹陷、非糯、无色凹陷、非糯、无色sh +c113113饱满、糯性、有色饱满、糯性、有色+wx+116116饱满、非糯、有色饱满、非糯、有色
13、+4 4凹陷、糯性、无色凹陷、糯性、无色 sh wx c2 2总总 数数67086708亲本型亲本型单交换单交换18.3%18.3%单交换单交换3.4%3.4%双交换双交换0.09%0.09%31绘制连锁遗传图绘制连锁遗传图 sh位于位于wx与与c之间之间 wx-sh:18.4 sh-c:3.5wx-c:21.932总结:三点测验的步骤总结:三点测验的步骤1、数据整理归类,由、数据整理归类,由8个数据归为个数据归为4组组,分别是:,分别是:亲本型、单交换、单交换、双交换亲本型、单交换、单交换、双交换2、确定基因的顺序、确定基因的顺序 将双交换与亲本型比较进而确定将双交换与亲本型比较进而确定中央
14、中央的基因的基因3、计算两两基因间的、计算两两基因间的重组值重组值4、绘绘遗传图谱遗传图谱33干涉与并发率干涉与并发率(符合系数)(符合系数)理论双交换值理论双交换值如果相邻两交换间互不影响,即交换独立发生,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那么根据乘法定理,双交换发生的理论频率(理论理论双交换值双交换值)应该是两个区域单交换频率应该是两个区域单交换频率(交换值交换值)的的乘积乘积例:例:wxshc三点测验中,三点测验中,wx和和c基因间理论双交换基因间理论双交换值应为:值应为:0.1840.035=0.64%34干涉干涉(interference
15、)wx和和c基因间的实际双交换值为基因间的实际双交换值为0.09,低于理论双,低于理论双交换值(交换值(0.64%),表明),表明wx-sh间或间或sh-c间一旦发生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,这种现象称为换的频率下降,这种现象称为干涉干涉(interference),或干扰或干扰(I).干涉干涉(interference)或干扰或干扰:一个交换发生后,它往一个交换发生后,它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使实际双交往会影响其邻近交换的发生。其结果是使实际双交换值换值不等于不等于理论双交换值理论双交换值
16、.35并发率并发率(coefficient of coincidence)并发率并发率(C)也称为符合系数:用以衡量两次交换间相互影响的也称为符合系数:用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度性质和程度 例如前述中:例如前述中:C=0.09/0.64=0.14 并发率的性质:并发率的性质:真核生物:真核生物:0,1正干涉正干涉*某些微生物中往往大于某些微生物中往往大于1,称为,称为负干涉负干涉 干涉干涉=1-并发率并发率 并发率愈并发率愈大大,干涉愈,干涉愈小小;并发率等于;并发率等于1,表示,表示没有没有干涉,也干涉,也就是说两个单交换独立发生,完全没有干涉。并发率等于就是说两个单交换独立发生
17、,完全没有干涉。并发率等于0,表示干涉表示干涉完全完全,也就是说一点发生交换,邻近一点就不会,也就是说一点发生交换,邻近一点就不会发生交换。发生交换。并并发发率率36v双交换的比率最低:双交换的比率最低:如果如果3 3个基因是自由组合的,则个基因是自由组合的,则8 8种配子种配子的比率为的比率为1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1,如果是连锁的,则非交换,如果是连锁的,则非交换 单交换单交换 双交换。双交换。v双交换的结果是双交换的结果是3 3个基因中只有中间的基因位置发生改变,个基因中只有中间的基因位置发生改变,另两个基因位置不变。另两个基因位置不变。v重组值与交换
18、值的区别:重组值与交换值的区别:发生双交换后,头尾两个基因间发发生双交换后,头尾两个基因间发生了两次交换,但两基因没有重组。理论上说,染色体图距应生了两次交换,但两基因没有重组。理论上说,染色体图距应由交换值表示,但我们能观察到的只有表型(基因)的重组。由交换值表示,但我们能观察到的只有表型(基因)的重组。双交换的特点双交换的特点37383940三点测交的优缺点三点测交的优缺点u(1 1)它比两点测交方便、准确,一次三点测交相当于三次)它比两点测交方便、准确,一次三点测交相当于三次两点测交实验所得的结果。因为一次三点试验中得到的三个两点测交实验所得的结果。因为一次三点试验中得到的三个重组值是在
19、同一基因型背景,同一环境下得到的,三个重组重组值是在同一基因型背景,同一环境下得到的,三个重组值可以严格地相互比较。值可以严格地相互比较。u(2 2)可以得到双交换的资料。可以得到双交换的资料。u(3 3)证实了基因在染色体上是直线排列的证实了基因在染色体上是直线排列的u(4 4)三隐性纯合体不易获得或保存。)三隐性纯合体不易获得或保存。416 作图函数作图函数 交换值:交换值:平均每条染色单体发生交换平均每条染色单体发生交换的次数的次数。重组值与交换值的关系:重组值与交换值的关系:相等相等 不等不等42重组频率与交换次数的关系重组频率与交换次数的关系 假设两基因间仅发生假设两基因间仅发生02
20、次交换:次交换:交换次数为交换次数为0,重组型配子的比例,重组型配子的比例(重组频率重组频率)为为0%交换次数为交换次数为1,重组频率为,重组频率为50%交换次数为交换次数为2,重组频率为,重组频率为?二线双交换二线双交换:三线双交换三线双交换:四线双交换四线双交换=1:2:1 0%+50%+100%=50%两基因间的重组值总是发生交换的孢母细胞比例的两基因间的重组值总是发生交换的孢母细胞比例的一半一半.43双交换的配子类型与比例双交换的配子类型与比例44发生交换的孢母细胞的频率发生交换的孢母细胞的频率 其中:其中:i=0,1,2,为交换次数为交换次数f(i)为发生为发生i次交换的频率次交换的
21、频率m为孢母细胞中两基因间发生交换的平均次数为孢母细胞中两基因间发生交换的平均次数45作图函数作图函数 孢母细胞的交换频率可表示为:孢母细胞的交换频率可表示为:平均交换次数平均交换次数更准确地反映了基因间的遗传距离更准确地反映了基因间的遗传距离mme!mefif1010100meRf121m=-ln(1-2Rf)Rf=mRf=-ln(1-2Rf)2121467 连锁遗传图连锁遗传图(linkage map)u定义定义:存在于同一染色体上的基因,组成一个连锁群(存在于同一染色体上的基因,组成一个连锁群(linkage grouplinkage group)。把一个连锁群的各个基因之间的距离)。把
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