第六章連鎖交換定律現代遺傳學本章內容第一節(jié)連鎖與交換

1、連鎖交換現象；2、交換發(fā)生的機制3、交換型配子的形成；4、發(fā)生交換的一般規(guī)律第二節(jié)交換率及其測定

1、交換率測定的方法；2、影響交換率的因素第三節(jié)基因定位和連鎖遺傳圖

1、基因定位；2、干涉和并發(fā)率；3、連鎖遺傳的實際運算；4、連鎖群和連鎖遺傳圖第四節(jié)人類的遺傳分析

背景1900年孟德爾遺傳規(guī)律重新發(fā)現以后，生物界廣泛重視，進行了大量試驗。其中有些屬于兩對性狀的遺傳結果不符合自由組合定律→摩爾根以果蠅為材料進行深入細致研究→提出連鎖遺傳定律→創(chuàng)立基因論→認為基因成直線排列在染色體上，進一步發(fā)展為細胞遺傳學。第一節(jié)連鎖和交換位于同一條染色體上的基因叫連鎖基因；位于同一條染色體上的非等位基因總是聯(lián)系在一起遺傳的方式稱為連鎖。一、連鎖

(linkage)二、交換

(crossover)

一、連鎖（一）性狀連鎖遺傳的發(fā)現1906年，貝特生（BatesonW.）和龐尼特（PunnettR.C.）在香豌豆的二對性狀雜交試驗中首先發(fā)現性狀連鎖遺傳現象。他們的兩個實驗如下：結果與第一個實驗結果相同。

連鎖遺傳及其雜交組合連鎖遺傳：原來為同一親本所具有的兩個性狀，在F2中常常有連系在一起遺傳的傾向。相引組：甲乙兩個顯性性狀，連系在一起遺傳、而甲乙兩個隱性性狀連系在一起的雜交組合。如：PL/pl。相斥組：甲顯性性狀和乙隱性性狀連系在一起遺傳，而乙顯性性狀和甲隱性性狀連系在一起的雜交組合。如：Pl/pL。（二）連鎖遺傳的解釋利用測交法驗證連鎖遺傳現象:

特點：連鎖遺傳的表現為：?兩個親本型配子數是相等，>50%；?兩個重組型配子數相等，<50%。實驗驗小小結結：：親本本具具有有的的兩兩對對非非等等位位基基因因（（Cc和Shsh或pr+pr和vg+vg）不不是是獨獨立立分分配配，，而而是是連連系系在在一一起起遺傳傳，，如如C-Sh、c-sh或pr+vg+和prvg常常常連連系系在在一起起。?！郌1配子子中中總總是是親親本本型型配配子子（（CSh和csh或pr+vg+和prvg）數數偏偏多多，，重重新新組組合合配配子子（（Csh、cSh或pr+vg和prvg+）數數偏偏少少。。實驗驗小小結結：：?上述述結結果果均均說說明明重重組組型型配配子子數數占占總總配配子子數數的的百百分分率率<50%。重組組率率（（交交換換值值））：重重組組型型的的配配子子百百分分數數稱稱為為重重組組率率。。?當兩兩對對基基因因為為連連鎖鎖遺遺傳傳時時，，其其重重組組率率總總是是<50％％。?！邿o無論論相相引引組組或或相相斥斥組組的的雜雜交交組組合合方方式式，，在在減減數數分分裂裂時時有有一一部部分分細細胞胞中中的的同同源源染染色色體體的的兩條條非非姐姐妹妹染染色色單單體體發(fā)生生了了交交換換（crossingover)?！嘀刂亟M組型型配配子子數數目目只只是是少少數數。。（三三））完完全全連連鎖鎖和和不不完完全全連連鎖鎖1完完全全連連鎖鎖(completelinkage)同源源染染色色體體上上非非等等位位基基因因間間不能能發(fā)生生非非姐姐妹妹染染色色單單體體之之間間的的交交換換→F1只產產生生兩兩種種親型型配配子子、其其自自交交或或測測交交后后代代個個體體的的表表現現型型均均為為親本本組組合合。完全全連連鎖鎖由于于F1雜合合雄蠅蠅(BbVv)只只產產生生兩兩種種類類型型的的配配子子，數數目目相相等等，，所所以以用用雙雙隱隱性性雌雌蠅蠅測測交交的的后后代代，，只只能能有有兩兩種種表表現現型型，，比例例為為1:12、、不不完完全全連連鎖鎖完全全連連鎖鎖的的情情形形很很少少，，一一般般是是不不完完全全連連鎖鎖。。不完完全全連連鎖鎖（（部部分分連連鎖鎖））：同同一一染染色色體體上上的的兩兩個個非非等等位位基基因因之之間間或多多或或少少地發(fā)發(fā)生生非非姊姊妹妹染染色色單單體體之之間間的的交交換換→F1代除除產產生生親親型型配配子子外外，，還還可可產產生生少少量量的的重重組組型型配配子子。。如玉米米顏顏色色基基因因Cc和籽籽粒粒飽飽滿滿度度基基因因Shsh是位位于于玉玉米米第第9對對染染色色體體上上的的兩兩對對不不完完全全連連鎖鎖的的非非等等位位基基因因。。不完完全全連連鎖鎖灰身身長長翅翅灰灰身身殘殘翅翅黑黑身身長長翅翅黑黑身身殘殘翅翅當兩兩對對非非等等位位基基因因為為不完完全全連連鎖鎖時，，F1不僅產生生親本型型配子也產產生重組型配配子，比例：：0.42:0.42:0.08:0.08。?由連鎖遺傳傳例證中可見：：1．相引組和和相斥組組都表現現為不完完全連鎖鎖，后代代中均出出現重組組類型，，且重組組率很接接近，其重組型型配子是是如何出出現的?2．為何重組組型配子子數<親親型配子子數，其重組率率<50%?二、交換換1．交換換：成對染色色體非姐姐妹染色色單體間間基因的的互換。。2．交換換的過程程：雜種減數數分裂時時期(前前期I的的粗線期期)。3．根據染色體細胞學行行為和基因位置上的的變化關關系可以以說明連連鎖和交交換的實實質。例如玉米米有色飽飽滿基因因（一）交換型配配子形成的過過程1、在減減數分裂裂的偶線期同源染色色體聯(lián)會和基因配配對。2、粗線期時同源染染色體的的非姐妹妹染色單單體之間間發(fā)生交換。3、后期I時同源染染色體的的分離。4、后期II時產生各各類配子。（二）發(fā)發(fā)生交換的一般規(guī)規(guī)律1、連鎖鎖遺傳也也可以發(fā)發(fā)生基因重組組，是變異異的來源源之一2、交換換的配子子數總是是少于親型配子子數3、交換的配配子比例例是交換換的性母母細胞比比例的一半4、交換換不僅可可以發(fā)生生在基因因與基因因之間，也可在基基因內部部發(fā)生5、生物物的交換換一般是是對等的，可是也也有不對對等的6、同源源染色體體的基因因之間相距的遠遠近可決定基基因之間間的交換率。在全部孢孢母細胞胞中，各各聯(lián)會的的同源染染色體在在C與Sh基因因間不可可能全部部都發(fā)生生交換，，故重組率<50%；例如玉米米F1的的100個孢母母細胞中中，交換換發(fā)生在在Cc和和Shsh相連連區(qū)段之之內的有有7個，則重組組率為3.5%。親本組合合=((193+193)/400)×100%=96.5%重新組合合=((7+7)/400)×100%=3.5%∴兩對對連鎖基基因間發(fā)發(fā)生交換換的孢母母細胞的的百分率率，恰是是交換配子子（重組組型配子子）百分分率的兩兩倍。連鎖與交交換定律律：位于同源源染色體體上的非非等位基基因在形形成配子子時，多多數隨所所在的染染色體一一起行動動，只產產生親型型配子；；若同源染染色體上上的非姊姊妹染色色單體之之間發(fā)生生了交換換，就可可產生少少數的重重組型配配子。第二節(jié)交交換率率及其測測定一、交換換率crossoverrate又稱交換值、、重組率率或者重組值等，指同同源染色色體非姐姐妹染色色單體間間有關基基因的染染色體片片段發(fā)生交換換的頻率率，一般利利用交換換型配子子數占總總配子數數的百分分率進行行估算，，常用R表示。交換率（R）=（交換型型配子數數/總配配子數））×100%=（交換型型染色單單體數/涉及的的總染色色單體數數）××100%二、交換換率的測測定（一）測測交法上例玉米米測交：：相引組交換值為為3.6%，兩兩種重組組配子各各1.8%；相斥組交換值為為2.99%，，兩種重重組配子子各1.5%。用測交法法測定交交換值的的難易不同同：玉米、煙煙草較易易：去雄雄和授粉粉容易，，可結大大量種子子；麥、稻、、豆較難難：去雄雄和授粉粉困難，，種子少少，故宜宜用自交測定定法（F2資料）。。（二）自自交法例如第一一節(jié)中的的香豌豆資資料：F2有4種表表現型紫紫長紫紫圓紅紅長紅紅圓F1有4種配配子PLPlpLpl設各配子子的比例例為abcdF2組合為(aPLbPlcpLdpl)2?其中F2中純合雙雙隱性ppll個體數即即為d2；組成F2表現型ppll的F1配子必然然是pl，其頻頻率d。已知香豌豆ppll個體數為為1338株（（相引組組）；∴表現現型比率率=d2=1338/6952×100%=19.2%。。?親本本型配子子（pl–PL））的頻率率相等，，均為44%；；?重組組型配子子（Pl–pL））的頻率率各為6%。∴F1形成的4種配子子比例為為44PL∶6pl∶6pL∶∶44pl或0.44∶0.06∶∶0.06∶0.44交換值=6%××2=12%→兩種重組組型配子子之和。因親本的的基因組合合方式不同而不不同的計計算交換率（斥）＝2X1/2(X為隱隱性純合合體所占占概率））交換率（引）＝1－2X1/2(X為隱隱性純合合體所占占概率））由于交換換值具有有相對穩(wěn)定定性，常以該該數值表表示兩個個基因在在同一染染色體上上的相對對距離（（遺傳距距離）。。例如：3.6%即可稱稱為3.6個遺遺傳單位位。遺傳單位位值愈大，兩基因因間距離離愈遠，，愈易交交換。三、影響響交換率率的因素素基因間連連鎖程度度或基因因間距離離交換值的的幅度經經常變化化于0～50%之間：當交換值值→0%，連連鎖強度度越大，兩個連連鎖的非非等位基基因之間間交換越少；當交換值值→50%，，連鎖強強度越小，兩個連連鎖的非非等位基基因之間間交換越大?！嘟粨Q換值的大大小主要要與基因因間的距距離遠近近有關。。內外環(huán)境境的變化化性別染色體結結構和數數目的變變異第三節(jié)基基因定定位和連連鎖遺傳傳圖一、基因因定位－確定基基因在染染色體上上的位置置。確定基因因的位置置主要是是確定基基因間的的距離和順順序→基因之間間的距離離用交換值來表示。。準確地估估算出交交換值→確定基因因在染色色體上的的相對位置置→把基因標標記在染染色體上上。兩點測驗驗和三點測驗驗是基因定定位可以以采用的的兩種方方法。1．兩兩點測測驗：：?通過三次雜雜交和三次測交交（隱性性純合合親本本）分分別測測定兩兩對基基因間間是否連連鎖，然后后根據據其交換值值確定它它們在在同一一染色色體上上的位位置。。測出Aa-Bb間重重組率率，確確定是是否連連鎖；；測出Bb-Cc間重重組率率，確確定是是否連連鎖；；測出Aa-Cc間重重組率率，確確定是是否連連鎖。。?如上述述3次次測驗驗確認認3對對基因因間連連鎖根據交交換值值大小小確定3對基基因在在染色色體上上的位位置。。例如:已知玉玉米子子粒有有色(C)對無無色(c)為顯顯性，，飽滿滿(Sh)對凹凹陷(sh)為為顯性性，非非糯性性(Wx)對糯糯性(wx)為為顯性性。第一組組試驗驗：CCShSh×ccshsh↓F1CcShsh×ccshsh為了明明確這這三對對基因因是否連連鎖遺遺傳，分別別進行行了以以下三三個試試驗:第二組組試驗驗：wxwxShSh×WxWxshsh↓F1WxwxShsh×wxwxshsh第三組組試驗驗：WxWxCC×wxwxcc↓F1WxwxCc×wxwxcc第一組組試驗驗：CCShSh×ccshsh↓F1CcShsh×ccshsh第一組組試驗驗：CCShSh×ccshsh↓F1CcShsh×ccshsh40324035149152交換值值＝(149＋152)/(4032+4035+149+152)××100%＝3.6%第二組組試驗驗：wxwxShSh×WxWxshsh↓F1WxwxShsh×wxwxshsh交換值值＝(1531＋＋1488)/(1531＋＋5991＋5885＋＋1448)××100%＝20%第三組組試驗驗：WxWxCC×wxwxcc↓F1WxwxCc×wxwxcc交換值值＝(739＋717)/(2542＋＋739＋＋717＋＋2716)××100%＝22%第一、、二個個試驗驗結果表表明，，Cc和和Shsh是連鎖鎖遺傳傳的，，Wxwx和Shsh是連鎖鎖遺傳傳的。。所以以Cc和Wxwx肯肯定是是連鎖遺遺傳的，根據這這二個個試驗驗結果果，這這三對對基因因在同同一染染色體體上的的排列列順序有兩兩種可可能：：第三個個試驗驗結果表表明，，Wxwx和Cc兩兩對基基因在在染色色體上上相距距22個個遺傳傳單位位。這與23.6個個遺傳傳單位位接近近。所以，，可以以確定定第一種種排列列順序序符合合實際際。這樣就就把這這三對對基因因的相相對位位置初初步確確定下下來。。用同樣樣的方方法和和步驟驟，還可以以把第四對對、第第五對對及其它它各對對基因因的連連鎖關關系和和位置置確定定下來來。不過，，如果果兩對對連鎖鎖基因因之間間的距距離超過5個遺遺傳單單位，，兩點測測驗法法便不不如下下面介介紹的的三點測測驗法法的準確確性為為高。。是基因因定位位最常常用的的方法法，它它是通通過一次雜雜交和一次測測交，，同時確確定三三對基基因在在染色色體上上的位位置。。采用三三點測測驗可可以達達到兩兩個目目的：：一是糾糾正兩兩點測測驗的的缺點點，使使估算算的交交換值值更加加準確確；二是通通過一一次試試驗同同時確確定三三對連連鎖基基因的的位置置。2.三三點點測驗驗現仍以以玉米米Cc、、Shsh和Wxwx三對基基因為為例，，說明明三點點測驗驗法的的具體體步驟驟。(1)確確定基基因在在染色色體上上的位位置：：利用三三點測測驗，，首先先要在在Ft中找出雙雙交換換類型型(即個個體數數最少少的)，然然后以親本本類型型(即個個體數數最多多的)為對對照，，在雙雙交換換中居中的基因因就是是三個個連鎖鎖基因因中的的中間間基因因，它它們的的排列列順序就被確定下來。。凹陷、、非糯糯、有有色飽滿、、糯性性、無無色根據F1的的染色色體基基因型型有三三種可可能性性：sh++================wx在在中間間+wxc+sh+================sh在在中間間wx+c++sh================c在中中間wxc+單交換換：在三個個連鎖鎖基因因之間間僅發(fā)發(fā)生了了一次次交換換雙交換換：在三個個連鎖鎖區(qū)段段內，，每個個基因因之間間都分分別要要發(fā)生生一次次交換換Ft中中親型最最多，發(fā)生生雙交換換的表現現型個個體數數應該該最少。∴+wxc和sh++為親型型+++和和shwxc為雙交換類類型其它均為單交換換配子類型型第②種排列順序序才有可能能出現雙交交換配子。。所以這三個個連鎖基因因在染色體體的位置為為wxshc。關鍵是確定中間間一個基因因．一般以最少的雙雙交換型與與最多的親親型相比，可以以發(fā)現只有sh基基因發(fā)生了位置置改變，所所以sh一定在在中間。(2)確確定基因之之間的距離離：－估算交換換值確定基基因之間的的距離。由于每個雙雙交換中都都包括兩個個單交換，，故估計兩個個單交換值值時，應分分別加上雙雙交換值：：雙交換值=〔(4+2)/6708〕〕×100%=0.09%wx-sh間單交換換=〔(601+626)/6708〕〕×100%+0.09%=18.4%sh-c間間單交換換=〔(116+113)/6708〕〕×100%+0.09%=3.5%∴三對連鎖基基因在染色色體上的位位置和距離離確定如下下：|--------------21.9-------------|

|------18.4------|-----3.5------||----------------|--------------|wxshc（1）在染色體上上，一個交換的的發(fā)生是否否影響另一一個交換的的發(fā)生?根據概率理理論，如單單交換的發(fā)發(fā)生是獨立立的，則雙交換=單交換換×單交換換=0.184×0.035×100%=0.64%實際雙交換換值只有0.09%，說明存在干涉。。3.干涉涉和并發(fā)率率干涉(interference)：在一對染染色體中，，一個位置置上的一次次單交換影影響鄰近位位置上基因因交換發(fā)生生的現象。。并發(fā)系數=實際雙雙交換值/理論雙交交換值=0.09/0.64=0.14→0，干擾嚴嚴重。并發(fā)系數常常變動于0→1之間。并發(fā)系數等等于1時，，無干擾，，兩個單交交換獨立發(fā)發(fā)生；并發(fā)系數等等于0時，，表示完全全干擾，即一點發(fā)生生交換后其其鄰近一點點就不交換換。0<C<1，存在正正干涉；C>1，I<0，存存在負干涉涉。（2）表示干涉程程度通常用用并發(fā)率或并并發(fā)系數表示：染色單體干干涉(chromotidinterference)：：是指兩條條同源染色色體的4條條染色單體體參與多線線交換機會會的非隨機機性。如果果有染色單單體干涉的的存在，可可以使二線線雙交換、、三線雙交交換和四線線雙交換發(fā)發(fā)生的概率率不呈1：：2：1的的比例。正正的染色單單體干涉提提高四線雙雙交換的頻頻率，負的的染色單體體干涉則可可提高二線線雙交換的的頻率。1、連鎖群群(linkagegroup)：存在于同一染色體體上的全部基基因。生物的連鎖鎖群數目等等于該物種種單倍體染色體數。。對具有兩性性分化的動動物，等于于單倍體染染色體數加上1。二、連鎖群群和連鎖遺遺傳圖:2、連鎖遺遺傳圖（linkagemap)一條染色體體的多個基基因按一定定順序、間隔一定定距離作線性排列的位置圖稱稱為連鎖圖圖或遺傳學學圖。染色單體干干涉(chromotidinterference)：：是指兩條條同源染色色體的4條條染色單體體參與多線線交換機會會的非隨機機性。如果果有染色單單體干涉的的存在，可可以使二線線雙交換、、三線雙交交換和四線線雙交換發(fā)發(fā)生的概率率不呈1：：2：1的的比例。正正的染色單單體干涉提提高四線雙雙交換的頻頻率，負的的染色單體體干涉則可可提高二線線雙交換的的頻率。12342-3二線雙交換換1-4四線雙交換換1-3,2-4三線雙交換3、連鎖遺遺傳圖的繪繪制①通過基因定位的方法，把把多個連鎖鎖基因標記記在同一條條直線上，，最外端的的一個基因因為原點o，其他基因因以其順序序下排，距距離累加。。②位于最外端端基因之外外的新發(fā)現現基因，則則把o點讓給給新基因，其余基因因作相應變變動。③雖然兩基因因間的實際際交換率不不會達到50％，但但在連鎖圖上上，由于多次次實驗多個個圖距相加加，兩基因因之間的相相對距離可可以超過50cM。第四節(jié)人人類的遺傳傳分析人類基因定定位的局限限：不能直接用用人體做實實驗，只能依據據統(tǒng)計值進進行分析，，誤差較大大后代個體數數目少，性狀的分分離比難以以確定。直到1967年，常常染色體僅僅定位了5個基因，，確立了3個連鎖群群，而且沒沒有一個連連鎖群與特特定的染色色體相連。。人類遺傳分分析的方法法一、系譜分分析法二、體細胞胞雜交定位位法三、分子原原位雜交法法一、系譜分分析法早期的人類類遺傳學研研究，確定基因因屬于哪個個染色體一一般都通過過系譜分析析法。如，紅綠色盲基基因是1911年通過系系譜分析最最早發(fā)現的的人的性連連鎖基因。。根據系譜分分析，一般般只能判斷斷基因位于性染色色體上還是是常染色體體上，但不能進進一步確定定它究竟在在哪一個常常染色體上上。二、體細胞胞雜交定位位法1、體細胞胞雜交somaticcellhybridization兩種基因型型不同的體體細胞融合合成一個細細胞的過程程，融合后后的細胞稱稱為雜種細細胞。2、雜種細細胞的選擇擇和特點HAT選擇擇法：只有雜種細細胞能夠在在含有次黃黃嘌呤(H)、氨基基喋呤(A)和胸腺腺嘧啶核苷苷(T)的的HAT選選擇培養(yǎng)基基上生長。。雜種細胞在在最初的幾幾代中包含含兩種親本本細胞的所所有染色色體，但在在以后的繁繁殖過程中中，人類的染色色體逐漸丟丟失減少，最后只剩剩一至數條條染色體。。3、人類基基因定位的的方法