真菌類(lèi)染色體作圖1第1頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5章真菌類(lèi)的染色體作圖5.1兩個(gè)連鎖基因的作圖5.2三個(gè)連鎖基因的作圖5.3紅色面包霉染色體著絲粒作圖5.4線性四分子分析和無(wú)序四分子分析結(jié)合使用2第2頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.1兩個(gè)連鎖基因的作圖

無(wú)序四分子分析

（unorderedtetradanalysis）酵母Yeast:Saccharomycescerevisiae單細(xì)胞藻類(lèi)singlecelledalga:衣藻Chlamydomonasreinhardtii，構(gòu)巢曲霉以釀酒酵母為例，研究A、B基因是否連鎖？如連鎖，圖距多少？每一個(gè)子囊中的8個(gè)子囊孢子的排列是雜亂無(wú)序的。3第3頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4第4頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一名詞四分子(tetrad)：在真菌和單細(xì)胞藻類(lèi)中，減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物（子囊孢子），以特定的方式結(jié)合在一起，稱(chēng)為四分子。線性四分子(lineartetrad)：子囊孢子以線性方式排列的四分子。無(wú)序四分子(unorderedtetrad)：子囊孢子無(wú)序排列的四分子。八分子(actad)：減數(shù)分裂的四個(gè)產(chǎn)物又經(jīng)一次有絲分裂所生成的八個(gè)產(chǎn)物。八分子是雙倍的四分子，對(duì)它的分析與對(duì)四分子的分析是一樣的。5第5頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一無(wú)序四分子三種可能的類(lèi)型

ab×a＋b＋

孢子aba+ababa+a++++b+b+++b++親本二型非親二型四型(parentalditype)(nonparentalditype)(tetratype)PDNPDT6第6頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7第7頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)于連鎖的兩個(gè)基因座a和b，它們之間可能存在以下三種情況（圖）：a、b間無(wú)交換(nocrossovers,NCO)。一次單交換(asinglecrossover,SCO)。存在雙交換(doublecrossover,DCO)。當(dāng)然，三次或多次交換也可能出現(xiàn)，但是太少了，可以忽略。8第8頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一parentalditype(PD)(4parentals)tetratype(T)(2parentals,2recombinants)PD(4parentals)T(2parentals,2recombinants)T(2parentals,2recombinants)Nonparentalditype(NPD)(4recombinants)abab++++abab++++aba++b++aba++b++aba++b++a+a++b+ba)Nocrossoversc)Doublecrossover(2-strand)b)Singlecrossoverd)Doublecrossover(3-strand)e)Doublecrossover(4-strand)9第9頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ToP16NPD的期望頻率是DCO/4雙交換頻率為DCO=4NPD四型總頻率為T(mén)=SCO+2NPD，所以SCO=T–2NPDNCO=1–(SCO+DCO)10第10頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

從上圖可以求出在a、b基因座之間的單交換和雙交換數(shù)。1、NPD只存在于雙交換中，NPD的期望頻率是DCO/4，所以雙交換頻率為

DCO=4NPD2、在雙交換中四型頻率=2NPD，在單交換中只有四型，四型總頻率為SCO+2NPD，所以SCO=T–2NPDBackP1011第11頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、不發(fā)生交換的頻率NCO=1–(SCO+DCO)4、平均交換率m是單交換率加上2倍雙交換率（每個(gè)雙交換含2個(gè)單交換）

m=SCO+2DCO=(T-2NPD)+2(4NPD)=T+6NPD5、把m轉(zhuǎn)換成圖距MD

MD=50m=50(T+6NPD)12第12頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例在ab×++雜交中，各類(lèi)子囊的頻率為：

56%PD，41%T和3%NPD。求基因座之間的圖距。

MD=50(T+6NPD)=50[0.41+(6×0.03)]=50×0.59=29.5m.u.13第13頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用重組率估計(jì)圖距：因NPD子囊全都是重組孢子，T子囊一半是重組孢子，所以

RF=T/2+NPD=0.205+0.03=0.235MD=23.5m.u.用RF估計(jì)圖距，低估了6m.u.。這是由于RF無(wú)法校正雙交換所致。只有在基因座距離較小時(shí)方可用RF作為圖距。

BackP1114第14頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用作圖函數(shù)求圖距：把重組率代入作圖函數(shù)中，求出圖距。MD=-50ln(1-2RF)=-50×ln0.53=-50×0.635=31.74m.u.該結(jié)果大于29.5，原因是用作圖函數(shù)求圖距時(shí)，考慮了多重交換，使其結(jié)果向上偏欹。15第15頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一染色體交換與四分子類(lèi)型的關(guān)系基因連鎖基因不連鎖交換類(lèi)型四分子類(lèi)型和著絲粒之間的交換四分子類(lèi)型不交換PD兩個(gè)染色體均不發(fā)生交換1PD:1NPD單交換T一個(gè)染色體發(fā)生交換T雙交換1PD:2T:1NPD二個(gè)染色體發(fā)生交換1PD:2T:1NPD判斷依據(jù)：PD＞＞NPD判斷依據(jù)：PD=NPD16第16頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一aa+bb+圖基因不連鎖PD=NPDaba+b+17第17頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5章真菌類(lèi)的染色體作圖5.1兩個(gè)連鎖基因的作圖5.2三個(gè)連鎖基因的作圖5.3紅色面包霉染色體著絲粒作圖5.4線性四分子分析和無(wú)序四分子分析結(jié)合使用18第18頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.2三個(gè)連鎖基因的作圖例如：用粗糙鏈孢霉的兩個(gè)品系雜交：

arg++×+pabthiarg(精氨酸):arginlnerequirementpab(對(duì)氨基苯甲酸)：paraaminobenzoicacidrequirementthi(硫胺素)：thiaminerequirement這一雜交產(chǎn)生9種四分子：19第19頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一20第20頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：1、為了確定三個(gè)基因中每?jī)蓚€(gè)之間的重組頻率，每?jī)蓚€(gè)一組，按可能的組合成三組：arg-pab，arg-thi,pab-thi，然后分別對(duì)每一組確定和計(jì)算PD、NPD及T等四分子類(lèi)型的數(shù)目。例如第(3)類(lèi)四分子，就arg-pab來(lái)說(shuō)屬于PD類(lèi)型；但就arg-thi來(lái)說(shuō)，屬于T類(lèi)型；又如第(7)類(lèi)四分子，就arg-pab與pab-thi來(lái)說(shuō)為T(mén)，而就arg-thi來(lái)說(shuō)則為NPD。21第21頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、根據(jù)四分子類(lèi)型的數(shù)目，求每?jī)蓚€(gè)基因之間的重組頻率：公式R＝（1/2T+NPD）/（T+NPD+PD）X100Rarg-pab=〔1/2(71)+1〕/191×100=19.1%Rarg-thi=〔1/2(167)+8〕/191×100=47.9%Rthi-pab=〔1/2(121)+2〕/191×100=32.7%22第22頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一arg-pab:由上表資料算出的每?jī)蓚€(gè)基因之間的PD、NPD及T三種四分子的數(shù)目arg-pabarg-thipab-thiPD1191668NPD182T71167121總數(shù)191191191重組頻率19.147.932.7⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDTPDTTTTPDNPD1454103263621(PD=14+103+2=119T=54+2+6+3+6=71NPD=1)→19123第23頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一arg-thi:thi-pab⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDTTPDTTNPDNPDT1454103263621(PD=14+2=16

T=54+103+6+3+1=167

NPD=6+2=8)

→191⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼PDPDTTTTTNPDT1454103263621(PD=14+54=68T=103+2+6+3+6+1=121NPD=2)→19124第24頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、確定基因排列順序：這里arg-thi重組值最高，這兩個(gè)基因應(yīng)相距最遠(yuǎn)，相對(duì)位置應(yīng)位于兩邊，而pab處于中間：

arg—pab—thiRarg-pab=19.1Rthi-pab=32.7Rarg-thi=47.9這是因?yàn)樵赼rg-thi基因間有雙交換。最簡(jiǎn)單的校正辦法是：19.1+32.7=51.8這三個(gè)基因的遺傳圖：19.1+32.7≠47.925第25頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5章真菌類(lèi)的染色體作圖5.1兩個(gè)連鎖基因的作圖5.2三個(gè)連鎖基因的作圖5.3紅色面包霉染色體著絲粒作圖5.4線性四分子分析和無(wú)序四分子分析結(jié)合使用26第26頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.3紅色面包霉染色體著絲粒作圖高等生物和單倍體低等生物，均具有連鎖和交換現(xiàn)象。紅色面包霉(Neurosporacrassa)屬于子囊菌，屬真核生物。特點(diǎn)：個(gè)體小、生長(zhǎng)迅速、易于培養(yǎng)；可進(jìn)行無(wú)性生殖或有性生殖。無(wú)性世代是單倍體，染色體上各顯性或隱性基因均可從表現(xiàn)型上直接表現(xiàn)出來(lái)，便于觀察和分析。一次只分析一個(gè)減數(shù)分裂產(chǎn)物，方法簡(jiǎn)便。27第27頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.3.1鏈孢霉的生活史分生孢子(conidia)交配型（matingtype）子囊果(perithecium)子實(shí)體子囊(ascus)子囊孢子(ascospore)28第28頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

營(yíng)養(yǎng)菌絲體萌發(fā)單倍體子囊孢子AscusAscospore29第29頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一紅色面包霉的遺傳（n=7）①.有性生殖過(guò)程：+、-接合型菌絲接合受精子囊果的子囊菌絲細(xì)胞中形成二倍體合子（2n）減數(shù)分裂形成4個(gè)單倍的子囊孢子（四分孢子)有絲分裂形成8個(gè)子囊孢子、按嚴(yán)格順序直線排列在子囊內(nèi)。（四分子分析：對(duì)四分孢子進(jìn)行遺傳分析）②.通過(guò)四分子觀察，可直接觀察其分離比例，檢驗(yàn)其有無(wú)連鎖。30第30頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一31第31頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一紅色面包霉(真菌類(lèi))的特點(diǎn)：易于繁殖、培養(yǎng)、管理；可直接觀察基因表現(xiàn)，無(wú)需測(cè)交；可獲得、分析單次減數(shù)分裂的結(jié)果；等。紅色面包霉減數(shù)分裂的特點(diǎn)：每次減數(shù)分裂結(jié)果(四個(gè)分生孢子，或其有絲分裂產(chǎn)生的八個(gè)子囊孢子)都保存在一個(gè)子囊中；四分子或八分子在子囊中呈直線排列——直列四分子，直列八分子，具有嚴(yán)格的順序。32第32頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.3.2線性四分子分析與著絲粒作圖四分子在子囊中的排列順序取決于減數(shù)分裂時(shí)著絲粒的取向，因此可以將著絲?？醋饕粋€(gè)“基因”，以它作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，將基因與它比較，分析各基因間的順序與距離，該方法也稱(chēng)著絲粒作圖。原養(yǎng)型（prototroph）營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）33第33頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一方法以著絲點(diǎn)為位點(diǎn)，估算某一個(gè)基因與著絲粒的重組值，進(jìn)行著絲粒作圖。紅色面包霉賴(lài)氨酸缺陷型lys―遺傳：基本培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)的紅色面包霉菌株——野生型lys+

或+，成熟后呈黑色；由于基因突變而產(chǎn)生的一種不能合成賴(lài)氨酸的菌株——賴(lài)氨酸缺陷型lys-

或?，其子囊孢子成熟后呈灰色。5.3.2線性四分子分析與著絲粒作圖34第34頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）線性四分子分析

（lineartetradanalysis）

lys+×lys-子囊孢子黑色↓灰色

8個(gè)子囊孢子按黑色、灰色排列順序，可有6種方式。非交換型(1)．++++----(2)．----++++交換型

(3)．++--++--(4)．--++--++(5)．++----++(6)．--++++--35第35頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一其中：(1)、(2)非交換型；(3)~(6)交換型，都是由于著絲點(diǎn)與+/-等位基因之間發(fā)生了交換，其交換均發(fā)生在同源染色體非姐妹染色單體間，即發(fā)生于四線期(粗線期)。根據(jù)著絲粒與某雜合基因座之間是否發(fā)生交換，減數(shù)分裂中，等位基因+和-的分離有兩種模式。（一）線性四分子分析36第36頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)(2)(3)(4)(5)(6)37第37頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一某對(duì)雜合基因在減數(shù)分裂時(shí)，基因與著絲粒間未發(fā)生交換，這對(duì)雜合等位基因在第一次減數(shù)分裂期間就彼此分離，稱(chēng)為第一次分裂分離。AAaaMIAAaanAAaaAAaanAAaa2nMⅡ1)第一次分裂分離(first-divisionsegregation,MI)38第38頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一AAAAAMⅠAMⅡAAaaAaaaaaaa(a)第一次分裂分離模式Ⅰ（一）線性四分子分析39第39頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一某對(duì)雜合基因在減數(shù)分裂時(shí)與著絲粒間發(fā)生了交換，在第一次減數(shù)分裂時(shí)，等位基因沒(méi)有分離，而在第二次減數(shù)分裂時(shí)彼此分離，稱(chēng)為第二次分裂分離。MIIAAaa2nAaAanAaAanAaAaAaAan

2)第二次分裂分離(Second-divisionsegregation,MII)MI40第40頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一AAAAaA

MⅠMⅡaaaAAaaAaAaa(b)第二次分裂分離模式Ⅱ（一）線性四分子分析二、線性四分子分析與著絲粒作圖41第41頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一BackP5242第42頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.3.2線性四分子分析與著絲粒作圖43第43頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一利用四分子分析法，測(cè)定基因與著絲粒間的距離，即根據(jù)子囊孢子基因型的排列順序，計(jì)算基因與著絲粒的重組率，確定基因與著絲粒之間的距離和排列順序。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：兩種鏈孢霉雜交：野生型菌株(lys+，或十)，子囊孢子：黑色。賴(lài)氨酸缺陷型(lys-

或－)，子囊孢子：灰色。重組率=交換型子囊數(shù)÷

總子囊×1/2×100％（二）著絲粒作圖(Centromeremapping)44第44頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

例1：賴(lài)氨酸缺陷型(lys-)×野生型(lys+)序號(hào)子囊類(lèi)型子囊數(shù)分裂類(lèi)型＋＋－－１０５ＭI

－－＋＋１２９非交換型＋－＋－９－＋－＋５ＭII

＋－－＋１０交換型－＋＋－１６RF=*?*100%

ＭII(MI+MII)9+5+10+16105+129+9+5+10+16=*?*100%=7.3%=7.3cM45第45頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一lys+/-7.3cM46第46頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例2：有9個(gè)子囊對(duì)A基因?yàn)榉墙粨Q型，有5個(gè)子囊對(duì)a基因?yàn)榻粨Q型：著絲粒距離＝5/(5+9)×1/2×100＝18m.u著絲粒作圖也可跟通常的基因作圖一起進(jìn)行47第47頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5章真菌類(lèi)的染色體作圖5.1兩個(gè)連鎖基因的作圖5.2三個(gè)連鎖基因的作圖5.3紅色面包霉染色體著絲粒作圖5.4線性四分子分析和無(wú)序四分子分析結(jié)合使用48第48頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.4線性四分子分析和無(wú)序四分子分析結(jié)合使用1、無(wú)序四分子分析可精確度量基因座之間的距離。2、線性四分子分析可作著絲粒制圖，也可忽略子囊孢子的排列順序，按無(wú)序四分子分析計(jì)算基因座之間的距離。3、當(dāng)按無(wú)序四分子分析計(jì)算基因座之間距離時(shí)，要考慮以下三種可能性：49第49頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)基因座分別在不同染色體上。(2)基因座位于同一條染色體的著絲粒兩側(cè)。(3)基因座位于同一條染色體的著絲粒同側(cè)。其中(1)和(2)對(duì)于兩個(gè)基因座來(lái)說(shuō)全都是獨(dú)立的MII構(gòu)型。而在(3)中，著絲粒與近側(cè)基因座之間出現(xiàn)交換，將在同一子囊中出現(xiàn)兩個(gè)基因座的MII構(gòu)型，由此可以判斷基因座之間的連鎖關(guān)系。

50第50頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4、在著絲粒制圖時(shí)，若基因座與著絲粒之間距離較大，也需要用平均交換次數(shù)m校正期間可能出現(xiàn)的雙交換或多交換。51第51頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例1：粗糙脈孢菌有一雜交nic+×＋adenic:菸酸依賴(lài)型ade:腺嘌呤依賴(lài)型得到7種不同的基因子囊型和相應(yīng)的子囊數(shù)：52第52頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表5-4粗糙脈孢菌nic+×＋ade雜交結(jié)果1-4ToP425-4⑤2-353第53頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一54第54頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖5-63種四分子的形成5-655第55頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解：先計(jì)算基因與其著絲粒間的重組率：R·-nic＝交換型子囊數(shù)/總子囊數(shù)×1/2×100％＝第二次分裂分離子囊數(shù)/總子囊數(shù)×1/2×100％＝M2/總子囊數(shù)×1/2×100％＝[（4）＋（5）＋（6）＋（7）]/1000×1/2×100％＝(5＋90＋1＋5)/1000×1/2×100％＝5.05%R·-ade＝M2/總子囊數(shù)×1/2×100％＝(3)＋(5)＋(6)＋(7)/10001/2×100％＝90+90+1+5/1000×1/2×100％＝9.30%56第56頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一連鎖基因的排列順序分析算出上述兩個(gè)重組值后，還有三種可能性要考慮：（1）無(wú)連鎖，位于兩個(gè)不同的染色體上（2）有連鎖，位于一個(gè)染色體的著絲粒的兩側(cè)（3）有連鎖，位于一個(gè)染色體的著絲粒的同側(cè)nicade5.059.3057第57頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一由前表5-4已知PD>>NDP，說(shuō)明這兩個(gè)基因是連鎖的，可以排除（1），這兩基因?qū)Σ豢赡茏杂山M合。連鎖基因的同/異臂分析可以有以下兩種方法：58第58頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一連鎖基因的同/異臂分析1．利用連鎖基因n和a都處在MⅡ狀態(tài)下的PD和NPD四分子類(lèi)型出現(xiàn)的頻率來(lái)判斷這兩個(gè)基因在同臂還是異臂上(圖5-7)。如果n、a在異臂上，

當(dāng)n和a都處在MⅡ狀態(tài)下時(shí)，則PD與NPD都是由雙交換形成，且機(jī)會(huì)應(yīng)相等，因而PD與NPD的頻率相等。59第59頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表5-4粗糙脈孢菌nic+×＋ade雜交結(jié)果1-4ToP425-4⑤2-360第60頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖5-7連鎖基因的同/異臂分析二線雙交換單交換四線雙交換四線三交換⑥⑤90161第61頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表5-4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在⑤中，同處MⅡMⅡ的PD子囊數(shù)為90，在⑥中，同處MⅡMⅡ的NPD子囊數(shù)為1。顯然，PD多于NPD（圖5-7）。故n、a排列在異臂上的可能性不存在。因此，我們可以判斷n、a在同臂。62第62頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表5-5鏈孢霉的nic+×+ade的分離資料

(按分離時(shí)期排列)2．在n和a分別為MⅠ和MⅡ的情況下，對(duì)子囊數(shù)與RF(·—n)，RF(·—a)進(jìn)行比較分析，得下表(表5-5)。+/nic+/ade子囊數(shù)M1M1（808+1）809M1M2（90）90M2M1（5）5M2M2（90+5+1）96100063第63頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表5-4粗糙脈孢菌nic+×＋ade雜交結(jié)果1-4ToP425-4⑤2-364第64頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一++an圖5-8若n、a異臂，則兩基因各自的MⅡ型子囊數(shù)也應(yīng)相差不到一倍∵90＞＞5，∴n、a不可能異臂65第65頁(yè)，共72頁(yè)，2023年，2月20日，星期一已知RF(·—nic)=5.05％，RF(·—ade)=9.3