连锁遗传分析2

null第三节 剂量补偿效应第三节 剂量补偿效应性染色质体 剂量补充效应 Lyon假说一、性染色质体一、性染色质体 发现：1949年，加拿大Barr等人在雌猫的神经元细胞核中首次发现一种染色较深的浓缩小体，而在雄猫则没有这种结构。 进一步研究发现，除猫外其他雌性哺乳动物（包括人类）也同样有这种显示性别差异的结构。而且不仅是神经元细胞，在其他细胞的间期核中也可以见到这一结构。称之为巴氏小体(Barr body)，也称为X染色质体。2.巴氏小体观察2.巴氏小体观察 刮取颊部粘膜上皮细胞（用灭菌玻璃片）→涂片（两片45°角）→60%冰醋酸固定5分钟→吸去冰醋酸，用改良苯酚品红染色1-2分钟→压片→镜检 正常女性口腔粘膜细胞中约30-50%有一个巴氏小体，男性则低于1-2%。二、剂量补偿与莱昂假说二、剂量补偿与莱昂假说（一）人类XY染色体 形态 差异很大，Y染色 体很小 X染色体：155Mb,1098 个功能基因 Y染色体：60Mb,78个功 能基因 54个基因是两者共有， 特殊联会方式。（二）剂量补偿效应 （dosage compensation effect）（二）剂量补偿效应 （dosage compensation effect）在XY性别决定的生物中，性连锁基因在两种性别中有相等或者近似相等的有效剂量的遗传效应，称为剂量补偿效应（dosage compensation effect） 。 由于雌性细胞中的两个X染色体中的一个发生异固缩，失去活性，这样保证了雌雄两性细胞中都只有一条X染色体保持转录活性，使两性X连锁基因产物的量保持在相同水平上。（三）剂量补偿机制（三）剂量补偿机制 哺乳动物：雌性中XX中的一条失活，雄性中单条X保持活性，雌性X染色体失活是随机的。 果蝇：雌性XX均有活性，雄性XY或XO中的X具有超活性 线虫：雌性中XX转录活性同时减弱一半，雄性XO保持不变三 Lyon假说（Lyon hypothesis）三 Lyon假说（Lyon hypothesis） 1961年，Mary Lyon 提出了X染色体失活的假说，即Lyon假说。 正常哺乳动物体细胞中，雌性XX中只有一条X有活性，使得雌性与雄性具有相同的有效基因产物 失活是随机的，发生在胚胎发育早期。某一个细胞的一条X染色体一旦失活，由这个祖先细胞分裂的所有后代细胞中的该X染色体均处于失活状态。 雌性在伴性基因的作用现为嵌合体。 莱昂假说的证据莱昂假说的证据 玳瑁猫：玳瑁猫的皮毛：腹部白色，背部黄色和黑色镶嵌。背部毛斑由一对X连锁的等位基因控制。B基因控制产生黑色毛斑，b基因控制产生黄色毛斑。 null取自基因型GdAGdB杂合妇女的皮肤细胞原始培养物，测定G6PD酶活性，电泳图谱上出现A、B两种条带。 进一步单个细胞的培养物时（克隆培养），它们或者完全表现为A型条带，或者完全为B型条带。null巴氏小体的数目＝X染色体数－1 这种X染色体在代谢上是失活的，所以不能产生mRNA；而其DNA的复制也较其他染色体为迟。 对于莱昂假说的理解对于莱昂假说的理解 失活的X染色体上基因是否都失去了活性？并非所有基因都失去了活性。 1974年，新莱昂假说认为X染色体的失活是部分片段的失活。 失活的X染色体是否永远都失去了活性？ 减数分裂时恢复到常染色体状态。四 X染色体随机失活的分子机制四 X染色体随机失活的分子机制大多数的X连锁基因在胚胎早期发育过程中表现为稳定的转录失活，但并非整条X染色体上的所有基因全失活。 在哺乳动物X染色体上存在一个特异性失活位点，即X失活中心（X inactivation center，XIC）。表达的基因（逃避失活）与失活的基因在X染色体上是穿插排列的。null在XIC内鉴定出了一个新的基因XIST（X inactive specific transcript，X染色体失活特异转录物） X染色体失活始于X染色体上的XIC基因座的启动。在X失活中，两个非编码基因，Xist和它的反义转录产物Tsix扮演了重要角色。Tsix在保留活性的染色体上表达，而表达Xist的X染色体则失活。 null被XISTRNA覆盖的X染色体上的大多数基因的活性被抑制，成为失活的X染色体。 第四节 连锁交换与重组第四节 连锁交换与重组连锁遗传的发现 1906年 W. Bateson & Pannett在香豌豆两对相对性状杂交试验中首先发现。 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。 null连锁（Linkage）连锁（Linkage）连锁（Linkage）：某些基因由于它们位于相同的染色体上，在一起遗传。这些在相同染色体上的基因表现为连锁。决定不同性状的基因位于相同的染色体上称为连锁基因（Linked Genes）。 连锁群（Linkage group）：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，连锁群的数目应该等于染色体的对数。连锁基因属于同一个连锁群。一、果蝇的完全连锁与不完全连锁由于F1杂合雄蝇（BbVv)只产生两种类型的配子，数目 相等，所以用双隐性雌蝇测交的后代，只能有两种表现 型，比例为1:1 灰身长翅黑身残翅 ♂ ♀ 一、果蝇的完全连锁与不完全连锁完全连锁（complete linkage）null黑身残翅灰身长翅灰身长翅 灰身残翅 黑身长翅 黑身残翅 ♀ ♂ 由于F1杂合雌蝇不仅产生亲本型配子也产生重组型配子，当以双隐性雄性测交时，表现为4中表现型，但不符合孟德尔1：1：1：1的比例42% 8% 8% 42% 不完全连锁（incomplete Linkage）：连锁遗传的解释连锁遗传的解释亲本型出现的频率高而重组型出现的频率低。几乎所得到的两个亲本类型的数目是相等的，同样所得到的两重组类型间的数目也相等。 摩尔根假设相同染色体上的两个基因出现部分连锁是由于减数分裂期交叉使它们彼此物理上的分开。 Crossing-over的基本概念Crossing-over的基本概念1、一个交叉是同源染色体对间正在发生物理互换的地方，即：它是交换（crossing-over）的位点（site） 2、交换（crossing-over）是在同源染色体相应的染色体片段相互交换的实际过程，该过程包括对称的断裂和重接。 3、交换既是原核生物也是真核生物中导致连锁基因间遗传重组的产生的事情。连锁与交换的遗传连锁与交换的遗传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 连锁遗传的细胞学基础连锁遗传的细胞学基础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。二、连锁交换定律二、连锁交换定律（一）.交换的细胞学证据 麦克林托克（McClintock,B） 克莱顿 （Creighton, B） No. 9 染色体 C : 色素基因 Wx : 糯质基因 一端带有一个染色结，一端附加了由第八染色体易位而带来的片段在细胞学上能够区别的特性叫做细胞学标记（cytological markers），而这些染色体上所带的基因称为遗传标记（genetic markers）或基因标记（gene markers）。null C Wx 8 c wx c wx c wx 产生配子 产生配子 C Wx 8 c wx c wxc wx c wx c wx c wxC wxc Wx 8 C Wx 8 c wx C wx c Wx 8有色非糯性有色糯性无色非糯性无色糯性有色糯性无色非糯性（二）连锁交换定律（二）连锁交换定律遗传的第三定律———连锁定律（law of linkage），是指位于同一染色体上的基因联合在一起伴同遗传的频率大于重新组合的频率，重组体或重组子（recombinant）的产生是由于在配子形成过程中同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换。 1.重组率及其测定1.重组率及其测定（1）重组率：测交后代中重组型或交换型数目占测交后代总数目（亲本型数目＋重组型数目）的百分率定义为重组率，其计算公式为： 重组率=重组类型数目/（重组类型数目+亲型数目）null重组率（RF）＝（149＋152）/（4 032＋4 035＋149＋152） ＝301／8 368 ＝3.6%测交法null 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 %；CSh csh Csh cShcshCcShsh ccshsh Ccshsh ccShsh亲本型 重组型null(2)自交法思考：重组率？（2）交换率与重组率（2）交换率与重组率 交换是指遗传物质的局部互换，而重组则是交换后形成基因的重新组合。 连锁基因距离近，重组率可靠， 连锁基因距离远，重组率低估交换率 null 重组率与连锁的关系 重组率的幅度经常变化于0 ~ 50%之间：☆当重组率  0%，连锁强度越大，两个连锁的非等位基因之间交换越少；☆重组率   50%，连锁强度越小，两个连锁的非等位基因之间交换越大。重组率的大小主要与基因间的距离远近有关。null影响重组率的因子:1.性别：雄果蝇、雄蚕不交换；2.温度：家蚕第二对染色体上PS-Y(PS黑斑、Y幼虫黄血) 　　　饲养温度(℃) 30 28 26 23 19 　　　重组率（%） 21.48 22.34 23.55 24.98 25.863.基因位于染色体上的部位： 离着丝点越近，其交换值越小，着丝点不发生交换。4.其它：年龄、染色体畸变等也会影响交换值。null染色体的臂越长，交叉数目越多 靠近着丝粒和末端的区域，不易发生交换 交换发生在特定基因之外，无重组产物注意！注意！（1）尽管在发生交换的性母细胞所产生的配子中，亲本型和重组型配子各占一半，但是双杂合体所产生的四种配子的比例并不相等，因为并不是所有的性母细胞都发生两对基因间的交换。 （2）重组型配子比例是发生交换的性母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等。（三）染色体作图（本章重点）（三）染色体作图（本章重点）基因定位（gene mapping，gene localization）:确定基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。 染色体图（chromosome map）:又称连锁图（linkage map）或遗传图（genetic map）。依据测交实验所得重组值及其他方法确定连锁基因或遗传标记在染色体上相对位置的线性图。 图距（map distance）两个连锁基因在染色体图上相对距离的数量单位称为图距。1%重组率去掉其百分率的数值定义为一个图距单位，将图距单位称为厘摩（centimorgan，cM），1 cM＝1%重组率去掉%的数值。基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度 基因定位的方法1. 两点测验1. 两点测验先用三次杂交、再用三次测交（隐性纯合亲本）分别测定两对基因间是否连锁，然后根据其交换值确定它们在同一染色体上的位置 如果上述3次测验确认3对基因间连锁根据交换值大小确定这三对基因在染色体上的位置。 ABCabc分别测出Aa-Bb间重组率􀃎 确定是否连锁 分别测出Bb-Cc间重组率􀃎 确定是否连锁 分别测出Aa-Cc间重组率􀃎 确定是否连锁两点测验的步骤两点测验的步骤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。 计算三对基因两两间的交换值 估计基因间的遗传距离。 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。null如：玉米C（有色）对c（无色）、Sh（饱满）对sh（凹陷）、 Wx（非糯性）对wx（糯性）为显性。 为证实三对基因是否连锁遗传，分别进行3个试验： 第一组试验：CCShSh　×　ccshsh 　　　　　　　　　　　↓ 　F1　 CcShsh 　　×　　ccshsh 第二组试验：wxwxShSh　×　WxWxshsh 　　　　　　　　　　　　↓ F1　　　　　 WxwxShsh　×　wxwxshsh 第三组试验：WxWxCC　×　wxwxcc 　　　　　　　　　　　↓ F1　　　　　　　　WxwxCc　×　wxwxcc nullnull第一、二个试验结果表明，Cc和Shsh是连锁遗传的，Wxwx 和Shsh是连锁遗传的。所以Cc和Wxwx肯定是连锁遗传的， 根据这二个试验结果，这三对基因在同一染色体上的排列顺 序有两种可能： 两点测交的局限性两点测交的局限性(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,需 进行矫正。 2. 三点测验 2. 三点测验 1. 用三对性状差异的两个纯系亲本进行杂交、测交 2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计 3. 按各类表现型的数目，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； 5. 确定三对基因在染色体上的排列顺序 6. 确定基因间的距离优点： 纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更加准确； 通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。三点测验的步骤三点测验的步骤1. 用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交以玉米Cc、Shsh和Wxwx三对基因为例： P 凹陷、非糯、有色× 饱满、糯性、无色 shsh + + + + 　 + + wxwx cc F1 饱满、非糯、有色× 凹陷、糯性、无色 　　　　+sh +wx +c 　shsh wxwx cc2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计2. 考察测交后代的表现型、进行分类统计null单交换 双交换不交换A B Ca b cA B CA B Ca b ca b cA B Ca b cnull双交换有两个重要特点 1、双交换的概率明显低于单交换的概率 2、双交换的结果，三个基因仅中间一个位置变动，两边两个相对位置不变，但却同时发生了两次交换. 三点试验中，两边两个基因对间的重组值一定等于另外两个重组值之和减去两倍的双交换值，这个法则叫基因直线排列定律。 null单交换：在三个连锁基因之间仅发生了一次交换。 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 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null3. 基因间排列顺序确定nullsh + + ================ wx在中间 + wx c + 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+ sh + ================ sh 在中间 wx + csh + + ================ wx在中间 + wx c + sh + ================ sh在中间 wx + c + + sh ================ c在中间 wx c +第② 种排列顺序才有可能出现双交换配子。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。null4.确定基因之间的距离：由于每个双交换中都包括两个单交换，故估计两个单交换值时，应分别加上双交换值：双交换值=〔(4+2)/6708〕×100% = 0.09% wx-sh间单交换=〔(601+626)/6708〕×100% + 0.09% = 18.4% sh-c 间单交换=〔(116+113)/6708〕×100% + 0.09% = 3.5%5.绘制染色体图5.绘制染色体图？RF W-xc=(626+601+113+116)/6708 =21.7%校正的方法是把双交换类型加进去（2倍双交换类型的频率）。null连锁群凡处于同一条染色体上的基因群，称为连锁群，数目与单倍染色体数目相等。关于遗传图说明关于遗传图说明基因在遗传学图上有一定的位置，这个位置叫做座位。一般以最先端的基因位置为0，但随着研究进展，发现有基因在更先端的位置时，把0点让给新的基因，其余的基因位置，作相应的移动。 重组值在0到50％之间，但在遗传学图上，可以出现50单位以上的图距。这是因为这两个基因间发生了多次交换的关系，所以由实验得到的重组值与图上的数值不一定是一致的。从而要从图上数值知道基因间的重组值只限于邻近的基因座位间。 （四）遗传干涉与并发系数（四）遗传干涉与并发系数在发生交换的时候，一个单交换的发生能会影响邻近另一个单交换的发生，或者说，邻近也发生一次交换的机会要减少一些，这种现象叫做干涉（inteference）。 并发系数（coefficidenceof coincidence or coincidence）表示干扰（干涉）的大小 null1. 根据概率理论，如单交换的发生是独立的，则 双交换= 单交换×单交换 　实际双交换值小于这个值，说明存在干扰。 2. 表示干扰程度通常用并发系数表示： 　并发系数= 实际双交换值/理论双交换值 3.　Ⅰ＝1－C 并发系数常变动于0 - 1 之间。 并发系数等于1时，无干扰，两个单交换独立发生； 　　并发系数等于0时，表示完全干扰， 　　即一点发生交换后其邻近一点完全不交换。 1 > C > 0 时表示存在正干涉（positive interference） C >1，Ⅰ< 0 时，表示存在负干涉（negative interference） 例题例题 位于同一条染色体上的三个隐性基因的连锁图如下： abc030如果并发率是60％，在abc/+++ x abc/abc 杂交的1000个子代中预期表现型频率是多少？10配子基因型配子基因型+++ abc a++ +bc ab+ ++c +b+ a+c亲本型 单交换型单交换型双交换型null并发系数= 实际双交换值/理论双交换值 产生配子实际双交换率＝1/2 ×并发系数×理论双交换率 =1/2 × 60% ×10%×20% =0.6% null+b+ 0.6% a+c 0.6% a++ 10% ×1/2- 0.6% =4.4% +bc 10% ×1/2- 0.6% =4.4% ab+ 20% ×1/2- 0.6%= 9.4% ++c 20% ×1/2- 0.6%= 9.4% +++ 35.6% abc 35.6%null+++/abc 356 abc /abc 356 a++ /abc 44 +bc /abc 44 ab+ /abc 94 ++c /abc 94 +b+ /abc 6 a+c /abc 6