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第六章 真核生物特殊的染色体作图

第六章 真核生物特殊的染色体作图. 授课教师：龚琳. 第一节 真菌类的染色体作图. 在人类的生活圈中存在着大量的 真菌类 生物和一些 单细胞藻类 ，这些生物在经过减数分裂后会形成 四分子 被包含在一个囊状结构中。科学家发现这一特点分成 有利于 研究基因间的 连锁交换现象 。. 1. 两个连锁基因的作图. 酵母菌有性世代和无性世代. 无性世代由分生孢子通过发芽形成新的菌丝. 有性世代通过融合形成二倍体合子，合子形成后进行减数分裂，产生单倍体的核，称为 四分孢子 。. 粗糙链孢霉（红色面包霉）的生活周期. 减数分裂后的再进行一次有丝分裂. 线性四分子. 无序四分子.

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第六章 真核生物特殊的染色体作图

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Presentation Transcript

  1. 第六章 真核生物特殊的染色体作图 授课教师：龚琳

  2. 第一节 真菌类的染色体作图

  3. 在人类的生活圈中存在着大量的真菌类生物和一些单细胞藻类，这些生物在经过减数分裂后会形成四分子被包含在一个囊状结构中。科学家发现这一特点分成有利于研究基因间的连锁交换现象。在人类的生活圈中存在着大量的真菌类生物和一些单细胞藻类，这些生物在经过减数分裂后会形成四分子被包含在一个囊状结构中。科学家发现这一特点分成有利于研究基因间的连锁交换现象。

  4. 1. 两个连锁基因的作图

  5. 酵母菌有性世代和无性世代

  6. 无性世代由分生孢子通过发芽形成新的菌丝 有性世代通过融合形成二倍体合子，合子形成后进行减数分裂，产生单倍体的核，称为四分孢子。 粗糙链孢霉（红色面包霉）的生活周期

  7. 减数分裂后的再进行一次有丝分裂 线性四分子 无序四分子 四分子(tetrad)：在真菌和单细胞藻类中，减数分裂的四个产物（子囊孢子），以特定的方式结合在一起，称为四分子。 子囊孢子以线性方式排列 子囊孢子无序排列的四分子 八分子

  8. 以无序四分子为例对两个连锁基因进行分析 ++×ab的杂交组合的子囊中，四分子的类型为： 在观察时不要考虑排列顺序 ++ ++ ab ab +b +b a+ a+ ++ +b a+ ab 亲代双型（PD） 非亲代双型（NPD） 四型（TT）

  9. NCO表示没有交换 SCO表示单交换 DCO表示双交换 仔细观察找出特点！

  10. 无交换只产生PD • 单交换只产生T • 双交换产生三种1PD 2T 1NPD 若三种双交换类型随机发生，双交换类型的频率为DCO = 4NPD

  11. 大家推测单交换（SCO）出现的概率： 单交换类型频率： SCO=T－2NPD 交换的平均概率（m）： 单交换的频率加上两倍双交换频率 m =SCO＋2DCO =(T－2NPD) ＋2(4NPD)=T＋6NPD

  12. 两者之差为直接计算漏掉的双交换值 因为每个交换只产生50%的重组，将m换算为图距要乘0.5（根据单位不同书上写的是50） ∴图距=50（TT+6NPD） 假设AB×ab中，PD为56%，TT为41%，NPD为3% 如果根据以前的重组值推导公式：Rf=1/2TT+NPD Rf=1/2×0.41+0.03=23.5cM 如果根据图距公式：图距=50（0.41+6×0.03）=29.5cM

  13. 染色体交换与四分子类型的关系

  14. 三个连锁基因的作图

  15. 假设 a c b 三个基因相互连锁，将+++与a c b 杂交后产生的四分孢子类型：

  16. 第一步：确定基因顺序 三个基因如何确定之间的顺序？ 利用频率最小的双线双交换四分子 顺序为 abc acb cab 双线双交换 a b c a c b c a b 四分孢子为 a + c a + b c + b + b + + c + + a + + + + + + + + + +

  17. 第二步：计算重组率 RF(a-c)=1/2T+NDP=1/2×(8+2+2+1)%=6.5% RF(c-b)=1/2T+NPD=1/2×(7+2+2+1)%=6.0% 第三步：绘连锁图 连锁图为a 6.5 c 6.0 b

  18. 例如：用粗糙链孢霉的两个品系杂交： arg + + × + pab thi arg(精氨酸) pab(对氨基苯甲酸) thi(硫胺素) 这一杂交产生9种四分子：

  19. ①确定基因顺序 利用频率最小的双线双交换四分孢子

  20. 三者的排列顺序应该为： arg pab thi ②计算重组率 为了确定三个基因中每两个之间的重组频率，按组合成两组：arg-pab,pab-thi，然后分别对每一组确定和计算PD、NPD及T等四分子类型的数目。

  21. arg-pab: TT PD PD TT TT TT NPD TT PD

  22. arg-pab: Rarg-pab= 〔1/2(71)+1〕/191×100=19.1%

  23. thi-pab Rthi-pab= 〔1/2(121)+2 〕/191×100=32.7%

  24. ③绘连锁图

  25. 红色面包霉染色体着丝粒作图

  26. 红色面包霉(Neurospora crassa)属于子囊菌，具有核结构，属真核生物。特点： 个体小、生长迅速、易于培养；可进行无性生殖或有性生殖。红色面包霉的无性世代是单倍体，染色体上各显性或隐性基因均可从表现型上直接表现出来，便于观察和分析。

  27. +、- 接合型菌丝接合受精 子囊果的子囊菌丝细胞中形成二倍体合子（2n） 减数分裂形成4个单倍的子囊孢子（四分孢子) 有丝分裂 形成8个子囊孢子、按严格顺序直线排列在子囊内。 通过四分子观察，可直接观察其分离比例，检验其有无连锁

  28. 红色面包霉减数分裂特点： • 每次减数分裂结果(四个分生孢子，或其有丝分裂产生的八个子囊孢子)都保存在一个子囊中； • 四分子或八分子在子囊中呈直线排列——直列四分子，直列八分子，具有严格的顺序。

  29. 四分子在子囊中的排列顺序取决于减数分裂时着丝粒的取向，因此可以将着丝粒看作一个“基因”，以它作为标准点，将基因与它比较，分析各基因间的顺序与距离，该方法也称着丝粒作图。四分子在子囊中的排列顺序取决于减数分裂时着丝粒的取向，因此可以将着丝粒看作一个“基因”，以它作为标准点，将基因与它比较，分析各基因间的顺序与距离，该方法也称着丝粒作图。

  30. 红色面包霉赖氨酸缺陷型lys―遗传： 基本培养基上正常生长的红色面包霉菌株——野生型lys+ 或+ ，成熟后呈黑色； 由于基因突变而产生的一种不能合成赖氨酸 的菌株——赖氨酸缺陷型lys- 或− ，其子囊孢子成熟后呈灰色。

  31. 线性四分子分析 子囊孢子　　黑色　　↓　 灰色 8个子囊孢子 按黑色、灰色排列顺序，可有6种方式。 非交换型 (1)．+ + + + - - - - (2)．- - - - + + + + 交换型(3)．+ + - - + + - - (4)．- - + + - - + + (5)．+ + - - - - + + (6)．- - + + + + - -

  32. 其中： (1)、(2)非交换型； (3)- (6)交换型，都是由于着丝点与+/-等位基因之间发生了交换，其交换均发生在同源染色体非姐妹染色单体间，即发生于四线期(粗线期)。 根据着丝粒与某杂合基因座之间是否发生交换，减数分裂中，等位基因 + 和 - 的分离有两种模式。

  33. MI A A a a A A a a MⅡ A A a a A A a a A A a a n 2n n 1)第一次分裂分离（MI) 如果着丝粒与某杂合基因座之间没有发生交换，则减数分裂中，等位基因A和a的分离发生在第一次减数分裂期间，称为第一次分裂分离。

  34. A A A A A MⅠ A MⅡ A A a a A a a a a a a a (a) 第一次分裂分离模式Ⅰ

  35. 2) 第二次分裂分离(MII) 如果着丝粒与某杂合基因座之间发生了交换，则减数分裂中，等位基因A和a的分离发生在第二次减数分裂期间，称为第二次分裂分离。

  36. A A A A a A MⅠ MⅡ a a A A a a A a a A a a (b)第二次分裂分离模式Ⅱ

  37. MI MⅡ

  38. （二）着丝粒作图 利用四分子分析法，测定基因与着丝粒间的距离，即根据子囊孢子基因型的排列顺序，计算基因与着丝粒的重组率，确定基因与着丝粒之间的距离和排列顺序。 • 实验说明：两种链孢霉杂交： • 野生型菌株(lys+，或十)，子囊孢子：黑色。 • 赖氨酸缺陷型(lys- 或－)，子囊孢子：灰色。 • 重组率= 交换型子囊数 ÷ 总子囊 ×1/2×100％

  39. 9+5+10+16 105+129+9+5+10+16 ＭII (MI+MII) = × ½ ×100% × ½ ×100% =7.3%=7.3cM RF= • 例1：赖氨酸缺陷型(lys-) × 野生型(lys+) • 序号　子囊类型　　子囊数　 分裂类型 • ＋＋－－　　 １０５　　 ＭI • －－＋＋　　 １２９　 非交换型 • ＋－＋－　　　　 ９　　 • －＋－＋　　　　５　　 ＭII • ＋－－＋　　　１０　　交换型 • －＋＋－　　　１６

  40. lys+/- 7.3cM

  41. 当两对以上等位基因分离时，顺序四分子分析不仅可以确定他们与着丝粒的遗传距离，还可以分析他们之间是否连锁。当两对以上等位基因分离时，顺序四分子分析不仅可以确定他们与着丝粒的遗传距离，还可以分析他们之间是否连锁。 假设a和b两个位点，它们的关系仅有3种可能： (1) 基因座分别在不同染色体上。 (2) 基因座位于同一条染色体的着丝粒两侧。 (3) 基因座位于同一条染色体的着丝粒同侧。

  42. 其中(1)和(2)对于两个基因座来说全都是独立的M II构型。而在(3)中，着丝粒与近侧基因座之间出现交换，将在同一子囊中出现两个基因座的MII构型，如果a靠近着丝粒，a表现为MII分离方式的绝大多数子囊中b也表现为MII分离方式。由此可以判断基因座之间的连锁关系。 例1：有一杂交 nic + × ＋ ade nic: 烟酸依赖型 ade: 腺嘌呤依赖型 得到7种不同的基因子囊型和相应的子囊数：

  43. 解：先计算基因与其着丝粒间的重组率： R·-nic＝交换型子囊数/总子囊数×1/2 ×100％ ＝第二次分裂分离子囊数/总子囊数×1/2 ×100％ ＝M2/总子囊数×1/2 ×100％ ＝[（4）＋（5）＋（6）＋（7）]/1000 ×1/2 ×100％ ＝(5＋90＋1＋5)/1000 ×1/2×100％＝5.05% R·-ade＝M2/总子囊数×1/2×100％ ＝(3)＋(5)＋(6)＋(7)/1000 1/2×100％ ＝ 90+90+1+5/1000×1/2×100％＝9.30%

  44. nic ade 5.05 9.30 • 算出上述两个重组值后，还有三种可能性要考虑：（1）无连锁，位于两个不同的染色体上 • （2）有连锁，位于一个染色体的着丝粒的两旁 • （3）有连锁，位于一个染色体的着丝粒的一旁

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