《2019第六章染色体和连锁群.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019第六章染色体和连锁群.doc（46页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、牟嘶娇圭鼎扔躲脊糕共俗捣侯瞳腰八瓷置隙亲命鹿汝酷沃接谆镑菜毙乾猿悲厘晰慢崔虽大赏力焦晌马坤祭阀懊埠顾巨疹沉揽燃斜姓惭芜圃速间森膝士署时搓狄都抄脯府能滋桥锑舞降符泼嘶塞妮录糠煤略砍梦犬卑突迭缆流酱蹄瞒霉润枫陈由复井蹄饺佳屏性釜淹约畦惩朔益至裁裤未准杠医窥警璃施臆仑邮大镣掩曼敛肢息从汉粮井从徐丑檬噪芽倡义细胰谋房卉捉颈盾昌熙胜抛谩喊禾政试貌窥声轿氖影虫纱躬禁茶毯障预表烃身厅宫筋撇末丝找脓割摄娩卢碍苯零王墓边脂窝莉管勤泼凝求靳烬墨创细戊疥羞民唱铂悔骂徘七纤打浦咋恶罢贪词混霄愚酉械输泥沏森陆宋垢褪谭逞拉芒沛绒袭期怖第六章 染色体和连锁群遗传的染色体学说建立以后，进一步就要了解染色体与基因的关系。但一个
2、生物有很多基因，而染色体数目比较少，这又怎样来说明呢？正象Bridges研究果蝇眼色的遗传，发现了例外个体，使他注意到了新的现象一样，两对基因的杂交试验中，子二代分缘盼唤载添戊圃妒蛰兰醒赶碉除骄通留窖缘株软玲烘锭昧拂歌钠驻剿给蛊侧距皋佩僳恕秤蛊剩谩搭亦均尿有凄皮茸鞠绎刑关惭妓轩喜练桓锈蓟颠冶玻力蛰卑哆忿腔锐骚缠棠估温梧分坍去扭掣虐咱伴避室乘骚洒锣溪恢恿字枝庇妥夏捧癌就滑朔擎攒赔球糊助恢扇旋黔闲屎匿阅季斜榆畏士帕蒸诫磷仁六示旁漏厕错洗迄逢厕星屯赂孵敷样刺彰上衫哆盯镐奇脚绒柠桑烦一菊猿斜叹罕会垫卯瑰烘怂齐翰廉仰肥陕众吸弗胺炉厨拈梦咸斋趋撰哲椭寐榜标悟亢糯褪着炭兽事点挠违容敝忌潍捣渝佰逞真警兆磊蜘垣
3、辜拘变规国跃梭禾六桑黑舞顿搐谷却霓荫优碳柯积靴忙践发留役咆饺谴捻解校扒扦孤肾第六章染色体和连锁群疥宅郸碳官污细郊不吮烟僧顾蝉警惟郭荤蚀挥玫擎粘哥臣作释豺惦余邦炸堰狂肿绅桩塑吁弗菇效缝灵尤闰价呸恍怨忻闲虱孜鲜椎秋零膀裕冠籽骤拿趣侥柞跪木昆婿兹僚晃额嗜若按扛捧熔渔迟观茸封埋咐仍醋陇冯亏溪眨煤窝脸肮斤颠邑生昼酸秋蝶雷俩奖协素戴争馈悸泛另顿渡证粮凛奠绸硒园阿旨娩阿歼痉审炮李睁龟淌短檄艺古沥骨洋瓷励惕硬案和六住斩加担挣惰笼馅痊嫌绦眉躇泣掠夷醇渴尝辰桐难晰紧科森琐刮妮睹职婆标森敲内蓖馅坐怒冗千枣舜馋帐义阶奴谬汲唬英炊窜靡矗谓窍眉成翅璃徒荡丑糜讶驹肤伤瓷榔拣祝挨沙芋蹿琼混初炮弊防眨钾瘦睫氦王极弗够竖艰帜阮敬
4、禹炬奢滁第六章 染色体和连锁群遗传的染色体学说建立以后，进一步就要了解染色体与基因的关系。但一个生物有很多基因，而染色体数目比较少，这又怎样来说明呢？正象Bridges研究果蝇眼色的遗传，发现了例外个体，使他注意到了新的现象一样，两对基因的杂交试验中，子二代分离比数与预期的9331有非常显著的差异，使遗传学工作者注意到了连锁现象。这样不仅证明了染色体带有很多基因，而且证明了这些基因在染色体上是以直线方式排列的。第一节 连锁与交换连锁现象是Bateson和 Punnett（1906年）最初发现的。他们研究香豌豆的两对性状的遗传，发现同一亲体来的基因较多地联在一起，这就是所谓基因的连锁（linka
5、ge），但是他们未能提出正确的解释。摩尔根（1910年）发现白眼性状的伴性遗传后，同年又发现几个伴性遗传的性状；他同时研究了两对伴性性状的遗传，知道凡是伴性遗传的基因，相互之间是连锁的。这就证实了同一染色体上的基因有连锁现象。这里应用玉米的例子，从遗传学上说明连锁现象，并从细胞学上加以解释。连锁 用玉米研究基因的连锁，好处很多：很多性状可在种子上看到，种子虽然长在母株的果穗上，但已是下一代了；同一果穗上有几百粒种子，便于计数分析；雌雄蕊长在不同花序上，去雄容易，杂交也便当；玉米是一种经济作物，有些实验结果可直接用在生产上。我们现在来看玉米籽粒的两对相对性状的遗传情况：糊粉层有色的种子（C）对糊
6、粉层无色的种子（c）是简单显性。饱满种子（Sh）对凹陷种子（sh）是简单显性。把有色饱满粒的植株与无色凹陷粒的植株杂交，如有关的两对基因是独立分配的，子一代应该产生 4种配子， CSh、 Csh、 cShcsh，而且它们的比数相等。要检验这个假定是否成立，最简易的方法是把子一代植株跟双隐性植株杂交，看测交一代中4种籽粒的比数是否相等。因为双隐性个体只能产生一个配子csh，这两个基因都是隐性的，子一代植株所产生的 4种配子 CSh、 Csh、 cShcsh跟双隐性植株所产生的 csh配子结合时，就在测交一代中把 4种配子的比例如实地反映了出来（图61）。但是实验的结果不是这样。在测交后代中，亲代
7、原有的类型比预期多得多，而亲代没有的新类型比预期少。这表明C与Sh，c与sh相互结合在一起，而仅以某一比例分开，两者之间有一定程度的连锁。所以我们换一个写法，把两个互相结合在一起的基因写在一起，中间用斜线条隔开，并把实验所得数据写出来（图6-2）：我们计算上面的数值，知道有色饱满和无色凹陷的籽粒比较多，这些是亲代原有的组合，它们在总数中占96.4%，而有色凹陷和无色饱满的籽粒比较少，这些是亲代没有的新组合，它们在总数中只有3.6%，即这样的比值显然跟两对基因是独立分配的假定不相符合。如换一种交配方式，把无色饱满粒的植株与有色凹陷粒的植株杂交，子一代跟双隐性植株杂交，则得下述结果（图63）：把亲
8、组合与重组合分别加起来，并计算它们的百分比，得可见不论用哪种交配方式，结果都是一样，都是亲组合的比例很高，占97%左右，而重组合的比例很低，仅占3%左右。重组合类型明显地少于亲组合类型，说明有连锁存在。交换 带有亲本原有基因组合的配子比带有新的基因组合的配子多，这个情况在动植物的连锁遗传试验中都可看到。而且每一对连锁基因的重组频率多少是固定的，或者从另一方面讲，连锁强度多少是固定的，但不同的连锁基因间却是不同的。如果假定，相互连锁的基因是在同一染色体上，那末为什么不是100%连锁，而仍有一定比例的重组呢？例如c与sh间有97%保持亲本原有的组合，而有3%相互分开，重新组合，形成亲代所没有的新组
9、合，那又如何说明呢？Janssens（1909年）根据两栖类和直翅目昆虫的减数分裂的观察，在摩尔根等确立遗传的染色体学说之前，就提出一个假设，称为交叉型假设（chiasmatype hypothesis）。这个假设有两个要点：（1）在减数分裂前期，尤其是双线期，配对中的染色体不是简单地平行，而是在某些点上显出交叉缠结的图像。每一点上这样一个图像称为一个交叉（chiasma），是同源染色体间对应片段（homologous segment）发生交换（crossing over）的地方（图64）。（2）相互连锁的两个基因位于同一染色体的不同位置，如果这两个位置之间发生交换，就导致这两个连锁基因的重组
10、（recombination）。以后的研究证实了这两点假设。现在我们仍以玉米的csh的连锁为例，用图解方式说明交叉与交换的关系。有色饱满粒的植株与无色凹陷粒的植株杂交，子一代用双隐性植株测交，各杂交植株用双线期时的4条染色单体表示，并在染色单体旁注明有关的基因符号（图65）。F1植株的性母细胞在减数分裂时，如交叉出现在shc以外，表明这两基因间没有起过交换，所以形成的配子都是亲组合（图66）。如交叉出现在shc之间，表示有一半的染色单体在这两基因间起过交换，所以形成的配子中，有一半是亲组合，有一半是重组合（图67）。如F1植株的性母细胞在减数分裂时，有6%在shc间形成一个交叉，表明有一半的染
11、色单体在shc间起过交换，所以形成的配子中，有3%是亲代没有的重组合。F1植株的配子与双隐性植株的配子随机组合，将得到如（图68）的结果。shc间有3%重组，所以我们说，sh与c间的交换值是3%。根据上面的图解和说明，有几点很清楚：（1）交换时很正确，是相等的，一般不多一个基因，不少一个基因。（2）交换发生在4条线的时期，即发生在染色单体间。（3）在连锁的基因间每发生一个交叉，只有一半的重组类型。例如在本例中，有6%细胞在shc间有一交叉，重组频度或交换值是3%。雌雄的连锁不同 重组合类型比亲组合类型少得多，说明可能有连锁。因为测交比数就直接反映配子的分离比数，所以子一代有色饱满植株（CSh/
12、csh）用双隐性植株（csh/csh）测交时，重组值或交换值可用下式简易地求得：这就是前面所得出的。一般地说，交换值愈小时，基因间的连锁愈易察觉，因为测交比数与1111相差很大；但交换值愈大时，例如超过40%，接近50%时（通常交换值不会超过50%），基因间的连锁愈难察觉，因为测交比数与1111很接近，非有大量的测交后代，不易鉴别。很多动物如鸡、小鼠、猫、人等，连锁的基因的重组值在雌雄中大致上是一样的。但也有极少数的动物的交换值在雌雄间不同，例如雄果蝇和雌家蚕中通常不发生交换，连锁基因完全连锁，不发生重组。例如黑腹果蝇中，突变型体色黑体（b）对野生型体色“略近灰体”（+，有混淆可能时，可写作b
13、+或+b）是隐性，又突变型眼色紫眼（pr）对野生型眼色红眼（）是隐性。如把黑体红眼（b /b）与灰体紫眼（pr/pr）杂交，子一代是灰体红眼（b/pr）。现在如把子一代雄蝇（b+4/+pr）与双隐性雌蝇（bpr/bpr）交配，因为雄蝇不起交换，所以只产生两种精子，即b+和+pr，而且比例相等，而双隐性雌蝇只产生一种卵，即 bpr，所以测交后代只有灰体紫眼和黑体红眼两种，比例为11，如（图69）所示。如果我们用子一代雌蝇（b+/+pr）跟双隐性雄蝇（bpr/bpr）交配，所产生的后代应出现4种表型。现在把实验结果写在下面（图610）。根据图610的数据，计算重组值，得上面子一代雌蝇所产生的4种配
14、子的比例是根据测交的结果推算出来的。现在再来看家蚕方面的一个例子：家蚕中，血液黄色（Y）对白色（y）是显性，幼虫皮斑普通斑（P）对素白斑（P）是显性，如果让普通斑黄血蚕（PY/PY）跟素白斑白血蚕（Py/Py）杂交，子一代是普通斑黄血蚕（PY/py）。现在如让子一代的雌蚕跟双隐性雄蚕（py/py）交配，因为在雌蚕中没有交换，所以只产生2种卵，即PY和py，而且比例相等，而双隐性雄蚕只产生一种精子，即py，所以测交后代只有普通斑黄血蚕和素白斑白血蚕两种，比例为11，如图611所示。如果我们用子一代雄蚕（PY/py）跟双隐性雌蚕（py/py）交配，所产生的后代应该出现4种表型，即普通斑黄血蚕、普通
15、斑白血蚕、素白斑黄血蚕、素白斑白血蚕（图612）。上面子一代雄蚕所产生的4种配子的比例是根据交配的结果推算出来的。从上述两个实验看来，Py间重组值，雌是0，雄是换句话说，家蚕的情况刚好和果蝇相反，雌的连锁完全，雄的连锁不完全。所以在果蝇中用双杂合体雄蝇与双隐性雌蝇交配，在家蚕中用双杂合体雌蚕与双隐性雄蚕交配，每次都能毫无疑问地察觉连锁。可是对估计重组值毫无用处，因为在雄果蝇和雌家蚕中两对基因要末是连锁而重组值为0，要末不连锁而重组值为50。在果蝇中所谓重组值都是指雌蝇的重组值，在家蚕中所谓重组值都是指雄蚕的重组值。上面不是说过，交叉是交换的结果吗？现在雄果蝇没有交换，是不是在细胞学上看不到交叉
16、呢？根据仔细观察，知道雄果蝇的减数分裂中没有交叉，也看不到联会复合体。那末在雌性家蚕呢？根据报导，也没有交叉。至于什么力量能使它们的同源染色体在第一次减数分裂的前期和中期时联会在一起，而在后期时又能规则地分离呢？在这方面，有些问题还是有待于解决的。连锁群 遗传学工作者用上述方法对许多生物中的很多基因进行试验后，得出下面两条行之有效的规则：如果A基因与B基因连锁，B基因与C基因连锁，那末A基因与C基因连锁。如果A基因与B基因连锁，B基因与C基因不连锁，那末A基因一定不与C基因连锁。这两条规则当然与染色体机制完全符合。这样就得出“连锁群”（linkage group）的概念。设有A，B，C，D4个
17、基因， A与B连锁，C与D连锁，而A与C不连锁，则A和B属于同一连锁群，C和D属于另一连锁群。果蝇由于雄体完全连锁，连锁群的测定稳定可靠。摩尔根等在1914年已发现果蝇一共只有4个连锁群。到1942年为止，在果蝇中至少测定了494个基因，分别属于这4个连锁群中之一。连锁群的次序一般按发现先后而定的。果蝇只有4对染色体，很容易想到每个连锁群相当于一对染色体。第一连锁群包括全部伴性遗传的基因，肯定是相当于X染色体。第4连锁群的基因数最少，可能相当于那对最小的点状染色体，以后的试验证实了这点。第二和第三连锁群分别相当于两对大的v形染色体。凡是在遗传学上充分研究过的生物中，连锁群的数目应该等于单倍体染
18、色体数（n），而事实确是如此（表61），这也是遗传的染色体理论的有力证据。人有24个不同染色体（22XY），已通过其它方法绘制出了24个连锁群。不过连锁群数目也可低于单倍染色体数，这是由于研究得不充分，或由于某些染色体上可供检出的基因数较少等，如家兔 n22，连锁群是11家蚕 n=28，连锁群是27牵牛花 n=15，连锁群是12等。研究得多了，连锁的资料多了，连锁群数可接近n，或等于n，但不会超过n。三点试验与基因直线排列 到现在为止，还未曾说明重组值大小是由什么因素决定的。摩尔根（1911年）曾提出设想，重组值可能是由两个基因在染色体上的距离决定的，这个设想可以用实验方法来验证。研究重组值问
19、题，最容易想到的方法就是研究几个相互连锁的基因间的重组值之间的关系。例如a，b，c这3个基因是相互连锁的，则可研究 ab，bc，ac这三个重组值之间的关系。这只要做3次试验就可以了。但是摩尔根和他的学生Sturtevant等早就发现，可以把这3个基因包括在同一次交配中，那就是用三杂合体abc/+或ab+/c跟三隐性个体abc/abc测交。这种试验叫做三点测交（threepoint test cross），简称三点试验。进行这种试验，一次试验就等于三次“两点试验”，而且还有另外两个优点：（1）一次三点试验中得到的三个重组值是在同一基因型背景，同一环境条件下得到的；而三次“两点试验”就不一定这样。
20、事实上我们知道，重组值既受基因型背景的影响，也受各种环境条件的影响。所以只有从三点试验所得到的三个重组值才是严格地可以相互比较的。（2）通过三点试验还可得到三次两点试验所不能得到的资料，就是关于双交换的资料，这在下面要谈到。现在拿黑腹果蝇中的一些三点试验的实得数据来说明。三个突变基因是ec （echinus，棘眼），sc（scute，缺少某些胸部刚毛）和cv（crossveinless，翅上横脉缺失），都是X连锁遗传的。把棘眼果蝇与缺胸刚毛、缺横脉果蝇杂交，得到三杂合体ec/sc cv（不代表基因的次序，因为在未做试验之前是不知道的。）三杂合体与三隐性雄蝇（ec sc cv/Y，这儿Y是代表Y
21、染色体）交配，试验中实得的个体数如表62。因为三隐性雄蝇产生的配子，或为 ec sc cv，三个基因都是隐性，或为Y，上面不带有相应的等位基因，所以三杂合体雌蝇所产生的各种配子跟三隐性雄蝇所产生的配子结合时，雌蝇的各配子的比例能如实地在表型比数上反映出来。我们计算表62中的实得测交下代的个体数目，就能求得三个重组值。先来计算ecsc的重组值。我们不看cv/+的存在，把它放在括弧中，只考虑ecsc这一对。亲组合是81082889103=1，830，重组合是6288=150，所以如重组值是由两个基因在染色体上的距离决定的，那末ecsc间的重组值150/（1830150）7.6，去掉后，就作为两基因
22、在遗传学图上的图距（map distance）。现在来计算eccv的重组值，这时我们忽略sc/+的存在：亲组合是810828+62+881788，重组合是89+103192， eccv间的重组值是192/（1788192）=9.7%，ec与cv在遗传图上的图距是9.7ecsc间的图距是7.6，eccv间的图距是9.7，我们可以有两种画法：现在来看sccv间的重组值是多少？用同样方式，这次是无视ec/+的存在。亲组合是810828=1，638，重组合是628889103342，所以sccv间的重组值是342/1，980=17.3。图距是17.3。现在我们知道图可以这样画了。这样，这三个重组值间的
23、关系十分明显，即sccv的重组值等于scec重组值与eccv。重组值之和（7.6+9.7=17.3）。我们把这种关系，说成是直线关系，就上述试验来说，这三个基因的直线顺序是sceccv。根据摩尔根的假设，就是基因在染色体上按这个次序作直线排列。现在按照sceccv的顺序，把表62的资料重新排列，算出百分数，并注明重组发生在哪两个基因之间，这样重组值的计算就显得更为方便了（表63）。在上面这个试验中，测交后代中只有6种表型，因此重组值之间的关系比较简单，这在下面就会理解到。在多数三点试验中，回交后代可以有8种表型，现在试举一例说明。这次3个基因是ec（棘眼），ct（cut，截翅）和cv（横脉缺失
24、）。把棘眼截翅个体与横脉缺失个体交配，得到三杂合体（ec ct+/+cv）。三杂合雌蝇与三隐性雄蝇（ec ctcv/Y）测交，测交后代有8种表型（表64）。所得的后代数据（表64），当然不符合孟德尔的三对基因独立分配的测交比率。我们仍旧用上面讲过的方法，一个时候只注意两个基因对间的重组，而把第三个基因对暂时忘掉。先看ecct的重组值，把基因对cv/+忘掉，ec+和+ct是重组的个体，或称重组子（recombinants），重组值是10.1+8.3=18.4。用同样方法，计算eccv的重组值，把ct/+忘掉， ec cv和+是重组子，重组值是10.1+0.1=10.2。最后计算ctcv的重组值，
25、把ec/+忘掉，ctcv和+是重组子，重组值是8.3+0.18.4。然而我们把eccv的重组值（10.2）和ctcv的重组值（8.4）加起来，等于18.6，这数值比ecct的重组值（18.4）大（图613），那是什么缘故呢？我们应该注意到，有8只果蝇（+和ec ct cv），计算时用过两次，计算eccv的重组值时用到它，计算cvct的重组值时又用到它，可是计算ecct的重组值时却没有把它计算在内，虽然这些染色体在ecct间已起过两次交换。现在我们看下面的图（图614），对ecct来讲，双交换的结果，对它们来说等于不交换。只有当基因对cv/+存在时，我们才能认出双交换。所以如有双交换的存在，在计
26、算ecct间的距离时，一定要加上两倍的双交换数（20.1），即，18.420.1=18.6。因为每个双交换包括ecct间发生过两次单交换，而这两次单交换是在计算ecct间的重组值时所没有估计在内的。三点试验使我们有可能觉察两边两个基因对间的双交换。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。在我们这个例子中，ecct间的重组值是10.28.4-20.1=18.4这个法则就叫做基因直线排列定律，是Sturtevant在1913年最初确立的。在任何三点试验中，在测交后代的8种可能的表型中，个体数最少（甚至完全没有）的两种表型是双交换的产物。根据这一点，不必计算
27、重组值，一眼就能正确无误地断定这三个基因的次序。例如在我们这个例子中，三杂合亲体的基因型是ec ct/cv，而三隐性个体的基因型是ec ct cv/Y，这儿基因型外面加上括号，表示基因在染色体上的相对顺序不明。现在从表64知道，表型+和ec ct cv个体数目最少，应是双交换产物。由此可以推论，基因cv一定位于中间（图615）而三基因的相对顺序是ec cvct，这样，交配型就可改写为这自然跟我们在上面已经得出的结论完全一致。ecct/cv ec cv ct/Y根据三基因的正确相对顺序，可以改写表64的表型，象我们在表63中所做那样。这改写工作留作习题，由学生们自己去做。用三点试验（或多点试验）
28、来判断基因的顺序是很可靠的，但是得到三杂合体（trihybrid）不很容易，所以常常要根据三次两点试验来判断三个基因的相对顺序，因为重组值最大的两个基因总应该位于两边。可是前面讲过，同样两个基因对间的重组值在不同实验中可能有些上下，因此当三点中有两点相当“接近”时，重组值很小，例如小于3时，根据三次两点试验判断三个基因的顺序，就不是那么完全可信了。并发率和干涉 我们已经看到，双交换频率很低，这就是说，在三点试验中，中间一个基因跟它的两旁的两个基因同时分开的机会很小。但是一般双交换的发生往往比预期还少。如果两个基因对间的单交换并不影响邻近两个基因对间的单交换，我们预期双交换的频率就是两个单交换频
29、率的乘积，可是实际上观察到的双交换频率往往低于预期值。例如在eccv-ct试验中，eccv间的重组值是10.2，cvct间的重组值是8.3，如果一次交换不影响它的邻近再发生一次交换，那末这三点之间发生双交换的概率应该是10.28.4=0.86，但实验所得到的双交换只有（53）/5，318=0.15，可见每发生一次单交换时，它的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（interference）。象 sceccv试验中，预期双交换频率是7.69.7=0.74，但实验中一个双交换个体也没有，所以“干扰”是完全的。一般用并发率（coincidence）来表示干扰的大小，公式如下：并发率愈
30、大，干涉愈小；并发率=1，表示没有干涉。在eccvct的试验中，并发率=0.15/0.86=0.17，干扰=1-0.170.83或83；而在sceccv试验中，并发率=0/0.740，干涉=10100。从一般实验结果来看，基因对间的距离缩短时，并发率降低，干扰值上升。所以三基因间起交换的距离短时，双交换的发生很少或没有。这个效应使人们得到印象，可能染色单体有某种物理学上的韧性，在某一距离范围内妨碍“弯曲”或交换的重复发生。连锁图 根据基因在染色体上直线排列的定律，我们可以把每个连锁群画成一个连锁图（linkage map），或称遗传学图（genetic map）。这种图是大量实验材料的简明总结
31、，是以后实验工作和育种工作的重要参考资料。已知一对染色体上有几个基因时，利用三点试验可以决定基因在染色体上的次序和它们相互之间的相对距离。基因在染色体上的相对距离是根据重组值决定的，就是把重组值去掉后作为图距。例如象sceccv的试验中，scec间的重组值是7.6，图距即为7.6，eccv间的重组值是9.7，图距即为9.7。在有些材料中或某些基因对间一时不能进行三点试验，因为不易得到三隐性个体或双隐性个体，那也可以根据三个两点试验，分别求得重组值，以重组值作为图距，并决定有关基因的次序。例如在玉米中，花青素基因（a），综色中脉基因（bm）和易碎胚乳基因（bt）都在第5连锁群上，a和bm间的重组
32、值是6，a和bt间的重组值是7。单是这样的资料，还不能把3个基因画在染色体上，因为有两种排列都适合（图616、）。可是知道bm和bt间的重组值是1后，abmbt的次序就可确立了（图616）。利用同样的方法，还可把其它基因放上去，这样就作成遗传学图（图617）。单是知道abm间的重组值和abt间的重组值还不够，因为的排列和的排列都是符合的，再知道了bmbt间的重组值后，abmbt的顺序和这3个基因间的图距才可确定下来。关于遗传学图，还要补充说明几点：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
33、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。例如玉米第一连锁群上，sr与bm2间的图距是172，但实际上sr与bm2间的重组值不超过50，这是因为这两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。重组值与交换值对于重组值与交换值的关系，要多说几句。重组值或重组率是指双杂合体产生的重组型配子的比例，即上面已说明，重组是交换的结果，所以重组率（recombination fraction）通常也称作交换值或交换率（crossing over percentage）。
34、可是仔细推敲起来，这两个数值是不尽相同的。如果我们假定，沿染色体纵长的各点上交换的发生大体上是随机的。那么可以这样认为，如果两个基因座位（gene loci）相距很近，由交换而分开较少，重组率就低；如果两基因座位离开很远，交换发生的次数较多，重组率就高。所以可以根据重组率的大小作为有关基因间的相对距离，把基因顺序地排列在染色体上，绘制出基因图。遗传学家就是这样做的。可是如果有关的两个基因座位在染色体上分开较远，举列说重组率在1215以上，那么进行杂交试验时，其间可能发生双交换或四交换等更高数目的偶数交换，可是形成的配子却仍然是非重组型的。这时如简单地把重组率看作是交换率，那么交换率就要低估了。
35、因为基因图是以1交换率作为图距单位（map unit）的，所以如交换率低估了，图距自然也随之缩小了。这就需要校正。校正的公式较多，也可根据自己得出的连锁与交换试验的结果，提出单是适用于某一生物的校正公式。不过一般地说，一个合适的校正公式应该满足下列两个条件：（1）最大的重组率不超过0.5或50，因为这数值已是两个基因的自由组合了；（2）对较小的重组率应该大致上是加性的。现在常用的较简单的公式是Haldane推导的作图函数（mapping function）：式中R代表重组率，x代表交换率，e是自然对数的底。这公式表示重组率与图距的关系，而图距的单位是1交换率。现在来说明一下Haldane曲线（
36、图618）的几点性质：（1）曲线的起始一小段基本上是直线，斜率接近于1，重组率可以直接看作是图距，所以重组率是加性的。（2）在曲线的曲度较大的区域，重组率就不是加性的了。当图距比较大，两端二基因的重组率就要小于相邻两个重组率之和，即Rab+RbcRac例如abc是三个连锁基因，两两间的重组率R如下： 请注意，R值是非加性的，0.230.820.40。现在把Haldane公式加以改写：式中In意为取自然对数，把上面R值代入公式，查自然对数表或借助于计算器，我们可以求得x值如下：现在0.310.51。稍大于0.81，x值大致上成为加性的了。（3）标记基因间的图距很大时，重组率与图距无关，接近或等于
37、1/2。所以重组率大致代表交换率，但当重组率逐渐增大时，重组率往往小于交换率，而需要加以校正。但在实际应用时，要看研究的生物而定。象黑腹果蝇那样，各染色体上定位的基因已经很多，标记的区域已划分得很细，就无需用作图函数来校正了。但对一种新的生物开始进行连锁研究，可供利用的标记基因很少，这时最好用作图函数来加以校正，以期得到更近于实际的图距。孟德尔研究过的7对基因位于7个不同染色体上吗？ 研究遗传学问题也象研究其它自然科学问题一样，大都是从众多类似现象中抽出若干现象加以观察，归纳出一般规律，然后从这规律出发，演绎地说明其它类似现象。孟德尔就是用这种方法研究了豌豆的7种单因子杂种的分离方式，在这基础
38、上进而研究了二因子杂种和三因子杂种的分离方式。结果他得出结论说，一对因子的分离与另一对因子的分离是独立的，两者是自由组合的。这样的结论在相当一段时期内就被认为是孟德尔研究过7对基因分别位于7个不同染色体上的证据。但鉴于豌豆的单倍染色体数也恰好是7个，理所当然的会产生这样的问题：事情真有这样的巧合吗？在1968年，Lamprecht发表了豌豆的遗传图（619），图中也包括了孟德尔研究过的7对基因。如果Lamprecht的遗传图是正确的，而且也适用于孟德尔所研究的豌豆，那末这些基因不是分散在7个染色体上，而是座落在4个染色体上，其中第一染色体上有2个基因，第四染色体上有3个基因。前述孟德尔的二因子
39、杂种是豆粒满皱（R/r，这儿沿用Lamprecht的基因符号以便查考，下同）和子叶黄绿（I/i）这两对基因的分离，而三因子杂种是研究豆粒满皱、子叶黄绿和花冠红白（A/a）这三对基因的分离。结果发现，子二代分离数据都符合自由组合的原则。这看来和遗传图上某些基因相互连锁的事实有矛盾，但实际并非如此。R/r单独在第七染色体上，自然与其它染色体上的基因可以自由组合，而A/a与I/i这两对基因虽同位于第一染色体上，但这两对基因间的图距单位却高达204，应用作图函数推算，重组率竟高达49，早已属于自由组合的范围了。那么孟德尔有否做过植株高矮和豆荚形状的两因子杂交试验呢？因为支配植株高矮和豆荚形状这两对性状
40、的基因（Le/le和V/v）都位于第四染色体上，图距单位为12，有较强的连锁，如用这两对相对性状做两因子杂交试验，推测所得数据将与自由组合的理论比数有明显差异。那时孟德尔会不会碰到了不符合自由组合的比数，而又不可能想到连锁，从而把难以解释的资料弃置一旁呢？这是一个疑案。但鉴于他的论点上有这样一句话：“用豆粒性状进行试验，可以最简单和最正确地达到试验目的”，所以他可能没有做过植株高矮和豆荚形状这种较复杂的二因子杂种分离试验。他可能单是根据已做过的一些二因子杂种和三因子杂种的分离试验，对所得的结果加以归纳，推而广之，演绎地认为所有7对基因间都是自由组合的。不过不论怎样，孟德尔从二因子和三因子杂交试
41、验归纳出来的自由组合原则在一定范围内（请读者想一想，这范围指什么？）是正确的，是经得起考验的。第二节 真菌类的遗传学分析粗糙链孢霉（Neurospora crassa）属于真菌类中的子囊菌（Ascomycetes），它是遗传分析的好材料。因为它是单倍体，没有显性的复杂问题。基因型直接在表型上反映出来。一次只分析一个减数分裂的产物，而二倍体不是那样。二倍体合子是两个不同减数分裂产生的配子相互结合的结果。在二倍体生物中进行测交试验，就是要达到同样的目的：只分析一方亲体的减数分裂所形成的配子比数，可是实验手续要麻烦得多，而且有时还不易做到。个体小，长得快，易于培养，一次杂交可以产生大量后代，所以统计
42、结果易于正确，低到10-8的低频率也可测出。它进行有性生殖，染色体的结构和功能类似于高等动植物。所以遗传学研究上广泛地应用它。四分子分析 单一减数分裂的4个产物留在一起，称作四分子。对四分子进行遗传学分析，称作四分子分析（tetrad analy-sis）。链孢霉的减数分裂的四个产物不仅留在一起，而且以直线方式排列在子囊中，这种顺序四分子（ordered tetrad）在遗传学分析上有很多好处：这是学生学习遗传学分析的好材料，学生可以简单明了地看出分离比和计算重组率。可以把着丝粒作为一个座位（locus），计算某一基因与着丝粒的重组率子囊中子囊孢子的正确对称性质，证明减数分裂是一个交互过程（r
43、eciprocal process）。可以检验染色单体的交换有否干涉现象，而且还可用它来进行基因转变（gene conversion）的研究。关于基因转换在以后讨论。四线分析（4strand analysis）证明，每一交换只包括4线中的两线，但多重交换可以包括一个双价体的两线、三线或四线。着丝粒作图 从野外采集的链孢霉能在简单的，成分清楚的培养基上生长和繁殖，一般称之为野生型或原养型（Prototroph）。在实验室中得到的某一链孢霉菌株（strain），一定要在培养基中添加某一营养物质才能生长，一般称之为营养缺陷型（auxotroph）。例如有一菌株一定要在培养基中添加赖氨酸才能生长，一般
44、就称之为赖氨酸依赖型（lysine dependent）或赖氨酸缺陷型（lysinedeficient）。现在用一实验说明着丝粒作图（centromere mapping）:如把赖氨酸缺陷型（记作lys-或-）与野生型（记作lys+或+）杂交，则所得子囊中的孢子，分离为4个黑的（+），与4个灰的（）。野生型的子囊孢子成熟后是黑色的，但赖氨酸依赖型的成熟较迟，所以灰色。根据黑色孢子和灰色孢子在子囊中的排列次序，可有6种子囊型：这儿，我们为了方便起见，只写下4个孢子对（spore pairs），而不把8个孢子的基因型都写出来。我们顺便要提一提，（1）和（2）互为镜影（mirror image），同
45、样，（3）和（4），（5）和（6）也互为镜影，说明减数分裂是一个交互过程。那末子囊型（1）和（2）是怎样产生的呢？从图620可以看到，第一次减数分裂（M1）时，带有lys+的两染色单体移向一极，而带有lys-的两染色单体移向另一极。这样，就lys+/lys-这一基因对而言，在第一次减数分裂时就分离了，所以子囊型（1）和（2）属于第一次分裂分离（first division segregation）。第二次减数分裂（M2）时，每一染色单体相互分开，所以在每一子囊中两个lys+的孢子排列在一起，两个lys-的孢子排列在一起。再经过一次有丝分裂，最后形成四个孢子对，排列顺序是+ + - -或- -
46、+ +。因为在形成这两种子囊型时，在着丝粒和基因对lys+/lys-间未发生过交换，所以称为非交换型。至于子囊型（3）和（4）的形成经过，可看图621。在第一次减数分裂（M1）时，分到每一子核的两染色单体都是一个带有lys+，一个带有lys-，所以第一次分裂时没有出现分离现象。到第二次减数分裂（M2）时，带有lys+的染色单体才和带有lys-的染色单体相互分开。再经过一次有丝分裂，最后形成四个孢子对，排列顺序是+ - + -（或- + - +）。所以就lys+/lys-这一基因对来说到第二次分裂时才出现分离现象，所以子囊型（3）和（4）属于第二次分裂分离（second division segregation）。因为这样情况是由于lys+/lys-与着丝粒间发生一个交换造成的，所以子囊型（3）和（4）是交换型。还有（5）和（6）这两个交换型，也可以根据上面的图解画出来，我们在这里不再重复说明，由读者自己去画，作为练习。因为有交换型（3）（6）出现，表明交换是发生在两条染色单体间，也就是发生在4条线时期。在（3）（6）的4种子囊型中，只有两对孢子交换位置，其余两对孢子维持原位。例如在交换型（3）中，如果说第2孢子对跟第3孢子对交换了位置，那末第1和第4两个孢子对维持原位。也就是说，每发生一个交叉，一个子囊中有半数孢子发生重组。所以在链孢霉中，着丝粒与有关基因的重组率可依下式计算：