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1、第四节 粗糙链孢霉的遗传分析,1. 粗糙链孢酶的生活史与四分子分析 1） 粗糙链孢霉的生活史 红色面包霉的特点 易于繁殖、培养、管理； 可直接观察基因表现，无需测交； 可获得、分析单次减数分裂的结果等。,红色面包霉减数分裂特点：,2）四分子分析,四分子分析(tetrad analysis)： 粗糙链孢酶减数分裂的4个产物保留在一起，称四分子，对四分子表现进行的遗传分析，称为四分子分析。,四分子分析的优越性： 1、可把着丝粒看作一个座位 2、子囊孢子的对称性，证明减数分裂是一个交互过程。 3、可以检验染色单体的交换是否有干涉，还可用于基因转变的研究。 4、证明双交换可以包括4线中的两线、3线或4
2、线。,1）第一次分裂分离 在非姐妹染色单体间没有发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，称第一次分裂分离（first-division segregation)或叫M1模式分离。,2. 粗糙链孢酶的着丝粒作图,2）第二次分裂分离 在非姐妹染色单体间发生着丝粒和基因间交换的减数分裂，若发生了交换，称第二次分裂分离（second-division segregation)或称M2模式分离。,3）作图分析,着丝粒作图：通过计算某一基因与着丝粒之间的图距来进行作图称为着丝粒作图 链孢霉营养型： 野生型能在基本培养基上正常生长，成熟子囊孢子 呈黑色； 突变型不能合成某些物质，如赖氨酸缺陷型，记为lys-，在基
3、本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。,六种子囊孢子排列方式,六种子囊孢子排列方式,非交换型、交换型子囊的形成,着丝点距离与着丝点作图,将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为着丝点距离。,着丝点距离与着丝点作图,每个交换型子囊中，基因位点与着丝粒间发生一次交换，其中半数孢子是重组型(重组型配子)。因此，交换值（重组率RF）的计算公式为：,(3+4+5+3) 1/2 RF 0-lys= 100%=7.5% 100 即着丝粒与 lys 间的距离为7.5cM。,3. 粗糙链孢酶的连锁作图,1)杂交后代子囊类型及来源 粗糙链孢酶有两个突
4、变型： 烟酸依赖型(nic)-需在培养基中添加烟酸才能生长 腺嘌呤依赖型(ade)-需在培养基中添加腺嘌呤才能生长 nic+ +ade,必有6 6=36种不同的子囊型，但若把着丝粒在减数分裂中的随机趋向造成的不同归为一类，可归纳为7种基本子囊型,1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括和。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括、和,判断nic和ade是独立分配还是连锁： 若独立分配，则PD：NPD=1或1 若连锁，则PD：NPD
5、1 实际上： PD：NPD1，所以两基因连锁。,1、亲二型（parental ditype PD)，2种基因型，都为亲型，包括和 2、非亲二型（non-parental ditype，NPD)：2种基因型，都为重组型， 包括和。 3、四型（tetratype,T)：4种基因型，2亲本2重组，包括、和,2）连锁作图,=5.05%; 图距=5.05cM,=9.3%; 图距=9.3cM,根据RF值可知两基因在染色体上有两种可能排列方式： nic ade nic ade 5.05 9.3 5.05,9.3,第三，它们在同一条染色体臂上，重组百分率只有4.25%。,如果nic和ade连锁，其重组百分率用
6、重组孢子数总孢子数100的公式来计算。有208个重组孢子对，重组百分率为：,因此连锁顺序应该是： 注意：9.30 - 5.05 = 4.25 5.2。这种差异我们在三点测验时也曾看到，这是因为某些二价体中存在一次以上重组的缘故（双交换）。 染色单体干扰,第五节 人类染色体作图,体细胞杂交法 体细胞：即生物体除生殖细胞外的任一细胞。 细胞杂交（cell fusion）：将来源不同的两种细胞融合成一个新的细胞。 杂种细胞（hybrid cell）：通过细胞杂交产生的融合细胞。,对象： 人的细胞 鼠类：大鼠、小鼠、仓鼠 杂种细胞的特点： 在繁殖传代过程中，人的染色体优先丢失，以至最后只剩几条或一条人
7、的染色体，而啮齿类的染色体被保留下来。,原理： 细胞进行融合时，培养液中只有部分细胞融合成杂种细胞，还有大量未融合的双亲细胞。这就需要选择分离纯化杂种细胞。为此要创造一种只让杂种细胞生长繁殖而亲本细胞死亡的环境。这就要利用杂种细胞和亲本细胞对生长条件的要求和代谢的差异来进行选择。其中最常用的是HAT选择系统。,1) 人鼠细胞融合培养 2) 杂种细胞筛选 3) 各种杂种细胞系 4) 生化分析和细胞学观察 5) 观察,比较分析、定位,克隆分布法基因定位,2. 家系分析法：通过分析、统计家系中有关性状的连锁情况和重组率进行基因定位的方法。 只出现在男性 基因定位在Y染色体上 X连锁基因的定位 根据伴
8、性遗传特点 外祖父法,前提条件：两个连锁基因位于X染色体上的； 母亲是两对基因的杂合体 如：红绿色盲基因a； 蚕豆病(G6PD-)基因：g,儿子,或,母亲,正常 色盲、蚕豆病 蚕豆病 色盲,色盲 色盲 蚕豆病 色盲蚕豆病 正常,儿子,正常 正常 色盲蚕豆病 蚕豆病 色盲,蚕豆病 蚕豆病 色盲 正常 色盲蚕豆病,3. 区域定位法,把体细胞杂交法与染色体结构变异结合起来，确定某一基因在染色体上的位置 利用在具有某一特定染色体片断缺失或重复的病人或培养细胞内所观察到的基因剂量效应进行基因的区域定位。 如：先天愚型患者的超氧化物歧化酶1基因的活性是正常人的1.5倍，将编码此酶的基因定位在21 号染色体
9、上。,用人工方法在体外造成杂种细胞内特定染色体的不同位置发生断裂，形成各种类型的末端缺失，获得一套特定染色体的缺失杂种细胞，然后通过检测缺失杂种细胞内基因产物存在与否对许多基因进行区域定位。 利用此原理将编码红细胞酸性磷酸酶的基因成功地内到2号染色体短臂。,4. 原位杂交法,原位杂交（in situ hybridization）：是最直接的基因定位方法之一，是分子生物学技术在基因定位中的应用，胰岛素基因用此方法定位于11p15。 原理：碱基的互补配对，同源的DNA-DNA双链或DNA-RNA双链在一定条件下能结合成双链。用放射性或非放射性物质标记的DNA、RNA或与mRNA互补的cDNA作探针
10、，可检测细胞基因组中的同源部分。,原位杂交的特点： 杂交在载玻片上的中期染色体上进行，而不是在溶液和膜上进行。所谓原位是指在标本上DNA原位变性，再与放射性或非放射性物质标记的已知核酸探针杂交，通过放射自显影来检测染色体上特异DNA或RNA顺序，用放射性颗粒在某条染色体的区带出现的最高频率或荧光的强度来确定探针的位置，从而准确地进行基因定位。,制备中期染色体 DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交（在载玻片上） 洗膜 放射性标记：放射自显影 检测 非放射性标记：荧光染料与抗体或蛋白结合 记录杂交信号 结合染色体形态进行基因定位,原位杂交的步骤,荧光原位杂交（florescence
11、 in situ hybridization，FISH）,用特殊荧光素（dig或Biotin）标记探针DNA（Nick translation 标记法），变性成单链后与变性后的染色体或细胞核靶DNA杂交。在荧光显微镜下观察并记录结果。 FISH 优点：可用来作基因或特定DNA片段的染色体区 域定位。 缺点：必须在已知探针的情况下方可进行。,单色FISH,多色FISH,原理：采用已克隆基因的cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体DNA顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。,5. 克隆基因定位法,酶切后人体细胞 白蛋白cDNA 仓鼠卵巢细胞,6.8kb,3.5kb,cDNA 人CHO杂种
12、细胞,在含有人4号染色体的杂种细胞内出现6.8kb、3.5kb两种带型,没有人4号染色体的杂种细胞内只有3.5kb 带型,证明人的白蛋白基因在4号染色体上,第六节 连锁与交换规律的意义,2 实践意义 提高育种工作的预见性 物种：大麦 目标：获得正常株高(BrBr)与抗条锈能力(TT)品种 材料：矮生抗锈(brbrTT)品种正常感病(BrBrtt)品种 已知交换值：矮生性状(br)与抗条锈能力(T)有连锁，但交换值为12%，即：F1(brT/Brt)出现交换型配子的机率为12%，非交换型配子为88%,大麦矮生及抗条锈能力基因在子二代中的百分数,由表可见，F2代中，具正常株高(Br)和抗锈能力(T)的植株(Br_T_)共为5036株，其中只有36株为纯合体(BrBrTT)，36/5036=0.7%，得知所需类型出现的频率较低，应当扩大F2或F3种植的群体。,构建遗传连锁图,作业,课本P96 5 、6、7、8 题,