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武汉大学遗传学第5章遗传的第三定律


交换的细胞学证据:
交叉及其产物的模式图可表示如下
5.5.2 遗传的第三定律
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。
但摩尔根和他的学生sturtevant利用 三点测交(three-point test cross) 即三点试验: 用三杂合体 abc/+++ 或 ab+/++c 跟三隐性个体 abc/abc 测交:

abc/+++ × abc/abc ab+/++c × abc/abc
这样可以把3个基因包括在同一次交配中, 一次试验就等于三次“两点”试验。
5.5 遗传的第三定律
5.5.1 5.5.2 交换的细胞学证据 遗传的第三定律
5.5.1 交换的细胞学证据
在同一染色体上连锁的基因,为什么会在其测交后代中 出现一定频率的重组?即:形成新组合的机制是什么? Janssens于1909年提出了交叉型假说(chiasmatype hypothesis); H.C reighton和B.M cC lintock 1931年用玉米的具有 特殊结构的第9号染色体设计了著名的实验为Janssens的假 说提供了强有力的细胞遗传学证据。
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 。重组值既受基因背景的影响,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得不能得到的关于双 交换的资料。 例:黑腹果蝇的三点试验 三个突变基因 X连锁 ec (echinus ,棘眼) sc(scute ,缺少某些胸部刚毛) cv(crossveinless,翅上横脉缺失) 三杂合体 三隐性雄蝇 ec ++ /+ sc cv × ec sc cv /Y (其上基因次序未知)
摩尔根也假设杂交F2表型的产生与减数分裂期 交叉形成(Chiasma formation)的联系,早在 1909年,F.Janssens已经描述蝾螈Salamander减数 分裂前期I染色体的交叉(细胞学上可观察到的同 源染色体间的相互交换),Janssens认为(但没有 证明)交叉可能是父本和母本同源染色体的物理交 换位点。 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。
5.6.2 基因定位的方法
(1)两点测交与三点测交
摩尔根(1911)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。 研究重组值问题,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 连锁
a-b b-c a-c 要确定三个重组值,要做三次杂交试验
③重组率的测定
以玉米的测交实验为例:已知,支配玉米籽粒的两对基因 是连锁的,其糊粉层有色(C)对无色(c)为显性,籽粒饱满 (Sh)对凹陷(sh)为显性。取亲本植株互引相(coupling phase)C Sh/C Sh与c sh/c sh杂交,其F1与双隐性亲本测交 时,有如下结果:
重组率(RF)=(149+152)/(4 032+4 035+149+152)=301/8 368=3.6%
②交换率(值)与重组率(值)的关系
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。交换的遗传学效应体现在重组体中,但无
法检测其实际大小,只能用重组率来估计,只有紧密连锁的 基因间的重组率才是可靠的交换值,因为两个连锁基因间的 相对距离越大,发生双交换或其他偶数次交换的可能性越多 ,在这种情况下,重组率会低估交换率。遗传学校正的方法 将在后续的内容中讲述。
摩尔根推测,控制眼色和体色性状的基因连锁得 更紧密,它们重组被分开的频率比眼色和翅形的频 率小,摩尔根小组做了大量的杂交工作,结论总是 相同,在每种情况下,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。
摩尔根的一般结论是:在减数分裂期间,一些基 因的等位基因一起分配,因为在相同的染色体上它 们彼此靠得近,在染色体上两个基因靠得越近,在 减数分裂时期,它们更有可能保持在一起,即: 靠得越近的两个基因,它们之间重组发生得越少。
5.5
Morgan和E.cattell (1912年)
用crossing-over(交换)这一术语来描述由于染 色体相互交换的过程产生连锁基因间的重组合.
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。(5.5) 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。
(1)重组率的测定
判断某两对特定的基因是否连锁,通过对它们的杂交F1 进行测交来确定,如果测交后代的表型比率为1:1;1:1,或近 乎这个比率,则被认为是不连锁的,如果亲本组合类型高于 预期比率,而重组型的比率又显著地低于预期的孟德尔第二 定律的比率,则说明它们是连锁的。
①重组率(recombination frequency,RF) 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:
两个等位基因 决定种子颜色:有色C和无色c 标准植株Wx 决定植物的淀粉合成:
支链淀粉 直链淀粉
蜡质植株wx(waxy) 支链淀粉
一条染色体形态正常 : 基因型cWx 其同源染色体基因型Cwx,C基因末端有一大而染色深的染 色组(Knob)(5.6)且在上一代时,第8染色体断裂后易位接到 了第9条染色体靠wx的末端 象这些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)。 以上这种个体在减数分裂形成配子时, 在两个座位间出现交换。 两 种 类 型 的 重 组 子 : CWx , cwx 在 F2 代 出 现 。 Creighton和Mcclintok发现一旦基因已被重组,其细胞学特 征(染色组和额外延长的染色体部分)也已经重组,而且子 代中属亲本类型的子代没有观察到细胞学标记的染色体物理 交换的发生。 5.6
5.4所示
F1果蝇自交
得到 F2果蝇2441只,F1×F1相当于做测交, 因为F1雄蝇产生的带X配子具两个基因的隐性等位 基因,Y配子上没有带所研究基因的等位基因。 F2在两种性别中,出现频率最多的是: 亲本型:祖母的突变性状白眼小翅或祖父野生型 红眼长翅; 也观察到很大数目的: 非亲本型(重组型):白眼正常翅,红眼小翅。 在2441只果蝇中,有900只3; + ec +

实 得

810 828 62 88 89 103
1980
sc cv sc + + sc + cv + cv

返回1

重组值计算 (1)ec-sc的重组值。 在这里我们暂不考虑 +/cv 将它放在括弧中,只考虑ec-sc这两个基因
亲组合:810+828+89+103=1830 重组合:62+88=150 RFec-sc=重组合/(亲组合+重组合)×100% =150/(1830+150) ×100%=7.6%

( 3)最后看sc-cv间的重组值 亲组合:810+828=1638 重组合:62+88+89+103=342 RFsc-cv=342/1980=17.3%
+ 810 cv 828 + 62 cv 88 + 89 cv 103 1980 图距是17.3,三个基因的线性关系我们可以画为:
ec + ec + + ec
如果杂交在互斥相(repulsion phase) c Sh/c Sh×C sh/C sh间进行,测交后得到: 重组率(RF)=1 310/44 595=2.94% 可见,无论哪种基因组合(互引相或互斥相)的交配方
式,测交的结果都是亲本型的频率很高,占97%左右,而重组 型的频率很低,仅占3%左右。显然,测得的两个特定基因座 的RF值越大,例如接近50%时,基因间的连锁关系越难以判 断,因为与基因的自由组合时的测交比1:1:1:1很接近, 在这种情况下,必须利用大量的测交后代的数据方可鉴别。如 RF值越小,基因间的连锁关系越易鉴别,因为测交比率与1: 1:1:1相差甚远。
为了解释这些重组型,摩尔根提出在减数 分裂中,F1雌蝇的两条染色体间出现基因交换 。而雄蝇由于是半合子,在非同源的X和Y染色 体间不出现遗传交换。 摩尔根进一步将他的研究推进到包括其他 的性连锁的性状上去。
例:突变型
白眼黄体♀ ×
野生型 红眼灰体♂
F1 野生型
,白眼黄体(突变型) 重组表型
F2 2205只果蝇中,有1.3%的果蝇为
(1)摩尔根果蝇连锁实验
通常我们用遗传符号表示在相同染色 体上的基因。例:ab/ab 代表基因a和基因 b在相同的染色体上,用这个系统,在雌蝇 上X-连锁的基因可以用一根或二根线表示 :例wm/wm或wm//wm 雄蝇的X-连锁表示为wm/↾,而↾代表Y 染色体,摩尔根用白眼小翅雌蝇(wm/wm )与野生型雄蝇(W+ m+/↾)进行交配。
ec + + sc ec sc + + + sc ec + + cv + cv + cv 810 828 62 88 89 103 1980 RF ec-cv=192/(1788+192)=9.7%
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