第十一章遗传作图

本章主要内容： 第一节 遗传作图基本概念 第二节 遗传作图的分子标记 第三节 遗传作图的方法第一节 遗传作图基本概念1. 遗传作图定义采用遗传学分析方法将基因或其他DNA顺序标定在染色体上构建连锁图。2. 遗传作图的基本原理随机的染色体上两个任意基因座越远，它们越容易被染色体断裂所分离。3.遗传图距的单位厘摩（ cM） :每单位厘摩为 1交换率。交换率或交换值或重组频率 =减数分裂的重组产物 /减数分裂的总产物4.遗传作图的主要方法杂交实验、 家系分析第二节 遗传作图标记 基因标记孟德尔 肉眼 豌豆植株高矮、豌豆颜色等摩尔根 显微镜、肉眼 果蝇躯体颜色、翅膀形状等生化表型 细菌、酵母遗传学研究；人类中如血型系列（ ABO）分析、血清蛋白和免疫蛋白基因标记的缺点高等生物，如 脊椎动物和显花植物等，可用作标记的基因十分有限，许多性状都涉及多基因；高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标记将在遗传图谱中留下大片的无标记区段；只有部分基因其等位基因成员可以通过常规试验予以区分，因而产生的遗传图是不完整的，必需寻找其他有效的标记；2. DNA分子标记2.1 DNA 分子标记作图的优点 :不以表型为参照直接检测个体基因型组成具有共显性的特点2.2 分子标记用于基因定位的发展史基因定位最早采用的方法就是 连锁分析 。通过基因与 DNA标记之间的重组率来估计基因的位置。可用于连锁分析的 DNA标志是基因定位的基础， DNA标记越多，杂合性越强，基因定位就越方便。 DNA标记的选择经历了从 RFLP-STRSNP等发展过程。PIC(polymorphic formation content):某一标记在群体中出现多态性的频率。183个 RFLP, 多态性不够高，杂合性（ PIC） 平均达到 0 .3而且在染色体上分布不均匀，难以将一些罕见的基因进行定位；对多基因病的定位也难以奏效 ,STR位点已经达到 8000个，平均 100kb 200kb有一个 STR位点，杂合性（ PIC） 平均达到 0 .7,这已经使得连锁分析的功能发挥到了极限。SNP位点已经达到数十万个，平均 1000bp有一个 ，估计 1700万个 (40个人筛选结果）。(短串联重复序列 ,STRs ,short tendem repeats)2.3 分子标记 RFLP(restriction fragment length polymorphisms,限制性片段长度多态性 )用同一限制性内切酶消化 DNA时，在同种生物的不同个体中会出现不同长度的限制性片段类型，此称为 限制性片段长度多态性（ RFLP）检测方法1.核酸杂交2.PCR法RFLP的特征 : 处于染色体上的位置相对固定 ; 同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变 ;同一凝胶电泳可显示不同多态性片段 ,具有共显性特点 ; SSLPs(Simple sequence length polymorphisms,简单序列长度多态性 ) SSLP 产生重复序列的可变排列 ,同一位点重复次数不同 ,表现 DNA序列长度变化 ; 与 RFLP 不同 ,具有多等位性 ; 小卫星 (minisatellite)和微卫星(microsatellite)序列都可用于遗传作图 ,但微卫星更普遍 ;检测方法 SNP(single nucleotide polymorphisms,单核苷酸多态性 ) 1996年， Lander报道了 SNP，制备第三代遗传连锁图的遗传标记。 基因组中单个核苷酸的突变称为点突变 ; 理论上每个单核苷酸位置最多只有 4种形式 ,但某些群体特定的单核苷酸位置只有 2个或 3个SNP,这些位点称为双等位或三等位 ; 在基因组编码顺序中， SNP 大多位于密码子的摇摆位置，表现为基因沉默而被大量保留下来 ; 大多数 SNP所在的位置不能被限制酶识别，必须采取测序或寡核苷酸杂交检测 ; SNP 在基因组中的数量极大 .二倍体细胞中每个SNP最多只有 2种等位型 ;/SNP/index.html核苷酸杂交：DNA芯片动态等位基因特异的杂交第三节 遗传作图的方法 遗传学简介等位基因随机分离定律独立遗传定律完全连锁不完全连锁不完全显性共显性如何进行遗传作图？孟德尔第一定律等位基因随机分离 (The Law of Segregation) A A aaA aF1ParentsF2A A aaA a1:2:1A:a=1:1孟德尔第二定律独立分配定律 (the law of independent assortment) F1ParentsF2如何进行遗传作图？AaBb AB Ab aB ab25% 25% 25% 25%AB(25%) Ab(25%)aB(25%)Ab(25%)AABB AABb AaBB AaBbAABb AAbb AaBb AabbAaBB AaBb aaBB aaBbAaBb Aabb aaBb aabbA:a=1:1 B:b=1:1A AB Ba ab b连锁遗传定律 F1ParentsF2如何进行遗传作图？AaBb AB Ab* aB* ab50% 0% 0% 50%AB(50%) Ab(0%)aB(0%)Ab(50%)AABB - - AaBb- - - - - - -AaBb - - aabbA AB Baab b* 完全连锁AB Ab aB ab(25) (25) (25) (25)(50) (0) (0) (50)(48) (2) (2) (48)配子类型(%)独立遗传孟德尔第二定律完全连锁不完全连锁连锁遗传定律根据重组率计算遗传距离2. 连锁分析 连锁发生的时期减数分裂 期 ,同源染色体复制后不分离 双价体 重组重组 (recombination)或交换 (crossing-over):在双价体中 ,并列的同源染色体臂发生机械断裂 ,彼此交换 DNA区段 ,这一过程被称为交换或重组 . 连锁基因之间的交换 重组率绘制遗传图重组率为测量基因之间相对距离的尺度 . 遗传图的偏离 近端粒区和远着丝粒区有较高的重组率 ;如老鼠主要组织兼容性复合座位 (major histocompatibility complex,MHC)含有一组控制免疫反应的基因，其中一个区段的重组率高于平均数数百倍 .重组热点