基因定位的基因測定

2021-05-02 22:32:50 字數 4728 閱讀 1617

1樓:受災

非整倍體測交法可以用來測定基因屬於哪一個常染色體。用常染色體隱性突變型純合體(a/a)和野生型二倍體(+/+)雜交,再用子一代雜合體(a/+)和隱性親本回交,在它們的子代中表型是野生型的和表型是突變型的各佔50%(見孟德爾定律)。

雜交 a/a × +/+

↓回交 a/+  ×  a/a

↓回交子代 a/a a/+

突變型 野生型

比例 1 ∶ 1

如果常染色體隱性突變型純合體和某一染色體的野生型三體 (+/+/+)品系(見染色體畸變)雜交,子一代中的三體個體再和隱性親本回交,在它們的子代中野生型和突變型之比是5∶1而不是1∶1。

如果常染色體隱性突變型純合體和某一染色體的野生型單體品系 (+)雜交,在子一代中就出現50%的突變型個體,而不是100%的野生型。

雜交 a/a × +

↓子一代 a/+ ∶ a

野生型 突變型

比例 1 ∶ 1

根據上述三種不同的雜交結果,可見只要具備相當於每一染色體的一系列三體和單體品系,便能從雜交子代的突變型和野生型的比數中判斷任何一個突變基因所屬的染色體。小麥是多倍體植物,多倍體植物增加或減少一個染色體不會使它的生活力受到嚴重的影響,因此容易建立整套三體或單體品系,使基因定位工作得以順利進行。除了小麥等植物以外,這一方法也用在酵母菌的遺傳學研究中。

由於子囊菌減數**所形成的四分體包被在一個子囊裡,所以判斷兩個基因是否連鎖,只需計算出各種型別的四分體數(即子囊數)。如果其中一個基因所屬的連鎖群已經知道,便很容易測定另一基因是否屬於同一連鎖群。

四分體有三種,即親代二型(pd)、非親代二型(npd)和四型(t)。如果有關的兩個基因是連鎖的,即pd是不交換或二線雙交換的結果,npd是四線雙交換的結果,t是單交換或三線雙交換的結果(見連鎖和交換)。如果有關的兩個基因是不連鎖的,那麼雙基因雜交子代中所出現的四分體型別要看這兩個基因各自和著絲粒之間是否發生交換而定(表1)。

根據這些關係,可以得到這樣的規律:在雙基因雜交子代的四分體型別中如果pd數大大地超出 npd數而且t多而npd少,那麼這兩個基因是連鎖的,如果pd數和npd數接近而且t少而npd多,那麼是不連鎖的,一般把npd/t的比值大於或小於1/4作為判斷的標準。 易位(見染色體畸變)使染色體上的基因改變連鎖關係,所以易位可以用來進行基因定位。

如果易位所涉及的染色體是可以被識別的,那就更有利於定位工作。如果在遺傳學分析中發現某兩個連鎖群的連鎖關係都發生了改變,同時在顯微鏡下又可以辨認出有兩個染色體發生了相互易位,那麼就可以知道兩個連鎖群和兩個染色體的對應關係。例如遺傳學分析的結果說明小鼠品系 t1380的相互易位涉及連鎖群lgⅱ和lgⅸ。

品系rb163h的相互易位涉及連鎖群lgⅱ和lgⅻ。細胞學觀察說明前者涉及染色體 9和17,後者涉及染色體9和19,因此知道連鎖群 lgⅱ屬於染色體9,連鎖群lgⅸ屬於染色體17,連鎖群 lgⅻ屬於染色體19。

某些生物的染色體具有天然的標記,例如果蠅的唾腺染色體具有容易辨認的橫紋,玉米的染色體有容易辨認的巨大的染色粒,所以通過直接的細胞學觀察就可以辨認出易位所涉及的染色體,但是對於染色體數較多而又沒有天然標記的生物,就需用顯帶技術鑑定染色體的易位。上述小鼠的連鎖群所屬的染色體便是應用顯帶技術鑑定的(見核型)。 在包括兩對基因的雜交中,一次雜交可以測定兩個基因之間的距離,通過三次雜交便可以測定三個基因的排列順序和距離。

但是在包括三對基因的一次雜交中,便可以測定三個基因的排列順序和距離,這就是2023年由斯特蒂文特首創的三點測驗方法。例如黑腹果蠅的x染色體上有黃體基因(yellow body,y;野生型灰體,y)、白眼基因(white eye,w;野生型紅眼,w)和短翅基因(miniature wing,m;野生型長翅,m)。將黃體、白眼、短翅雌蠅和野生型雄蠅 (ywm 即+++)雜交,將得到的雌性雜合體 再和雄性子代ywm雜交,得到子二代個體(表3)。

從表中的數值求得:

基因y和w之間的重組頻率=1.3%

基因w和m之間的重組頻率=32.8%

基因y和m之間的重組頻率

因此這三個基因在染色體上的相對位置如圖2。三點測驗或者包括更多的基因的雜交還可以用來研究交叉干涉、染色單體干涉等現象。 一個基因與它所屬染色體的著絲粒之間的距離稱為著絲粒距離。

在不同的生物中,可用不同的方法測定著絲粒距離。在粗糙脈孢菌中,著絲粒和基因之間的距離可以根據子囊中子囊孢子的排列順序來測定,這是2023年美國微生物遺傳學家cc.林德格倫所首創的方法。

在同一染色體上兩個基因的著絲粒距離都被測定後,這兩個基因之間的距離就可以斷定為兩者之和或者兩者之差。

子囊的排列方式有 6種,aaaa和aaaa這兩種稱為第一次**分離,aaaa、aaaa、aaaa、aaaa這四種稱為第二次**分離。前者基因a(a)和著絲粒之間沒有發生交換,後者a(a)和著絲粒之間發生了交換。

所以某一基因和著絲粒之間交換頻率愈高,第二次**分離子囊愈多。由於每次交換導致半數染色單體成為重組型別,所以

在高等植物如小麥和棉花中,可以利用衍生的端著絲粒染色體進行著絲粒距離測定。例如某一雄性親本除了有一個正常的具**著絲粒的染色體以外,還有一個由它的同源染色體衍生來的端著絲粒染色體。如果在正常染色體上有一個待測著絲粒距離的隱性基因,在端著絲粒染色體上有野生型的等位基因,帶有端著絲粒染色體的花粉缺少一條染色體臂,使它不能順利受精,因此大部分受精的配子都帶有隱性基因,即帶有正常的染色體。

只有待測基因和端著絲粒染色體基因之間發生了一次交換,才能得到具有顯性野生型基因的配子。因此由這樣的雄性親本和純合隱性的雌性親本雜交子代中出現的野生型個體數便可推知交換髮生的頻率,從而求得隱性基因的著絲粒距離。 三點測驗和著絲粒距離法中所測定的都是發生在減數**中的染色體交換。

2023年美國遺傳學家c.斯特恩在果蠅中發現體細胞在有絲**過程中也可以發生染色體交換(見連鎖和交換)。

50年代中g.蓬泰科爾沃等在研究構窠麴黴時發展起來一種利用體細胞交換的系統的基因定位方法。在進行有絲**的雜合二倍體細胞中,體細胞交換會導致在子代體細胞中出現隱性基因的純合體,這一過程稱為純合化。

如果某一個二倍體細胞的某一染色體臂上有若干個基因都呈雜合狀態,那麼就可根據子代體細胞各個基因純合化的頻率推知它們的相對位置。交換隻使比交換位置更遠離著絲粒的隱性基因純合化,所以某個基因純合化的頻率愈高,它離著絲粒的距離就愈遠(圖3)。 由於體細胞交換頻率遠遠低於減數**過程中的交換頻率,所以這一方法一般只用於不進行有性生殖的生物如某些真菌等的基因定位。

這一方法也曾在衣藻中用來進行葉綠體基因的定位。

根據所測基因在某一已知染色體區段中是否存在的 基因定位  如果染色體的某一區段的位置是已知的,而且測得某一基因的位置在這一區段中,那麼這一基因的位置也就被測定了。 這是一種結合物理圖譜製作和遺傳學分析的基因定位方法,它適用於病毒等基因組較小的生物。以大腸桿菌噬菌體φx174為例,把野生型噬菌體的雙鏈複製型dna分子用限制性內切酶hindⅱ切為13個片段,把每種片段和突變型 amg的dna單鏈在使dna分子變性並復性的條件下混合保溫,然後用各個樣品分別轉化受體細菌。

如果在某一樣品處理後的受體細菌中出現了大量的野生型噬菌體,於是就說明這一樣品中的hindⅱ片段包含著amg的相應的野生型基因,由於13個hindⅱ片段的位置在物理圖譜中全部都是已知的,因此便可以推知amg基因在染色體上的相應位置。用這一方法在φx174的環狀的染色體圖上已經測定了至少19個基因的位置。

根據併發事件的基因定位  位置鄰近的基因表現某些相關的行為,所以從這些行為可以推測基因的連鎖關係。 缺失帶來和基因突變相同的表型。由一次缺失所造成的突變只涉及相鄰接的基因,因此可以從缺失所帶來的基因突變的分析來測定一些基因的相對位置,這一方法被廣泛應用於酵母菌的線粒體基因的定位(見染色體外遺傳)。

根據基因行為的定位  基因的某些行為可以反映它們的位置。在細菌接合過程中「雄性」細菌的染色體基因按先後順序轉移到「雌性」細菌中。一些基因組較小的病毒,整個基因組往往作為一個單位轉錄。

因此接合過程中基因轉移的先後、轉錄過程中轉錄的先後或dna複製的先後都可以在某些特殊的生物中用來作為基因定位的手段。 通過種種方法可以測得基因之間的距離,但圖距並不表示絕對長度,而且在不同的生物中同一圖距代表不同的實際長度。通過細胞遺傳學的方法可以測定基因的實際位置,這樣繪製的基因位置圖稱為細胞學圖,而通過一般遺傳學方法繪製的圖則稱為遺傳學圖。

在雜合的二倍體生物中,由於顯性的野生型基因的存在,隱性的突變基因得不到表現。如果帶有野生型基因的這一染色體發生了一個缺失,而缺失部分又正好包括這一野生型基因,那麼同源染色體上相應的隱性基因的突變性狀便得以表現(見染色體畸變)。果蠅具有便於觀察染色體細微結構的唾腺染色體,它上面的橫紋缺失可以在光學顯微鏡下識別。

通過一系列的雜交,可以得到某一隱性突變基因和一系列的缺失染色體組合在一起的果蠅,對於這些雜合體果蠅進行染色體分析和性狀觀察,便可以判斷某隱性突變基因在染色體上的真實位置。

從果蠅的x染色體上包括白色複眼(white eye,w)和小糙眼(facet,fa)區域的分析結果(圖4)可以看到凡是缺失3c7這一橫紋的雜合體都呈現小糙眼突變型性狀,說明fa基因位置在唾腺染色體的3c7橫紋處。 原核生物 dna分子上缺乏天然的容易識別的標記,可用限制圖譜和部分變性圖的測定來彌補這一不足。

各種限制性核酸內切酶具有各自的識別順序。這些識別順序可以作為dna部位的標記,用不同的限制酶處理同一dna分子,通過對酶切產生的dn**段的大小和位置的分析,可以繪製出某一 dna分子的限制圖譜。此外,每一個dna分子上富含a∶t鹼基對和富含 g嗈c鹼基對的區域的分佈各不相同。

富含a∶t鹼基對的區域比富含g嗈c鹼基對的區域更易變性。所以在嚴格控制的變性條件下每一種 dna分子具有變性環的特定分佈形式,構成部分變性圖。 一個基因內部的各個點突變的基因轉變常呈梯度現象,即在這基因的一端發生基因轉變的頻率最高,在另一端則最低,在兩端之間存在著一個轉變頻率的梯度。

對於任何一個未知位置的點突變,可以通過基因轉變頻率的測定進行精細結構定位。這一方法的應用限於一次減數**產物包被在一個囊裡面的子囊菌,而且限於影響子囊孢子顏色和形狀的基因。

為什麼測定基因組只測24條,為什麼測定基因組只測24條

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