第六章 连锁与互换

分离规律是等位基因，任何一种生物都有固定的染色体数目和基因数目，人有23对染色体和十万个基因。

连锁：同一染色体上非等位基因之间存在相关性的现象。

互换：连锁性状和基因之间发生重组的现象。

1  连锁与交换规律

1.1  连锁与交换现象的发现

1906年英国学者贝特森（Bateson）和潘耐特（Pannett）研究香豌豆两对性状遗传时，首先发现的。

P  紫花长花粉×红花圆花粉
紫花圆花粉×红花长花粉

PPLL      ppll
PPll        ppLL

F1      紫花长花粉
紫花长花粉

F2  紫长  紫圆  红长  红圆
紫长  紫圆  红长  红圆

4831   390  393
1338
226    95    97    1

花颜色紫色P对红色p显性，花粉粒形状长形L对圆形l显性。F2分离比不符合9：3：3：1，，亲组合较多，重组合偏少。

原来为同一亲本的两个性状，在F2中常常有联系在一起的倾向，这说明来自同一亲本的基因，有较多的在一起传递的可能。但贝特森和潘耐特未能提出科学的解释。

1.2  摩尔根的实验

果蝇翅的长短，复眼的颜色

长翅Vg，残翅vg，红色复眼Pr，紫色复眼pr

长红 × 残紫

残紫♂
× ♀长红♂
× 残紫♀

长红
残紫 长紫 残红
长红：残紫

1339
1195  151  154
1 ：1

残红 × 长紫

残紫♂
× ♀长红♂
× 残紫♀

长红
残紫 长紫 残红
残红：长紫

151  146
1067  965
1 ：1

相引相：两个显性在一起，两个隐性在一起配成的杂交组合。

相斥相：一个显性一个隐性和一个隐性一个显性在一起配成的杂交组合。

1.3   解释

（1） 果蝇翅的长短和眼的颜色是两对相对性状，这两对相对性状在杂交后代中具有某种程度的相关性或相连性，把这种现象叫连锁。把这两对相对性状叫连锁性状。控制连锁性状的基因叫连锁基因。连锁基因位于同一对同源染色体上。连锁基因之间能够发生交换的连锁叫不完全连锁，不能发生交换的连锁叫完全连锁。

（2）同源染色体在减数分裂配对时，偶尔在相应的位置发生断裂，然后错接，造成同源染色体中的非姐妹染色单体之间染色体片段的互换，这个过程叫交换或重组。交换的染色体叫重组染色体。染色体片段的交换导致连锁基因之间的交换。

（3）连锁基因之间的交换发生在减数分裂的前期，主要是粗线期（分子遗传学上认为在间期？）。

（4）每发生一次有效交换，将产生两条重组染色体，两条非重组染色体（亲染色体），含有重组染色体的配子叫重组合配子，含有非重组染色体的配子叫亲组合配子。（图例）

（5）交换的多少用交换值来表示：

交换值（重组值）=

×100%

重组合配子

配子总数（亲组合配子+重组合配子）

目前人们经过研究发现仅有两种动物雄果蝇和雌蚕属于完全连锁，不发生交换。

有效交换（发生在连锁基因间的奇数次交换，反之偶数次交换和基因外交换都是无效交换）后产生四种配子：两种亲组合配子，两种重组合配子

发生交换的性母细胞的百分率是重组合配子百分率的2倍。因此如果交换值为4%，则表明有8%的性母细胞发生了交换。

1.4  验证

克赖顿和麦克林托克实验。玉米种子颜色有色C，无色c，种质非糯性Wx，糯性wx，位于第九染色体上特殊品系，一端带有一个染色结，一端附加了由第八染色体易位而带来的片段。

2  基因定位和遗传学图

所谓的连锁是指位于同一对同源染色体上非等位基因的连锁，表现出一定的相关性。连锁的基因在一定时间会发生分开。群体中交换值为0～50%。

在一般情况下，一对连锁基因间重组合频率的大小是固定的，即对于一对特定基因，其交换值是一定的。但在不同连锁基因间的重组频率则是不同的。这反映了连锁基因在染色体上的遗传距离。

2.1  交换值的测定

测交  果蝇粗腿t，正常腿T；残翅v，长翅V；弯翅c，直翅C。

相引相   正常腿长翅TV/TV × 粗腿残翅tv/tv

TV/tv × tv/tv
TV之间交换值=

(65+68)÷(510+508+65+68)×100%

T  V
t  v   T  v   t  V
=11%

510   508    65     68

划一杠时，既代表基因型（下边可补上隐性基因型），也可代表表型。

相斥相   正常腿残翅Tv/Tv × 粗腿长翅tV/tV

TV/tv × tv/tv
Tv之间交换值=

(51+48)÷(401+398+51+48)×100%

T  v   t  V
T  V   t  v
=11%

401    398    51     48

相引相   长翅直翅VC/VC
× 残翅弯翅vc/vc

VC/vc× vc/vc    VC之间交换值=

(25+31)÷(318+296+25+31)×100%

V  C  v
c   V  c   v  C           =8%

318   296     25     31

相斥相   长翅弯翅Vc/Vc
× 残翅直翅vC/vC

Vc/vC× vc/vc        Vc之间交换值=

(20+18)÷(218+209+20+18)×100%

V  c   v  C    V  C   v  c           =8%

218
209
20     18

假设染色体质地均匀，染色体上任何部位都有交换的可能，单位长度内含的交换的部位相同，则基因之间距离越长（所含碱基对越多，交换位置越多），交换值越大；距离越近，交换值越小。反之，交换值越大，则表明基因之间距离越远，交换值越小基因越近。

交换位置为两个相邻核苷酸之间的3’，5’—磷酸二酯键。

2.2  基因定位

测定基因在染色体上位置的过程。方法很多，这里只介绍根据交换值进行基因定位。交换值为1%为1个单位，1cM（分摩）。

2.2.1  两点测交

一次测定两个基因的位点，TV之间交换值为11%，则TV基因距离为11；VC之间交换值为8%，则TV基因距离为8；TC之间交换值为18.4%，则TV基因距离约为19，因此排列顺序为T—V—C，而不是T—C—V。

两点测交虽是最基本的方法，但它的手续烦琐，而且在连锁基因相距较远的情况下，对可能发生的双交换，用两点测交无法测出，所以数据不够准确，为此通常采用三点测交。

2.2.2  三点测交

果蝇    直翅 +
无纹胸 +        灰身 +

弯翅 cu—c     条纹胸 sr－s     黑檀体 e

+++/+++ × cse/cse（随机的排列顺序）

+++/cse × cse/cse

+++ 786
+se 107

基因型
cse  753    79.9%   c++ 95     10.6%

测交后代各种     配子种类    比例     ++e  86
+s+ 1

表型
cs+  94     9.3%    c+e 2     0.2%

+se
++e

c++      是在c和s之间的交换， cs+     是在s和e之间的交换，

+s+

c+e     是在c和s之间与s和e之间同时发生一次交换，也称双交换。

计算交换值：
c-s之间交换值=10.6%+0.2%=10.8%

s-e之间交换值=9.3%+0.2%=9.5%

c-e之间交换值=10.6%+9.3%=19.9%

因此可确定基因排列顺序为    c
s        e

10.8     9.5

c+e

+s+    中c、e之间确实发生了交换，但c、e之间没有产生重组类型的配子，因此可按未交换处理，为无效交换。

cs之间发生三次交换（奇数次交换），产生了重组配子，为有效交换；

cs之间发生四次交换（偶数次交换），没产生重组配子，为无效交换。

为什么10.8+9.5≠19.9？

因为c-e之间两次交换值0.2×2未被加进去。10.8+9.5表示c-e之间的距离，而10.8+9.5-0.4=19.9表示c-e之间的交换值。

如果c-s之间还有连锁基因存在，那么c-s之间的交换值10.8还能表示c-s之间的距离吗？

c++                ++e
+s+

单交换+se    10.6和单交换cs+    9.3的交换值乘积等于双交换c+e   0.2，计算理论上  (10.6+0.2)% ×
(9.3+0.2)%=双交换值0.2%，但二者之间并不等，这是因为干涉的结果。

2.2.3  交换与干涉

染色体上某一位置发生交换将影响相邻部位发生交换，这种现象叫干涉。

干涉的大小用并发系数表示。干涉=1－并发系数

并发系数=实际交换值÷理论交换值（两个单交换的乘积）

该例中并发系数=0.2%÷1%=0.2，干涉=1-0.2=0.8

正干涉：一处发生交换将促进多次交换

负干涉：一处发生交换将抑制多次交换

3  遗传学图

连锁图：标有基因座位的图，也叫遗传学图、基因位置图、染色体图。

绘制连锁图的规则：

⑴把染色体的某一端作为原点，一般是短臂端，标为O。其它的基因所在的位置距O点的单位标出来。

⑵用突变基因或相对性状的符号来代表基因位点。标出小写字母代表突变基因，而不表示基因的显隐性（大小写）。

连锁图反映了一对同源染色体上的基因排列情况，并不反映某一位点的基因为A或a。

a    b    c    d      e
ABO     表明控制血型的位点，而不是ABO基因

0   10   15   20     30
200

连锁群：位于同一染色体图上的全部基因构成的群体。连锁群、同源染色体和基因之间的关系：连锁群反映了一对同源染色体上的基因排列。如人类有46条染色体，经测定有23个连锁群。

4  人类基因的定位

人类基因定位的方法很多，这里只介绍一种细胞融合，把同种或异种细胞通过特殊处理，使它们融合在一起，形成杂种细胞的过程。

特殊处理的方法：PEG（聚乙二醇），仙台病毒，电融合。

融合过程（了解）：

处理

细胞A+细胞B        相互靠近（膜溶解）
异核体（一个细胞两个核）     杂种细胞

将人细胞与小鼠细胞进行细胞融合，得到人鼠杂种细胞，进行有丝分裂时人的染色体被排斥，被丢失。丢失的染色体是随机的，这样就可以得到一系列稳定的细胞株。每个细胞株中含有人的不同的染色体，因此可利用群体细胞株来进行基因定位。

各细胞株中染色体的分布情况

细胞株       A     B     C     D     E

染色体1     －     ＋    －     ＋    －

染色体2     ＋     －    －     ＋    －

染色体3     －     －    －     ＋    ＋

检测各细胞株中要定位的基因是否存在

细胞株       A     B     C     D     E

基因1       ＋     －    －     ＋    －

基因2       －     ＋    －     ＋    －

基因3       ＋     －    －     ＋    －

可断定基因1位于2号染色体上，基因2位于1号染色体上，基因3位于2号染色体上。

5  链孢霉的连锁、互换和基因定位

链孢霉是一种丝状的真菌，是一类菌的名称，属于子囊菌纲麦孢霉属？。遗传学上常用的叫粗糙链孢霉。菌丝是单倍体，有7条染色体。

5.1  四分子分析

减数分裂产生4个孢子，按一定顺序排列在子囊内，叫顺序四分孢子或顺序四分子，对其进行分析叫顺序四分子分析。

特点：①一个顺序四分子是一个合子一次减数分裂的产物，它不和其它合子的减数分裂产物相混合，因此能够对合子进行单个的分析。②顺序四分子中的四分孢子来源清楚。③链孢霉是单倍体，无显隐性之分，不管显性还是隐性都能表现，表现型就代表基因型。

5.2  着丝粒作图

性状：赖氨酸缺陷型：在培养基中必须加lys才能生长，表示为lys－，

赖氨酸野生型：在培养基中不加lys也能生长，加lys后生长快，表示为lys＋。

孢子在子囊中发育的过程由无色到灰色到黑色，由于lys＋生长快，因此存在一个时期lys－子囊孢子灰色，lys＋子囊孢子黑色。

lys＋与lys－杂交后子囊孢子的排列顺序有（＋代表黑色，－代表灰色）：

1    ＋  ＋  －  －

2
－  －  ＋  ＋

3
＋  －  ＋  －

4
－  ＋  －  ＋      交换型子囊（普通遗传学中将基因看作一个单位，是一个交换的

5
＋  －  －  ＋      单位，一个重组的单位，不涉及基因内部的变化。）

6
－  ＋  ＋  －

一个交换型子囊中有一半子囊孢子是交换后产生的。

基因和着丝点之间的交换值=交换型子囊/总子囊数×0.5×100%

=交换型子囊孢子/总子囊孢子数×100%

着丝点作图：测出某染色体上的每个基因和着丝点的距离，据此距离可以绘制染色体图，这种绘图方法叫着丝点作图。（首先能够观察到基因和着丝点之间是否发生了交换，而在高等植物中是观察不到的。）