[生物学]10第十章：基因定位与遗传作图.ppt

第十章基因定位与遗传作图 教师：张光祥 Email: zhgx-163@163.com 引 言 基因的定位与作图分析: 识别重要新基因的有效手段, 还可为性状遗传机制和基因功能的研究提供重要信息, 已然成为后基因组时代遗传学研究的重要组成部分。 基因的定位与作图分析的主要内容 遗传作图也叫重组作图或连锁作图。 基因定位与遗传作图的基本途径 人类群体的基因定位 由于人类的家庭成员少, 世代长, 又不能按计划进行婚配, 所以人类基因定位工作的难度较大。进行人类基因定位的第一步是将人的基因 (或遗传标记) 定位在特定的染色体上。 开创人类基因定位先河的是Wilson于1911年将红绿色盲基因首次定位到Ｘ染色体上。 直到1968年Donahue才用系谱分析将Ｄuffy血型基因定位于1号染色体上, 这也是人类首次将基因定位于常染色体上。1973年人们发现第2染色体短臂缺失患者的红细胞酸性磷酸酶活性明显降低, 于是将编码此酶的基因定位于第二染色体上。 第一节、基因的染色体定位 一、用染色体附加、代换或非整倍性变异材料进行定位 1. 体细胞杂交定位法 ⑴. 人-鼠杂种细胞株 ⑵. 建立人-鼠杂种细胞株体系的定位方法 第三步. 利用杂种细胞株体系进行基因的染色体定位 ⑶. 标记基因的利用 利用营养缺陷型的标记基因可将相应基因快速定位到染色体上。比如利用小鼠的胸苷激酶突变体 (TKˉ) 细胞株B82与人的细胞进行融合, 在缺胸苷激酶的选择性培养基上培养, 长出来的杂种细胞株所保留的人染色体上必定具有胸苷激酶基因。 2. 构建异附加系用于基因定位 异附加系 (alien addition line) 是 “异染色体附加系”的简称, 是指异种或异属远缘杂交的子代经自交或回交后获得的, 具有强势植物整个染色体组, 并添加了一至几对异缘染色体的植物新品系。是重要遗传资源, 常用作基因定位和育种上作为引入外源基因的供体。 3. 异代换系和缺体材料的利用 ⑴. 异代换系(substitution lines): ⑵. 缺体材料的利用 异源多倍体物种如小麦的缺体系列常用于定位基因。 3. 利用三体或四体定位 (基因剂量效应法) 二、基因的染色体区域定位 1. 利用缺失或重复等染色体结构变异进行定位 人类染色体的区段缺陷与基因定位 Herbust等 (1999) 发现黑素瘤中常有11q23.1–23.2等两个染色体区段上的基因缺失, 不久以后又发现几种黑素瘤易感基因: 周期素依赖激酶4 (CDK4) 位于12p14, CMM1 2. 利用植物的渐渗系和易位系进行定位 比如在已获得籼稻3号染色体重要性状的基因连锁图基础上, 通过粤香占品种与60个含野生稻染色体渐渗片段的渐渗系逐一比较, 如果某个性状显著野生化了, 就说明其基因就在渐渗片段所在区段。 该方法已成为发现和定位重要基因的有效途径 番茄的180个渐渗系在长势, 生物量, 叶片大小的颜色和光泽, 育性, 柱头长度, 花萼大小, 果色, 果肉颜色, 果实大小与数量, 果皮网纹等性状有较大差异, 通过定位分析发现: 网纹→ Chr 4 (95.0~129.5 cM); 暗脉→Chr 3 (0~33.0 cM); 黄叶→ Chr 9 (45.0~77.0 cM); 绿茎→Chr 9 (50.4~61.0 cM); 薯叶→Chr 6 (27.0~ 101.0 cM)。发表于2011年的园艺学报。 三、DNA探针的分子杂交法 1. 克隆基因的定位 2. 原位杂交法 3. 染色体原位PCR 原位PCR是利用荧光等标记的dNTP在组织细胞切片或染色体玻片标本上直接进行PCR反应, 使具有目的基因或靶序列的部位显现出扩增信号的检测技术。 原位PCR是Hasse等于1990年建立的技术, 既能分辩有靶序列的细胞, 又能标示出靶序列所在的染色体及其大致位置, 对于研究疾病遗传规律和发病机理都具重大实用价值。 由于原位PCR结合了荧光原位杂交 (FISH) 技术的细胞和亚细胞定位能力和PCR技术的简便快捷等优点, 在细胞学和遗传学等科研领域特别是在临床诊断中得到了广泛应用。 原位PCR定位木薯MeEFⅠ基因 冯跃文等利用原位PCR技术将一个与微管的组合 和降解有关的木薯基因 MeEF-I定位到了10号染色体的短臂 (10p) 上。 第二节、分子标记在遗传分析中的应用 一、遗传标记 (genetic marker) 2. 遗传标记的类型 ⑴. 形态学标记 (morphological marker) 3. DNA分子标记的概念 DNA分子标记就是利用电泳条带或 DNA 杂交信号等检测手段所显示的等位基因差异, 或特定位点的 DNA序列差异。 4. 显性标记与共显性标记 ⑴. 显性标记 (2). 共显性标记