第五章 连锁遗传分析 第一节 性染色体与性别决定一、性染色体的发现1891 年德国细胞学家 Henking 在半翅目昆虫的精母细胞减数分

裂中发现了一种特殊的染色体，起名“ X 染色体”和“ Y 染色体”，并未将它和性别联系起来。

1902 年美国的 C.E.Mclung 才第一次把 X 染色体和昆虫的性别决定联系起来 .

1905 年 E.B.Wilson 证明，在半翅目和直翅目的许多昆虫中，雌性个体具有两套普通的染色体叫常染色体和两条 X 染色体，而雄性个体也有两套常染色体（ autosome,A ），但只有一条X 染色体。于是将这种与性别有关的一对形态大小不同的同源染色体称为性染色体 (sex-chromosome) 一般以 XY 或 ZW

表示。

二、性染色体决定性别的几种类型（一） XY 型 人类、全部哺乳动物、某些两栖类和某些鱼类、很多昆虫和雌

雄异株的植物。特点：雌性为同配性别（ homogametic-sex ），只能产生一种

类型的配子；雄性为异配性别（ heterogametic ），可以产生比例相等的两种不同类型的配子，子代性别有父本的不同精子决定。雌性： XX ，雄性： XY

( 二 ) ＺＷ型 雌性有两个异型性染色体。 鸟类，蝴蝶，某些两栖类，爬行动物等。 雌性： ZW ，雄性： ZZ（三）ＸＯ型 雄性只有Ｘ染色体，没有Ｙ染色体。

直翅目的昆虫（蝗虫、蟋蟀和蟑螂）。 雌性： XX ，雄性： XO（四）植物的性别决定少数雌雄异株的植物中，有与动物类似的性别决定机制。

第二节 性连锁遗传分析伴性遗传 (Sexlinkage inheritance)

一、摩尔根关于果蝇伴性遗传的研究

1 隐性

经典的例证为果蝇白眼性状的遗传

红眼 ( 雌 ) × 白眼 ( 雄 )

F1 红眼 ( 雌、雄 )

F2 红眼 : 白眼＝ 3 : 1 ，红眼雄 : 白眼雄＝ 1 : 1

测交验证：

F1 红眼雌 × 白眼雄

红眼 : 白眼＝ 1:1 ， 雌 : 雄 ＝ 1:1

X+Xw × Xw Y

1X+Xw : 1 XwXw : 1 X+Y :1XwY

伴性遗传可以归纳为 2 条规律：

1. 当同配性别传递纯合显性基因时， F1 雌、雄个体都为显性性状。F2 性状分离呈 3 显性： 1 隐性；性别的分离呈 1 ： 1 ，其中隐性个体的性别与祖代隐性个体一样，即外祖父的性状传递给外孙。

2. 当同配性别传递纯合隐性基因时， F1 表现交叉遗传， 即母亲的性状传给儿子，父亲的性状传给女儿。 F2 性状的比均为 1 ： 1 。

二、遗传的染色体学说的直接证明

三、 果蝇性别决定的染色体 机制

●果蝇的 y 染色体对其性别决定不起作用，只在发育后期精子形成有活性，保证雄蝇的生育力

● 果蝇的性别决定与 X 染色体的数量有关，而与 Y 染色体存在与否无关

四、人类的 性连锁遗传分析

（一）伴 X 显性遗传（ sex-linked dominant inheritance,XD ）例：抗维生素 D 佝偻病（ vitamin D rickets ）。患者（ XR XR , XR

Xr , XR Y ）遗传特点：(1) 患者双亲必有一方患有此病。女性患者多于男性，但 是女性患者病情较轻。(2) 男性患者的后代中，女儿都是患者，儿子正常。(3) 女性患者的后代中，子女各有 1/2 的发病可能性。(4) 未患病的后代真实遗传，不会患病。

（二）伴 X 隐性遗传（ sex-linked recessive ）由 X 染色体携带的隐性基因的遗传方式称伴 X 隐性遗传（ sex-linked recessive inheritance,XR ）

( 二 ) 人类中的伴 X 隐性遗传 (Sex-linked recessive inheritance,XR)

例 1 ：血友病（ Hemophilia ） A 型 和 B 型A 型基因在 Xq28,VIII 因子全长 186kb, 约占 X 染色体的 0.1%

例 2 ： color blindness

我国男子发病率为 7％，女性患者只有 0.4% 。X 连锁隐性遗传特点：(1) 男性患者远多于女性，系谱中往往只有男患者。(2) 性状从得病的男人通过他的女儿传给他外孙的半数。(3) 男性患者的子女正常，不连续遗传。(4) 一个与 X 连锁的基因不会从父亲直接传给儿子。(5)由于交叉遗传，男性患者的兄弟、外祖父、姨表兄弟、外孙可能是患者，其他亲属不可能是患者。

（三） Y 连锁遗传（ Y-linked inheritance ）也称作限雄遗传（ holandric inheritance ）

例：人的毛耳（ hairy ear rims ）

五、鸡的伴性遗传

F 2 Z B Zb Z b Zb Z B W Z bW

芦花雄鸡 非芦花雄鸡 芦花雌鸡 非芦花雌鸡 1 ： 1 ： 1 ： 1

P

F 1

↓

六、植物的伴性遗传

女娄菜（宽叶、窄叶与 X 染色体上一对 B 、b 基因有关）：

XBXB ( 雌宽叶 ) ， XBY （雄宽叶）， XbY （雄窄叶），

喷瓜的性别由 3 个基因 aD, a+, ad 决定

第三节 剂量补偿效应及其分子机制

一、 Barr 小体（ Barr body or sexchromatin body ） 一种浓缩的、惰性的、与性别及 X 染色体数目有关

的异染色质化的小体。

二、剂量补偿效应 (dosage compensation effect ) 在 XY 性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两

种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。

三、 lyon假说（ Lyon hypothesis ）

( 一 ) 正常雌性哺乳动物只有一条 X 染色体在遗传上有活性（ activation X ,Xa ） , 另一条在遗传上无活性（ inactivation X ,Xi ）。

（二）失活是随机的。（三）失活发生在胚胎发育的早期。 ( 四 )杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合

体（ mosaic ）

四、 X 染色体随机失活的分子机制

• 大多数的 X 连锁基因在胚胎早期发育过程中表现为稳定的转录失活，但并非整条 X 染色体上的所有基因均失活；

• 在失活的 X 染色体上，表达的基因（逃避失活）与失活基因是穿插排列的；

• 在 X 染色体上存在一个特异性失活位点，即X失活中心（ X inactivation center,XIC ）。

第四节 连锁基因的交换与重组一、连锁现象的发现

二、完全连锁与不完全连锁

（一）取 F1 雄蝇和黑体残翅雌蝇测交

（二）用 F1 雌蝇和黑体雄蝇测交

三、连锁群（ linkage group ）

凡位于同一染色体上的基因群，称为一个连锁群。每种生物的连锁群的数目都应该等于其单倍体染色体数（ n ）。

人类第一染色体承载着生命活动中许多重要的信息，它保有人类基因总量近乎10% 的基因及其他相关的 DNA序列。

第五节 遗传的第三定律一、交换的细胞学证据

交叉型假说（ chiasmatype hypothesis ）要点：1. 在减数分裂 I前期，非姊妹染色单体间有某点上

显示出交叉（ chisma ）缠结的图象，这是同源染色体间对应片段发生过交换 (crossing over) 的地方。

2.处于同源染色体的不同座位的相互连锁的两个基因之间如果发生了交换，就导致这两个连锁基因的重组 (recombination) 。核心：交叉是交换的结果，而不是交换的原因，即遗传学上的交换发生在细胞学上的交叉之前。

二、遗传的第三定律

连锁定律（ law of linkage ） :

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。

重组型数目重组频率 (RF)=

————————————

亲组型数目 +重组型数目

有许多因素影响交换（温度、性别、射线、化学物质等）

多线交换与最大交换值

双交换的两个特点：

• 双交换的概率显著低于单交换的概率（如果两次同时发生的交换互不干扰，各自独立，则双交换的概率是两个单交换概率的乘积。）。

• 3 个连锁基因间发生双交换的结果，旁侧基因无重组。

第六节 染色体作图（一）基因直线排列的原理及其相关概念1. 基因定位（ gene mapping ） 根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。

2. 染色体图（ chromasome map ） 又称基因连锁图 (linkage map)或遗传图

(genetic map) 。依据基因之间的交换值（或重组值），确定连锁基因 在染色体上的相对位置而绘制的一种简单线性示意图。

3.图距（ map distance ） 两个基因在染色体图上相对距离的数量单位 .

用 cM 表示， 1 cM =1%重组值去掉% 的数值。

（二）基因定位的方法

• 两点测交（ two-point testcross ） :

每次包括 2 个基因在内，分别进行 3 次杂交和 3 次测交，计算重组率，从而进行基因定位的方法。

• 三点测交（ three-point testcross ） :

将 3 个基因包括在同一次交配中，取其三杂合体与三隐性体进行测交的方法。

结果分析：1. 归类 实得数最低的第 7 、 8 两种表型为双交换的产物。2.确定正确的基因顺序 用双交换型与亲本类型相比较，发现改变了位置的那个基因一

定是处在中央的基因。

3.计算重组值，确定图距

（ 1 ）计算的重组值，忽视表 3-4 中的第一列的存在，比较第 2 、 3列：

重组率 RF(ct--cv)=(217+223+5+3)/5318=0.084=8.4% ， 8.4cM

（ 2 ）计算 ec—cv 的重组值，忽略第 2列（ ct/+ ）的存在，比较 1 、 3列：

重组率 RF （ ec—cv ） =(273+265+5+3)/5318=10.26% ， 10.26cM

（ 3 ）求 ec--ct间的重组值，忽视第 3 行 (+/cv) 的基因，比较 1 、 2 行：

重组率 RF （ ec--ct ） =273+265+217+223/5318=18.4% ， 18.4cM

4.绘染色体图

（三）遗传的干涉和并发系数

1. 干涉（ interference, Ⅰ ） 基因每发生一次单交换都会影响它的邻近发生另

一次单交换，称为干涉（ interference, Ⅰ ） 2. 并发系数 (coefficient of coincidence,C)

观察到的双交换与预期的双交换率的比值 称作并发系数。

观察到的双交换率并发系数 C =————————————

两个单交换的乘积

• I=1-C

• 并发系数愈大，干涉作用愈小• C=1 时， I=0 ，表示没有发生染色体干涉；

C=0 时， I=1 ，表示干涉是完全的，意味着基因间相距很近，以致双交换不发生。

• 染色单体干涉（ chromatid interference ） :

一对同源染色体 4 条染色单体参与多线交换机会的非随机性。

第七节 人类基因组的染色体作图

（一）系谱分析定位法

1.如果某性状只出现在男性，则可将决定这个性状的基因定位在 Y 染色体上。

2.X 连锁定位

3. 外祖父法

以人类色盲基因和蚕豆病基因为例说明外祖父法(1) 若 X 染色体没有重组交换，则儿子中的 X 染色体只有 2 种类型

（ 2 ）若母亲的 X 染色体的 2 个基因间发生了交换

（二） 基因剂量效应法

• 如果某一个基因产物的数量与某染色体上某一片段拷贝数有明显的比例变化关系，则可将该基因定位在这已染色体上或染色体的某一特定区段上。

（三） DNA介导的基因定位

1.克隆基因定位法 采用已克隆基因的 cDNA探针与保留在杂种细胞内的人染色体 DNA顺序进行分子杂交，来确定克隆基因所在的染色体。

2.原位杂交法 以标记的探针直接同中期染色体进行原位杂交。