第五章 基因的连锁和交换和真核生物的基因作图

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

基本概念

　

在减数分裂时同源染色体之间的交换导致了遗传重组的发生。一个交叉（chiasm）就是交换的位点。交换是同源染色体通过联会、断裂、重接在相关位置彼此交换。

遗传重组的证据是在减数分裂中发现交换时细胞学标记发生交换，遗传标记也发生交换

交换是一个交互事件，在真核中于减数分裂的前期  = 1 \* ROMAN I 可发生在二价体的阶段。

重组是交换的结果，但交换并不一定引起重组，如两标记间发生偶次数交换，标记并不发生重组。所以一般实际的交换值要大于重组值。在距离较近时，双交换发生的可能性较小，故重组值近似等于交换值。在有双交换发生时，两端标记之间的距离近似等于重组值加二倍的双交换值，重组频率近似于两基因间的交换频率。当基因间距离增加时，多次交换的发生可能使重组频率产生低估以至影响图距比实际的距离要小。所以要计算双交换的频率来加以校正。

两个染色体之间发生一次交叉可以阻止相邻位置第二次交叉的发生，这个现象称为交叉干涉。

第一节 基因连锁的发现

一． 相引与相斥

1905年在遗传学发展的第一个高潮时期，彼特逊（Bateson, W.）和庞尼特（Punnet, R.C）研究香豌豆（Lathyrus doratus）两对性状的遗传。他们选择的性状，一对是花的颜色，有紫色和红色两种，紫花（P）对红花（p）是显性；另一对性状是花粉的形状，有长形（L）和圆形（l）两种，长形对圆形是显性。杂交的结果F₁代都是紫色花，圆形花粉，证明紫花对红花是显性，长形花粉对圆形花粉是显性的。在F₂代中，开紫花的305株，开红花的76株，带有长形花粉的是305株，圆形花粉的为76株。

这个结果花的颜色和花粉形状的分离比各自符合3:1，表现都是由单基因控制的，不符合孟德尔的两对因子遗传的分离比9:3:3:1之比。庞尼特又扩大样本重做实验，其结果和前次的相近，仍不符合孟德尔定律，亲组合比理论数多，重组合比理论比少得多，对于这一有趣的现象，庞尼特提出了新的假设，认为似乎两对基因在杂交子代中的组合并不是随机的，而是原来属于同一亲本的两个基因更倾向于出现同一配子中，叫做相引（coupling），原来属于不同亲本的两个基因（P和l ，p和 L）之间在形成配子时相互排斥，称为相斥（repulsion）。为了证明这个假设是否正确，他们又将紫花圆形花粉和红花长形花粉的亲本杂交，

结果F1代和第一次杂交相同都是紫花长形花粉，F₂得到四种表型，结果也不符合孟德尔的9:3:3:1分离比，虽差异不象前次那样显著，但仍是亲组合比理论数少，。也就是说F2代性状的分离比(1) 受到亲本性状的影响；(2) 生殖细胞形成时亲组合的基因相引，重组合的基因相斥。这个解释对于以上的实验能够自圆其说，但不能解释为什么孟德尔研究的两对性状都是自由组合的。其实相斥和相引的理论，没有和遗传的染色体学说相联系，因此也朦胧地道出了连锁的现象，可惜的是尚未真正地揭示基因在染色体上连锁的规律。在科学发现史上类似的情况曾重复过多次，说明一个好的实验是重要的，但对实验的科学分析、合理的推理更为重要，否则一个重要的发现就会和实验者擦肩而过。摩尔根正是对相似的实验根据遗传的染色体学说进行科学的分析，发现染色体连锁这一重大理论，使得遗传学又向前发展了一步。

二． 连锁法则的建立

P       ♀ 红长 × 紫残 ♂

（Pr⁺Pr⁺Vg⁺Vg⁺）¯ （PrPrVgVg）

F₁ 红长 × 紫残（测交）

（Pr⁺PrVg⁺Vg）¯  ( PrPrVgVg）

F₂ 红长 紫残 红残 紫长

（Pr⁺Vg⁺）（PrVg）（Pr⁺Vg）（PrVg⁺）

   1339    1195   151    154

1910年摩尔根和他的学生布里吉斯（Bridges, C.B）研究了两对基因的遗传，发现了连锁和互换，建立了遗传学第三个基本定律，连锁法则。 摩尔根发现果蝇的红眼和紫眼（purple）、长翅和残翅（vestigial）两对性状都是非伴性性状，各自的遗传都符合孟德尔法则。他们将红眼长翅的果蝇和紫眼残翅的果蝇进行杂交，F1代为红眼长翅，然后将F1和双隐性亲本进行测交，所得到的测交后代按孟德尔法则应有四种表型，分离比为1:1:1:1，但实际得到的结果确有相引和相斥的现象，亲组合多于理论数，重组合少于理论数。同贝特森等一样，为了进一步验证，他们又改变组合重新实验，结果相似，仍是亲组合多于理论数，重组合少于理论数。

　

但他们的解释却不相同，摩尔根等认为第一种组合Pr⁺ 、Vg⁺两个基因位于同一条染色体上，Pr、Vg也位于另一亲本的相应染色体上，两个亲本都是纯合

体，杂交后F₁代的这一对染色体分别携带着红眼长翅和紫眼残翅基因（图5－1）。

减数分裂时有的细胞在Pr⁺、Vg⁺两个基因之间发生染色体的交换重组，产生了重组型配子Pr⁺Vg和PrVg⁺（图5－2），

P        ♀ 红残 × 紫长 ♂

¯ （测交）

F₁ 红长 × 紫残

¯

F₂ 红长 紫残 红残 紫长

（Pr⁺Vg⁺）（PrVg）（Pr⁺Vg）（PrVg⁺）                 157     146     965    1067

这种配子的比例比亲组合型的配子少，所以通过测交所得到的后代不是1:1:1:1，而是亲组合的表型红眼长翅和紫眼残翅为多；相反重组合的后代红眼残翅、紫眼长翅为少，另一组合的杂交也是同样的道理。

　

他们的假设归纳起来主要有三个论点：(1) 相引是两个基因位于同一条染色体上，相斥则反之。其实按现代的概念，相引就是顺式（Cis），相斥就是反式（Trans）。(2) 同源染色体在减数分裂时发生交换（cross－over）重组（1910年）；(3) 1911年摩尔根又补充了一点

：

位置相近的因子相互连锁。连锁和交换的重组称为染色体内重组（intrachromosomal recombination），因染色体自由组合而产生的重组称为染色体间重组（interchromosomal recombination）。