1、一、真菌作為遺傳學(xué)材料的優(yōu)勢(shì)一、真菌作為遺傳學(xué)材料的優(yōu)勢(shì)1、它屬于真核低等單倍體：無(wú)顯隱性之分，基因型直接表現(xiàn)表型，所以，可以通過(guò)表型推基因型。2、真菌只有一次減數(shù)分裂，較二倍體的兩次減數(shù)分裂更為簡(jiǎn)單。3、有性生殖、無(wú)性生殖均有，且生活周期短。二、四分子分析二、四分子分析生活史生活史1 1、四分子分析：、四分子分析：對(duì)四分子孢子進(jìn)行遺傳學(xué)分析稱(chēng)為四分子分析。2 2、順序四分子、順序四分子：第一個(gè)孢子來(lái)自于一條染色單體，第二個(gè)孢子來(lái)自于這條染色單體的姐妹染色單體，第三、四個(gè)染色孢子來(lái)自于前一條染色體的同源染色體的兩條姐妹染色單體。它的優(yōu)點(diǎn)就是可進(jìn)行著絲粒作圖。三、著絲粒作圖三、著絲粒作圖染色體作

2、圖特例染色體作圖特例*順序四分子可記錄著絲粒的行為，減數(shù)分裂期著絲粒沒(méi)分裂，減數(shù)分裂期著絲粒發(fā)生分離。*順序四分子記錄了減數(shù)分裂的過(guò)程。材料：粗糙脈孢霉材料：粗糙脈孢霉有兩種不同接合型的脈孢菌菌株： 一種是能合成賴(lài)氨酸(lysine)的野生型菌株野生型菌株( (記作記作lys+lys+，或，或+)+)，該菌株成熟的子囊孢子呈黑色。 另一種是賴(lài)氨酸缺陷型賴(lài)氨酸缺陷型( (記作記作lys lys 或或)，這種菌株的子囊孢子成熟較遲，呈灰色。將這兩種菌株雜交將這兩種菌株雜交： 雜種子囊減數(shù)分裂的產(chǎn)物根據(jù)黑色孢子和灰色雜種子囊減數(shù)分裂的產(chǎn)物根據(jù)黑色孢子和灰色孢子的賴(lài)氨酸缺陷型孢子的賴(lài)氨酸缺陷型(lys

3、-) (lys-) 野生型野生型(lys+)(lys+)，排列，排列次序可有次序可有6 6種子囊型，其計(jì)數(shù)的結(jié)果：種子囊型，其計(jì)數(shù)的結(jié)果：MM模式：模式：即在減數(shù)分裂即在減數(shù)分裂期帶有期帶有l(wèi)ys+lys+的兩條染色單的兩條染色單體移向一極，而帶有體移向一極，而帶有l(wèi)ys-lys-的兩條染色單體移向另一極，的兩條染色單體移向另一極，即即lys+lys+/ /lys-lys-這對(duì)基因在減數(shù)分裂這對(duì)基因在減數(shù)分裂就發(fā)生分離。就發(fā)生分離。MM模式：模式：由于由于lys+lys+/ /lys-lys-這對(duì)基因與著絲粒發(fā)生了一這對(duì)基因與著絲粒發(fā)生了一次單交換，所以在減數(shù)分裂次單交換，所以在減數(shù)分裂這對(duì)基

4、因沒(méi)有發(fā)生分離，這對(duì)基因沒(méi)有發(fā)生分離，而分離發(fā)生在減數(shù)分裂而分離發(fā)生在減數(shù)分裂期，即姐妹染色單體發(fā)生分期，即姐妹染色單體發(fā)生分離的的時(shí)期。離的的時(shí)期。MM模式模式第一次分裂分離（圖示一種可能）MM模式模式第二次分裂分離（圖示一種可能性）1、利用順序四分子分析，同樣可以進(jìn)行兩個(gè)基因的連鎖作圖nicnic（nicotinic acidnicotinic acid）為煙酸依賴(lài)型）為煙酸依賴(lài)型 n nadeade（adenineadenine）為腺嘌呤依賴(lài)型）為腺嘌呤依賴(lài)型 a a2 2、不考慮同源染色體隨機(jī)趨向，不考慮姐妹染色單、不考慮同源染色體隨機(jī)趨向，不考慮姐妹染色單體趨向體趨向3 3、兩對(duì)基因

5、的雜交實(shí)驗(yàn)，可產(chǎn)生、兩對(duì)基因的雜交實(shí)驗(yàn)，可產(chǎn)生(6(66)366)36種不同的種不同的子囊型，歸納為子囊型，歸納為7 7種基本的的子囊型種基本的的子囊型歸類(lèi)分裂分離模式即MM模式、模式、MM模式模式RF(RF(lys)=lys)= M MMMMM100100四分子類(lèi)型四分子類(lèi)型親二型（親二型（PDPD）：）：即有兩種基因型與親本一樣。即有兩種基因型與親本一樣。非親二型非親二型(NPD)(NPD)：即有兩種基因型與親本不一樣。即有兩種基因型與親本不一樣。T T型：型：四種中有兩種與母本一樣。四種中有兩種與母本一樣。是否連續(xù)：是否連續(xù)：親本重組，親本重組，PDPDNPDNPD計(jì)算重組率計(jì)算重組率R

6、F(RF(n)n)= = ( () )=5.05%=5.05%RF(RF(a)a)= = ( () )=9.30%=9.30%此時(shí)該確定此時(shí)該確定a a、n n是屬于同臂還是異臂？是屬于同臂還是異臂？方法一：確定方法一：確定n n、a a之間的重組率之間的重組率na間的重組率可用公式： 5.055.2=10.259.3 由此，推測(cè)出a、n 屬于同臂 由果蠅的三點(diǎn)測(cè)交的遺傳分析中可知，造成這一結(jié)果的根源是著絲粒a基因間發(fā)生過(guò)雙交換。方法二：看方法二：看PDPD與與NPDNPD的頻率的頻率如果n、a在異側(cè)上，則PD與NPD都是由雙交換形成，因而PD與NPD的頻率相等。但是，上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，同處

7、MM的PD子囊數(shù)為90，同處MM的NPD子囊數(shù)為1。 PD多于NPD n、a在同側(cè)。方法三：方法三：在在n n和和a a分別為分別為MM和和MM的情況下，對(duì)子囊數(shù)的情況下，對(duì)子囊數(shù)與與RF(RF(n)n)，RF(RF(a)a)進(jìn)行比較分析進(jìn)行比較分析 已知 RF(nic)=5.05，RF(ade)=9.3，兩者相差不到一倍，若n和a各自獨(dú)立地與著絲粒發(fā)生重組的話(huà)，則M的子囊數(shù)也應(yīng)相差不到一倍。但實(shí)際上，交換發(fā)生在著絲粒與a間，n是M，a是M的子囊有90個(gè)；交換發(fā)生在著絲粒與n間時(shí)，n是M，a是M的子囊只有55個(gè)。兩者相差懸殊，與計(jì)算的重組值不相符合。 所以，這兩個(gè)基因不可能獨(dú)自與著絲粒發(fā)生交換

8、所以，這兩個(gè)基因不可能獨(dú)自與著絲粒發(fā)生交換。另外，從上表可見(jiàn)，在n與著絲粒發(fā)生交換時(shí)，a基因也與著絲粒交換了，即n是M，a也是M共計(jì)96(=9015)個(gè)子囊。也就是說(shuō)，同一交換使十同一交換使十/n/n出現(xiàn)出現(xiàn)MM型分離，也使十型分離，也使十a(chǎn) a出現(xiàn)出現(xiàn)MM型分離，型分離，101101次中有次中有9696次，次，證明了證明了n n和和a a的連鎖關(guān)系是同側(cè)的連鎖關(guān)系是同側(cè)方法四：方法四：若子囊數(shù)若子囊數(shù)= =，則為異臂；，則為異臂；若子囊數(shù)若子囊數(shù) ，則為同臂。，則為同臂。 5.055.055.2=10.259.35.2=10.259.3 由果蠅的三點(diǎn)測(cè)交的遺傳分析中可知，造成這一結(jié)果的由果蠅

9、的三點(diǎn)測(cè)交的遺傳分析中可知，造成這一結(jié)果的根源是著絲粒根源是著絲粒aa基因間發(fā)生過(guò)雙交換。基因間發(fā)生過(guò)雙交換。所以，所以，低估值低估值= =/ /MMMM = =（1+5+1+5/21+5+1+5/2）/ /10001000（子囊數(shù)）（子囊數(shù)） = =（202+208-372202+208-372）/ /40004000（孢子數(shù)）（孢子數(shù)） =0.95% =0.95%所以5.055.2=9.3+0.95=10.25基因在染色體上的位置如圖一、細(xì)菌一、細(xì)菌/ /病毒作為遺傳材料的優(yōu)勢(shì)病毒作為遺傳材料的優(yōu)勢(shì)1、世代生活周期較短；2、便于管理和生化分析；3、便于研究基因突變；4、便于研究基因作用；5

10、、便于研究基因重組基因重組-接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、性導(dǎo)；接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、性導(dǎo)；6、便于研究基因的結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機(jī)制-乳糖操縱乳糖操縱子；子；7、便于進(jìn)行遺傳操作。細(xì)菌的質(zhì)粒細(xì)菌的質(zhì)粒-獨(dú)立于染色體外獨(dú)立于染色體外1、具有同源區(qū)域，能夠發(fā)生交換2、能夠進(jìn)行遺傳重組現(xiàn)象如接合病毒病毒植物病毒動(dòng)物病毒噬菌體 細(xì)菌 同源性較高，遺傳重組現(xiàn)象( (一一) )、細(xì)菌接合、細(xì)菌接合 細(xì)菌接合現(xiàn)象是美國(guó)微生物遺傳學(xué)家J.萊德伯格和美國(guó)生物化學(xué)家兼微生物遺傳學(xué)家E.L.塔特姆于19461947年在大腸桿菌K-12品系中發(fā)現(xiàn)并證實(shí)的。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)A菌株：菌株：metbiothr+leu+thi+，B菌株：菌株：met

11、+bio+thrleuthi將菌株A和B分別培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基上，幾天后沒(méi)發(fā)現(xiàn)任何菌落生長(zhǎng)。若將菌株A和B混合培養(yǎng)在含有met、bio、thr、leu、thi的液體培養(yǎng)基中過(guò)夜，然后將混合培養(yǎng)物經(jīng)離心和洗滌除去補(bǔ)充培養(yǎng)基，再涂布在基本培養(yǎng)基上，結(jié)果在基本培養(yǎng)基上長(zhǎng)出了菌落，因此長(zhǎng)出的這個(gè)菌落一定是原養(yǎng)型的，其基因型應(yīng)該為met+bio+thr+leu+thi。實(shí)驗(yàn)解釋實(shí)驗(yàn)解釋 兩種可能，一種是營(yíng)養(yǎng)上的互補(bǔ)，即某些物質(zhì)從一個(gè)菌株的細(xì)胞中滲溢出來(lái)而被另一個(gè)菌株的細(xì)胞所吸收；另一種是菌株A和菌株B接觸后發(fā)生接合，交換了遺傳信息，出現(xiàn)重組，產(chǎn)生基因型為met+bio+thr+leu+thi+的細(xì)菌。 D

12、avis用一個(gè)U型管，在其底部中間用一塊濾片把管分成相等的兩臂，這種濾片的孔徑很小，細(xì)菌不能通過(guò)，但培養(yǎng)液和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以自由地通過(guò)。U型管的一臂放菌株A，另一臂放菌株B。在U型管中培養(yǎng)一段時(shí)間，再測(cè)定每一臂的細(xì)菌（即分別將兩臂的細(xì)菌涂布在基本培養(yǎng)基上），結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有一個(gè)細(xì)菌能生長(zhǎng)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)排除了營(yíng)養(yǎng)上互補(bǔ)的這種可能，同時(shí)證明了原養(yǎng)型菌落的形成需要兩種親本菌株的直接接觸。因此可以說(shuō)，菌株A和菌株B通過(guò)接觸后，就像真核生物的有性過(guò)程一樣，發(fā)生了雜交和遺傳物質(zhì)的交換，從而產(chǎn)生了與親代菌株不同的原養(yǎng)型菌株met+bio+thr+leu+thi+。 1952年Hayes驚奇地發(fā)現(xiàn)細(xì)菌遺傳重組是個(gè)單向過(guò)

13、程。菌株A：metthr+leu+thi+，菌株B：met+ thrleuthi，菌株A用鏈霉素處理后再與菌株B混合，在基本培養(yǎng)基上有活下來(lái)的。反過(guò)來(lái)菌株B用鏈霉素處理后再與菌株A混合，在基本培養(yǎng)基上無(wú)活下來(lái)的。 解釋是大腸桿菌的遺傳物質(zhì)的交換不是交互的，而是一個(gè)解釋是大腸桿菌的遺傳物質(zhì)的交換不是交互的，而是一個(gè)單向傳遞的過(guò)程，即菌株單向傳遞的過(guò)程，即菌株A A的遺傳物質(zhì)可以傳遞給菌株的遺傳物質(zhì)可以傳遞給菌株B B，而菌，而菌株株B B的遺傳物質(zhì)不能傳遞給菌株的遺傳物質(zhì)不能傳遞給菌株A A，與高等生物不同。，與高等生物不同。 所以將菌株A稱(chēng)為遺傳物質(zhì)的供體，菌株B稱(chēng)為遺傳物質(zhì)的受體，這種單向傳

14、遞可以比作性別的差異，供體相當(dāng)于雄性，受體相當(dāng)于雌性。以后發(fā)現(xiàn)供體和受體間性行為的不同，是由一個(gè)微小的可轉(zhuǎn)移的因子所引起的。供體供體AA雄性雄性有有F F因子因子受體受體BB雌性雌性無(wú)無(wú)F F因子因子接合：接合：通過(guò)細(xì)胞的直接接觸DNA從供體（A）單向轉(zhuǎn)移至受體（B）的過(guò)程。E.coliE.coli中供體和受體菌株的區(qū)別就在于它們是否有中供體和受體菌株的區(qū)別就在于它們是否有一種微小的質(zhì)粒。一種微小的質(zhì)粒。F因子又叫性因子或致育因子，有共價(jià)環(huán)狀閉合DNA雙鏈構(gòu)成，全長(zhǎng)94.5kb，約為E.coli環(huán)狀染色體全長(zhǎng)的2%，以游離狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中。在E.coliE.coli中中有有F因子的稱(chēng)為供體，

15、F； 無(wú)F因子的稱(chēng)為受體，F(xiàn)。F因子分為三個(gè)區(qū)域原點(diǎn)區(qū)域：轉(zhuǎn)移的起點(diǎn)。致孕基因（fertility gene）:使它具有感染性，有一些基因生成F菌毛蛋白，形成接合管，類(lèi)似于“橋”，發(fā)生轉(zhuǎn)移。配對(duì)區(qū)（pairing region）：F因子的這一區(qū)域與細(xì)菌染色體中多出的核苷酸序列相對(duì)應(yīng)，F(xiàn)因子可分別與染色體上這些同源序列配對(duì)，通過(guò)交換整合到染色體中成為細(xì)菌染色體的一部分。附加體（episome）：既可存在于染色體外，作為一個(gè)獨(dú)立的復(fù)制子，也可整合到細(xì)菌染色體中作為細(xì)菌復(fù)制子的一部分的遺傳因子成為附加體。Hfr高頻重組品系 1 1、直接將、直接將F F因子通過(guò)接合管傳遞給受因子通過(guò)接合管傳遞給受體。

16、體。F F F F F遺傳重組（遺傳重組（F配對(duì)區(qū)細(xì)菌染色體）2 2、F F因子整合到細(xì)菌染色體，然后通因子整合到細(xì)菌染色體，然后通過(guò)接合管傳遞給受體過(guò)接合管傳遞給受體。HfrHfr F F F F 供體細(xì)菌染色體與受體細(xì)菌染色供體細(xì)菌染色體與受體細(xì)菌染色體發(fā)生遺傳重組，且它們發(fā)生重組的體發(fā)生遺傳重組，且它們發(fā)生重組的頻率較高，但傳質(zhì)速率低。頻率較高，但傳質(zhì)速率低。、F F與與F F之間雜交，只有之間雜交，只有F F因子的傳遞而細(xì)菌染色體并不因子的傳遞而細(xì)菌染色體并不轉(zhuǎn)移，因此，雖然轉(zhuǎn)移，因此，雖然F F因子轉(zhuǎn)移頻率很高，但兩細(xì)菌之間染色體因子轉(zhuǎn)移頻率很高，但兩細(xì)菌之間染色體重組頻率很低，大約

17、每百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞中發(fā)生一次重組，故重組頻率很低，大約每百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞中發(fā)生一次重組，故F F品系品系稱(chēng)為低頻重組稱(chēng)為低頻重組。、HfrHfr是是F F因子整合到細(xì)菌染色體上，所以因子整合到細(xì)菌染色體上，所以HfrHfr可以將供體染可以將供體染色體的一部分傳遞給色體的一部分傳遞給F F受體受體。當(dāng)供體染色體和受體染色當(dāng)供體染色體和受體染色體具有同源區(qū)域即可發(fā)生重組，重組頻率較高，可達(dá)體具有同源區(qū)域即可發(fā)生重組，重組頻率較高，可達(dá)10-210-2，故，故HfrHfr稱(chēng)高頻重組。稱(chēng)高頻重組。相同點(diǎn)相同點(diǎn)1 1、都能與、都能與F F雜交產(chǎn)生重組后代雜交產(chǎn)生重組后代2 2、雜交時(shí)都是通過(guò)接合管與受體菌相連接。、雜交時(shí)都是通過(guò)接合管與受體菌相連接。3 3、用高劑量的鏈霉素處理后都不影響雜交，說(shuō)明它、用高劑量的鏈霉素處理后都不影響雜交，說(shuō)明它們都是作為一種供體。們都是作為一種供體。不同點(diǎn)不同點(diǎn)1 1、產(chǎn)生的重組頻率不同、產(chǎn)生的重組頻率