中山大学遗传学课程《遗传图的制作和基因定位(B)》.pptVIP

5 细菌的遗传分析和基因定位 细菌属于原核生物（prokaryotes），没有明显的细胞核，不进行减数分裂，其基因的传递方式是非减数分裂的。细菌的染色体是裸露的，它比较容易接受带有相同或不相同物种的基因或DNA片断的插入。 细菌之间遗传物质的传递主要有以下三种方式：转化、结合和转导。 细菌的转化与基因定位 科学家们发现，通过一些化学试剂（CaCl2）或物理因子的处理（电击）可增加细胞膜对外源DNA的渗透性，目前在基因工程中就是利用这种原理来转化E.coli的。 不管是自然转化还是工程转化，一次实验中只可能有一小部分细胞（约1%）能够真正吸收外源DNA。转化时供体细菌DNA断裂成平均长度约为20000个核苷酸对的小片段，当外源DNA一旦被不同遗传型组成的受体菌所吸收，外源DNA片段可以和染色体形成部分二倍体，也可能与受体菌染色体之间发生重组，从而使受体细胞发生稳定性的遗传转化。 利用转化技术判断两个基因是否连锁方法1 观察当DNA浓度降低时转化频率的改变：如果当DNA浓度下降时，AB共转化（cotransformation）频率的下降和A或B转化频率下降程度相同，则说明A和B是连锁的；如果AB共转化频率的下降远远超过A或B转化频率的下降程度，则说明A和B是不连锁的。 这种方法的原理如下：在较低的浓度范围内，DNA浓度与转化频率成正比，假如两个基因在同一个DNA分子上，那么浓度降低10倍时，两个基因同时转化的频率也将减少10倍；但是如果两个基因在不同的DNA片段上，那么DNA浓度下降10倍时，两个基因同转化的概率将减少100倍（10X10），而不是10倍，由此可确定A和B之间是否连锁。 利用转化技术判断两个基因是否连锁方法2 判断两个基因是否连锁的另一个办法是直接观察转化率：如果X+和Y+两个基因在供体染色体上相距很远，我们会发现它们总是位于不同的DNA片段上，因此，假设有X+Y+供体DNA和XY受体菌，那么X+Y+共转化的机会是用每个基因单独转化一次所得到的转化子的概率的乘积，如果每个基因单独转化的概率是10-3，那么获得X+Y+转化子的预期值应是10-3X10-3（10-6）；如果两个基因非常近，以至于它们通常位于相同的DNA片段上，那么获得共转化的频率与用单个基因转化的频率是相近的（10-3）。 用共转化进行基因定位和作图 首先根据上面的共转化实验确定基因间的连锁关系。在确定了连锁关系后，利用基因间的共转化关系确定其在染色体上的排列顺序。例如：如果基因p和q是经常共转化的，基因q和o也是经常共转化的，但基因o和p从不能共转化，那么基因顺序一定是p-q-o。？ 利用转化结果计算重组值 如果已知几个基因之间是紧密连锁的，我们就可以通过转化来计算重组值。例如Nester等用枯草杆菌的一个菌株trp2+ his2+ try1+作为供体，提取其DNA向受体trp2- his2- try1-菌株进行转化，结果如下表所示。从表中可以看出，数目最多的转化子（11940）是三个座位同时被转化的类型，说明所研究的三个座位在染色体上是紧密连锁的。 细菌的结合与基因定位 1946年，J.Lederberg和E.Tatum发现不同品系的大肠杆菌间可以杂交并进行基因重组，证明细菌间也存在“性别”差异。 他们的实验设计是这样的：大肠杆菌K12中有两个菌株A和B，菌株A需要在培养基中补充甲硫氨酸（met）和生物素（bio），同时为链霉素敏感，菌株B需要在培养基中补充苏氨酸（thr）、亮氨酸（leu）和硫胺素（thi），同时为抗链霉素突变型，这种必须在培养基中添加某些物质才能生长的细菌叫营养缺陷型（auxotroph），相对于缺陷型的野生型菌株则不需要添加任何附加物，叫原养型（prototroph）。对这几个性状而言，原养型菌株及A、B突变型菌株的基因型分别是： 原养型菌株：met+ bio+ thr+ leu+ thi+ A菌株： met- bio- thr+ leu+ thi+ B菌株： met+ bio+ thr- leu- thi- 问题 上述实验结果会不会是菌株A或B回复突变造成的呢? U型管实验的结论 U型管实验结果说明：遗传交换不可能是由于细胞破碎产生的转化因子DNA或从细胞中分泌的某些物质产生的，而需要两个菌株间的直接接触。换句话说，大肠杆菌之间也有某种类型的交配系统，这种交配系统能够实行菌与菌之间遗传物质的交换，我们称这一系统为结合（conjugation）。 另一个问题 结合过程中，细菌物质的交换是单向的还是双向的？ W.Hayes的实验 他同样用大肠杆菌K12的菌株A和菌株B，首先他用高剂量的链霉素处理菌株A或菌株B（用链霉素处理菌株可以阻碍细菌的分裂，但并不杀死它们），把处理过的菌株