基因的连锁交换和基因定位（表）

一、实验目的

观察玉米籽粒性状间的连锁遗传现象；理解连锁和交换的原理；掌握测定基因间交换值和基因定位的方法。

二、实验原理

位于同一染色体上的两非等位基因(如AB或ab)，总是有联系在一起分配到同一配子中去的倾向。若两非等位基因完全连锁，杂合体(AB//ab)只产生2种亲本型配子(AB和ab)，F2代出现与杂交亲本相同的2种表型。若两非等位基因不完全连锁，杂合体(AB//ab)仍产生4种类型的配子，但它们的比例不是1:1:1:1，且总是亲本型配子(AB和ab)占多数，重组型配子(Ab和aB)占少数；F2代也出现4种表型，但比例不符合9:3:3:1，而是亲本型表型数比例大，重组型表型数比例少。这种遗传现象称为连锁遗传。

两不完全连锁的非等位基因的杂合体产生4种数目不等的配子，其原因在于： 一对同源染色体上的非等位基因之间，在减数分裂过程中通常会交*断裂而发生交换，导致基因重组，发生交换而使基因重组的某孢(性)母细胞形成4种比例相等的配子(亲本型配子AB和ab和重组型配子Ab和aB)，而在该位点不发生交换或虽发生交换但未导致基因重组的孢(性)母细胞只形成2种亲本型配子(AB和ab)。因此，两个性状的连锁遗传中，杂种后代只出现少量的重组型个体。重组型个体在杂种后代群体中出现的概率P(0≤P≤50%)取决于两对基因间发生交换的几率，一般用重组值(Rf)(F1代孢/性母细胞产生的重组型配子数占配子总数的百分率)表示。重组值的求算方法常有测交法和自交(F2)法两种。一般玉米等异花授粉作物和动物，多采用测交法来测定重组值，而小麦，水稻等自花授粉作物，由于测交法的工作量太大，常用自交法。

根据染色体-基因理论，基因在染色体上按一定的顺序和距离呈线性排列，相邻两基因位点之间发生断裂和交换而形成重组型配子的几率与二者间的距离呈正相关，即距离越大，断裂和交换而产生重组型配子的几率也越大。因此，两基因间相对距离的大小可以用交换率来反映。规定1%的交换率称为一个遗传图距(1cM = 1Mbp)，两基因间的相对距离(遗传距离)用两基因的交换率来表示。交换率越小，表明两个基因间的距离越近，连锁越紧密；反之，交换率越大，则两基因间距离越远，连锁越松散。连锁分析就是要测定基因间的交换值，并确定基因间的排列顺序，绘出连锁遗传图(linkage map)。通过连锁分析可以确定基因在染色体上的相对位置，因此也称为基因定位(gene location)。

基因定位是新性状/基因遗传基础研究的重要内容。基因定位常用的方法是三点测验(three-point test cross)，它通过一次杂交和一次测交，确定三对基因在染色体上的相对位置和遗传距离。与两点测验相比，三点测验操作简便，并且可在一定程度上消除双交换的干扰，得到的交换值可以更准确地反映两基因间的遗传距离。

已知控制玉米(Zea mays)籽粒的三对性状:即有色(C)/无色(c)，饱满(Sh)/凹陷(sh)，非糯(Wx)/糯性(wx)的基因均位于第9染色体上。以籽粒有色饱满非糯自交系(CCShShWxWx)与无色凹陷糯性自交系(ccshshwxwx)杂交，杂种F1与三隐性无色凹陷糯性(ccshshwxwx)自交系进行测交，或以F1自交，然后根据测交(测交子代)或自交果穗上每种表型的子粒数及其比例，估算出基因间的交换值；利用三点测验，进行基因定位。

三、实验材料

玉米(Zea mays) 果穗；[(有色饱满非糯(CCShShWxWx)×无色凹陷糯性(ccshshwxwx))F1×无色凹陷糯性(ccshshwxwx)]的测交果穗；[(有色饱满非糯(CCShShWxWx)×无色凹陷糯性(ccshshwxwx))F1的自交果穗。

四、实验仪器及用具

计算器，计数器。

五、实验步骤

(一)测定交换值

1.测交法 取供试玉米测交果穗，按籽粒有色/无色，饱满/凹陷两对相对性状所的四种组合表型，观察计数测交所结籽粒(测交子代)各种表型的粒数，填入下表，汇总全班(组)数据，并计算其交换值。

b+c
交换值= x100%
a+b+c+d

2.自交法 取供试的玉米自交果穗，按前述方法观察计数自交所结籽粒(F2)的四种表型的粒数，上式中，k表示双隐性个体的百分数。填入下表，汇总全班数据，并计算其交换值。

d
双隐性个体百分数k = x100%
a+b+c+d
交换值= [1-2（k的开方）] x100%

(二) 三点测验

1.观察计数

取供试玉米三对相对性状测交果穗，按8种籽粒表型分别计数其粒数，填入下表中，汇总全班(组)数据。

2.分析计算

(1)确定3对基因的遗传关系 表中所列测交子代的8种表型中，各有2种表型的比例比较接近，共可分4组，这表明此3对基因连锁在同一对同源染色体上。

(2)确定交换类型 在测交子代中观察数最多的一组为亲本型，最少的一组为双交换型，其余两组为单交换型。

(3)确定3对基因的排列顺序 在双交换型中，若有两对性状表现为亲本的组合类型，则控制第3对性状的基因必然位于上述两对基因之间。例如，本实验的双交换型中，有色非糯和无色糯性分别为亲本的组合类型，则控制饱满/凹陷的这对基因必位于上述两对基因之间。

(4)计算交换值 将结果填入表中。

双交换值=(g+h)/T×l00%。

3.绘连锁遗传图

根据以上估算的单交换值I，II和双交换值，确定3对基因排列顺序，绘出连锁遗传图。

六、实验作业

1.测交法和自交法求得的交换值是否等同？为什么？

2.绘出C/c，Sh/sh和Wx/wx这3对基因的连锁遗传图并加以分析。