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精品文档 第七章 真核生物的遗传分析
重点：真核生物的基因组；
真菌的遗传分析；
真核生物重组的分子机制。
难点：顺序四分子分析。
第一节 真核生物基因组
一、C值悖论
二、N值悖论
三、真核生物基因组DNA的复杂度
一、C值悖论
基因组（genome）：一个物种单倍体的染
色体数目及其所携带的全部基因称为
该物种的基因组。
genome -- The complete set of sequences
in
the genetic material of an
organism. It
includes the sequence of each
chromosome
plus any DNA in organelles.
C值（C-value）：是指生物体的单倍体基因组所含DNA总量。
每种生物各有其相对恒定的C值，不同物种的C值之间有很大差别。 最小的C值是支原体，小于106bp；最大的C值是某些显花植物和两栖动物，可达1011bp。
C值同生物的进化有什么关系? 生物的C值，即基因组的DNA总量是不是随着生物的进化而相应地增加?
一方面，随着生物结构和功能复杂程度的增
加，需要的基因数量和产物种类越多，因此C值
也相应地增加。
另一方面，
在结构与功能
相似的同一类
生物中，以及
亲缘关系很近
的物种之间，
则看不到这种
规律。
因此，物种的C值及其进化复杂性之间没有严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C—value paradox)。
C-value paradox:
the lack of direct relationship 精品文档
精品文档 between the C value and phylogenetic
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精品文档 真菌类的遗传学分析
一、红色面包霉的特点
粗糙链孢霉属于真菌类中的子囊菌，它是遗传分析的好材料，它既有高等生物减数分裂的特点，又有低等生物的特点：
①体小，易于培养，一次杂交可产生大量后代，易于获得正确的统计结果；②为单倍体，没有显隐性，表型直接反映基因型；③一次只分析一个减数分裂的产物；④进行有性生殖，染色体的结构和功能类似高等动植物；⑤每次减数分裂形成4个分生孢子（或再经一次有丝分裂产生8个子囊孢子)都保存在同一个子囊中；且呈严格顺序的直线排列。⑥可以把着丝粒作为一个座位计算某一基因与着丝粒间的重组值。
根据一个子囊中四个按严格顺序直线排列的四分子(或其有丝分裂产物子囊孢子)表现进行的遗传分析，称为四分子分析(tetrad analysis)。
二、着丝点作图(centromere mapping)：如果减数分裂过程中，基因位点与着丝点间不发生非姊妹染色单体间交换，一对等位基因分离产生的两种类型的孢子将分别排列在子囊的两端；如果发生交换将产生不同的排列方式。可根据子囊中孢子排列方式判断该次减数分裂是否发生交换，并计算交换值；该交换值为基因与着丝点间的交换值，因此可估计基因位点与着丝点间遗传距离，并进行连锁作图，称着丝点作图。
红色面包霉的连锁与交换
红色面包霉有一个与赖氨酸合成有关的基因(lys)：
野生型——能够合成赖氨酸，记为lys+（取英文字母的前三个字），能在基本培养基(不含赖氨酸)上正常生长，成熟子囊孢子呈黑色；
突变型——不能合成赖氨酸，称为赖氨酸缺陷型，记为lys—，在基本培养基上生长缓慢，子囊孢子成熟较迟，呈灰色。
用lys+和lys-杂交，可预期八个孢子中lys+和lys-呈4:4的比例，事实也是如此。
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对子囊进行镜检时发现子中lys+和lys-有六种排列方式。
六种子囊孢子排列方式
着丝点距离与着丝点作图：将着丝点当作一个基因位点看待，计算基因位点与着丝点间的交换值，估计基因与着丝点间的遗传距离，称为着丝点距离。
实验四 粗糙链孢霉顺序四分子分析
一、目的
1. 了解粗糙链孢霉的生活周期及特性。
2. 通过对粗糙链孢霉的赖氨酸缺陷型和野生型杂交所得后代的表型分析，了解顺序四分子的遗传学分析方法，进行有关基因与着丝粒距离的计算和作图。
二、原理
粗糙链孢霉（Neurospora crassa）属于真菌中的子囊菌纲。它是进行顺序四分子分析的好材料。粗糙链孢霉的菌丝体是单倍体（n=7），每一菌丝细胞中含有几十个细胞核。由菌丝顶端断裂形成分生孢子。分生孢子有两种，小型分生孢子中含有一个核，大型分子孢子中含有几个核。分生孢子萌发成菌丝，可再生成分生孢子，周而复始，这样形成粗糙链孢霉的无性生殖过程。
粗糙链孢霉除无性生殖过程外，也可以进行有性生殖。粗糙链孢霉的菌株具有两种不同的接合型（mating type），用A, a或mt+, mt-表示。接合型是由一对等位基因控制的，并符合孟德尔分离定律。没接合型菌株的细胞接合产生有性孢子，有性孢子可很快进入减数分裂。有性生殖过程有两种方式：
1. 当菌丝在有性生殖的杂交培养基上增殖时，就会产生原子囊果，内部附有产囊体，若另一接合型分生孢子落在这原子囊果的受精丝上时，分生孢子的细胞核进入受精丝，到达原子囊果的产囊体中，形成接合型基因的异核体。进入产囊体中的分生孢子的核发生分裂，并进入产囊菌丝中，被隔膜分成一对细胞，形成钩状细胞，亦称原子囊。钩状细胞顶端细胞的两核形态合子，合子核再进行减数分裂，分为四个单倍体的核，就是四分体，再进行一次有丝分裂，变成8个核，顺序地排列在一个子囊中。原子囊果在受精后增大变黑，成熟为子中果。一个子囊果中有30～40个子囊，成熟的子囊孢子呈橄榄球状，长30～40m，比3～5m的分生孢子要大得多。子囊孢子如经60℃处理30～60分钟，便会发芽，长出菌丝，进入无性繁殖。
2. 不同接合型的菌丝相接触，两核配对，但不融合，形成形成双核体，随着双核体菌丝的发育，子囊壳中形成很多伸长的囊状孢子囊，即子囊进行发育。在这些尚未成熟的子囊中即含有融合以后形成的二倍体合子。合子形成以后就很快在发育着的子囊中进行减数分裂，形成4个减数孢子，再进行一次有丝分裂，形成8个单倍体的子囊孢子。而整个子囊壳就成为成熟的子囊果（图8-1）。
四分子分析法的原理
四分子分析法，又称四因素分析法，是一种经典的统计分析方法，用于研究多个因素对实验结果的影响。它是由英国统计学家罗纳德·A·费希尔于1925年提出的。该方法通过分析组内差异和组间差异，确定各个因素的主要效应以及相互作用效应，从而帮助研究者理解多个因素对实验结果的综合影响。
四分子分析法的原理基于方差分析，即通过对实验数据的方差进行统计分析，确定各个因素对实验结果的贡献程度。该方法将实验样本分为四类，分别是：处理组、因素组、交互组和误差组。处理组是指实验中对待测因素进行不同水平处理的样本组，因素组是指仅考察一个因素的样本组，交互组是指考察两个或多个因素交互作用的样本组，误差组是指除了控制变量外所有的随机误差。
通过四分子分析，可以得到多个平方和（sum of squares）的计算结果，包括总平方和（total sum of squares），处理平方和（treatment sum of squares），因素平方和（factor sum of squares），交互平方和（interaction sum of
squares）和误差平方和（error sum of squares）。其中，总平方和表示了所有因素和误差对实验结果的整体影响，处理平方和表示了该因素对实验结果的独立影响，因素平方和表示了多个因素对实验结果的综合影响，交互平方和表示了不同因素之间的相互作用对实验结果的影响，误差平方和表示了实验结果的随机差异。
四分子分析法通过计算平方和的比值来进行统计检验，得到各个因素的显著性水平。通常采用F检验或t检验来判断各个因素的影响是否具有统计显著性。F检验通过计算处理平方和与误差平方和的比值来判断处理组与误差组的差异是否显著，而t检验则用于比较因素组和交互组的平均值是否存在显著差异。
除了判断各个因素的影响是否显著外，四分子分析法还可以用于估计各个因素对实验结果的贡献程度。通过计算因素组、交互组和误差组之间的平均平方和，可以得到平均平方和比（mean square ratio），从而估计各个因素的效应大小。通常情况下，平均平方和比越大，说明相应因素对实验结果的影响越显著。
