Информация

7.E: Връзка и картографиране (упражнения) – Биология

7.E: Връзка и картографиране (упражнения) – Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Това са упражнения за домашна работа, които придружават TextMap на Nickle и Barrette-Ng "Онлайн отворена генетика". То включва изучаването на самите гени, как те функционират, взаимодействат и произвеждат видимите и измерими характеристики, които виждаме в индивидите и популациите от видове, докато се променят от едно поколение на следващо, с течение на времето и в различни среди.

Учебни въпроси

7.1 Сравнете рекомбинация и кросоувър. Как си приличат тези? С какво са различни?

7.2 Обяснете защо обикновено е необходимо да се започне с чистопородни линии, когато се измерва генетичната връзка чрез методите, представени в тази глава.

7.3 Ако знаехте, че локус, който засяга формата на ушната мида, е тясно свързан с локус, който засяга чувствителността към сърдечно-съдови заболявания при човека, при какви обстоятелства тази информация би била клинично полезна?

7.4 В предишна глава казахме, че се очаква фенотипно съотношение 9:3:3:1 сред потомството на дихибридно кръстосване, при липса на генно взаимодействие.

а) Какво предполага това съотношение относно връзката между двата локуса в дихибридното кръстосване?

б) Какво съотношение би се очаквало, ако локусите бяха напълно свързани? Не забравяйте да разгледате всяка възможна конфигурация на алелите в дихибридите.

7.5 Даден дихибрид с генотипа CcEe:

а) Ако алелите са в конфигурация на свързване (цис), какви ще бъдат генотиповете на родителското и рекомбинантното потомство от тестово кръстосване?

б) Ако алелите са в конфигурация на отблъскване (транс), какви ще бъдат генотипите на родителското и рекомбинантното потомство от тестово кръстосване?

7.6 Представете си, че белите цветя са рецесивни към лилавите цветя, а жълтите семена са рецесивни към зелените. Ако се кръстосва дихибрид със зелени семена и лилави цветове и половината от потомството имат жълти семена, какво можете да заключите за връзката между тези локуси? Какво трябва да знаете за родителите на дихибрида в този случай?

7.7 При царевицата (т.е. царевицата, диплоиден вид), представете си, че алелите за резистентност към определен патоген са рецесивни и са свързани с локус, който засяга дължината на пискюла (късите пискюли са рецесивни към дългите пискюли). Проектирайте серия от кръстове, за да определите разстоянието на картата между тези два локуса. Можете да започнете с всякакви генотипове, които искате, но не забравяйте да посочите фенотиповете на индивидите на всеки етап от процеса. Очертайте кръстоските, подобни на това, което е показано на фигура 7.8, и посочете кое потомство ще се счита за рекомбинантно. Не е необходимо да изчислявате честотата на рекомбинация.

7.8 В мутант екран в дрозофила, идентифицирахте ген, свързан с паметта, както се вижда от неспособността на рецесивните хомозиготи да се научат да свързват определен аромат с наличността на храна. Като се има предвид друга линия от мухи с автозомна мутация, която произвежда оранжеви очи, проектирайте серия от кръстове, за да определите разстоянието на картата между тези два локуса. Не е необходимо да изчислявате честотата на рекомбинация.

7.9 Представете, че метиониновата хетеротрофия, хлорозата (загуба на хлорофил) и липсата на листни косми (трихоми) са причинени от рецесивни мутации в три различни локуса в Arabidopsis. Като се има предвид троен мутант и ако се приеме, че локусите са на една и съща хромозома, обяснете как бихте определили реда на локусите един спрямо друг.

7.10 Ако потомството на кръста aaBB х AAbb е тестово кръстосано и следните генотипове се наблюдават сред потомството на тестовото кръстосване, каква е честотата на рекомбинацията между тези локуси?

AaBb 135

Aabb 430

aaBb 390

aabb 120

7.11 Три локуса са свързани в реда B-C-A. Ако разстоянието на картата A-B е 1 cM, а разстоянието на картата B-C е 0,6 cM, като се имат предвид линиите AaBbCc и aabbcc, каква ще бъде честотата на Aabb генотипове сред тяхното потомство, ако един от родителите на дихибрида е имал генотиповете ABBCC?

7.12 Гените за цвета на тялото (B черно доминантно до b жълто) и формата на крилото (C права доминантна до c извита) са разположени в една и съща хромозома при мухите. Ако единични мутанти за всяка от тези черти се кръстосват (т.е. жълта муха кръстосана с муха с извито крило) и тяхното потомство се кръстосва тестово, сред тяхното потомство се наблюдават следните фенотипни съотношения.

черен, прав

жълто, извито

черен, извит

жълт, прав

17

12

337

364

а) Изчислете разстоянието на картата между B и C.

б) Защо честотите на двата най-малки класа не са съвсем еднакви?

7.13 Като се има предвид разстоянието на картата, което сте изчислили между BC във въпрос 12, ако кръстосвате двоен мутант (т.е. жълто тяло и извито крило) с муха от див тип и тествате кръстосване на потомството, какви фенотипове в какви пропорции бихте очаквали да наблюдавате сред Ф2 поколение?

7.14 При кръстосване за три точки, индивидуални AAbbcc и aaBBCC са кръстосани, а техните F1 потомството е тестово кръстосано. Отговорете на следните въпроси въз основа на тези F2 честотни данни.

aaBbCc

480

AaBbcc

15

AaBbCc

10

aaBbcc

1

aabbCc

13

Aabbcc

472

AabbCc

1

aabbcc

8

а) Без да изчислявате честотите на рекомбинация, определете относителния ред на тези гени.

б) Изчислете честотите на рекомбинация по двойки (без да се вземат предвид двойните кръстосвания) и създайте генетична карта.

° С) Преизчислете честотите на рекомбинация, отчитайки двойните рекомбинанти.

7.15 Дивият тип мишки имат кафява козина и къси опашки. Загубата на функция на определен ген произвежда бяла козина, докато загубата на функция на друг ген води до дълги опашки, а загубата на функция в трети локус предизвиква възбудено поведение. Всеки от тези алели за загуба на функция е рецесивен. Ако мишка от див тип бъде кръстосана с троен мутант и техният F1 потомството е кръстосано с тест, сред тяхното потомство се наблюдават следните честоти на рекомбинация. Създайте генетична карта за тези локуси.

Глава 7 - Отговори

7.1

Кросоувърите се определят цитологично; те се наблюдават директно под микроскоп.

Рекомбинацията се определя генетично; той се изчислява от наблюдаваните фенотипни пропорции.

Някои кросоувъри водят до рекомбинация, но не всички кросоувъри водят до рекомбинация.

Някои рекомбинации включват кросоувъри, но не всички рекомбинации са резултат от кросоувъри.

Преминавания се случват между сестрински и несестрински хроматиди. Ако хроматидите, участващи в кросоувъра, имат идентични алели, няма да има рекомбинация.

Кросоувърите могат да се случат и без да причиняват рекомбинация, когато има два кросоувъра между локусите, които се оценяват за рекомбинация.

Рекомбинация може да се случи без кросоувър, когато локусите са на различни хромозоми.

7.2

Използването на чисти разплодни линии позволява на изследователя да бъде сигурен, че работи с хомозиготни генотипове. Ако е известно, че родителят е хомозиготен, тогава всичките му гамети ще имат един и същ генотип. Това опростява дефиницията на родителските генотипове и следователно изчисляването на честотите на рекомбинация.

7.3

Това предполага, че индивидите с определен фенотип на ушната мида могат също да носят един или повече алели, които увеличават риска от сърдечно-съдови заболявания. Следователно тези лица биха могли да бъдат информирани за своя повишен риск и да имат възможност да търсят повишено наблюдение и да намалят други рискови фактори.

7.4 а)

Предполага се, че локусите са напълно несвързани.

б)

Ако бяха родителските гамети AB и аб, тогава гаметите, произведени от дихибридите, също биха били AB и аб, а потомството на кръстоска между двата дихибрида ще бъде генотип AABB:AaBb:aabb, в съотношение 1:2:1.

Ако бяха родителските гамети Ab и aB, тогава гаметите, произведени от дихибридите, също биха били Ab и aB, а потомството на кръстоска между двата дихибрида ще бъде генотип AAbb:AaBb:aaBB, в съотношение 1:2:1.

козина

опашка

поведение

бяло

къс

нормално

16

кафяво

къс

развълнуван

0

кафяво

къс

нормално

955

бяло

къс

развълнуван

36

бяло

дълго

нормално

0

кафяво

дълго

развълнуван

14

кафяво

дълго

нормално

46

бяло

дълго

развълнуван

933

7,5 а) родителски: CcEe и ccee; рекомбинантен: Ccee и ccEe.

б) родителски: Ccee и ccEe; рекомбинантен: CcEe и ccee.

7.6 Позволявам WwYy бъде генотип на пурпурен цвят (У), зелени семена (Й) дихибрид . Половината от потомството на кръста WwYy × wwyy ще имат жълти семена, независимо дали локусите са свързани или не. Пропорцията на семената, които също са с бели или лилави цветове, би ви помогнала да разберете за връзката между двата локуса само ако са известни и генотипите на родителите на дихибрида.

7.7

Позволявам tt бъде генотип на къси пискюли и rr е генотип на устойчиви на патогени растения. Трябва да започнем с хомозиготни линии с контрастиращи комбинации от алели, например:

П: RRtt (чувствителни към патогени, къси пискюли) × rrTT (устойчиви на патогени, дълги пискюли)

Ф1: RrTt (чувствителен, дълъг) × rrtt (устойчив, къс)

Ф2: родителски Rrtt (чувствителен, кратък) , rrTt (устойчив, дълъг)

Рекомбинантна rrtt (устойчив, къс) , RrTt (чувствителен, дълъг)

7.8 Позволявам мм бъде генотип на мутанти, които не успяват да се научат, и ей е генотип на оранжевите очи. Трябва да започнем с хомозиготни линии с контрастиращи комбинации от алели, например (wt означава див тип):

П: MMEE (wt очи, wt обучение) × mmee (оранжеви очи, неуспех в ученето)

Ф1: MmEe (wt очи, wt обучение) × mmee (оранжеви очи, неуспех в ученето)

Ф2: родителски MmEe (wt очи, wt обучение) , mmee (оранжеви очи, неуспех в ученето)

Рекомбинантна Мми (wt очи, неуспех при учене) , mmEe (оранжеви очи, wt обучение)

7.9 Даден е троен мутант aabbcc , кръстосват това с хомозигота с контрастни генотипове, т.е. ABBCC, след което тествайте кръстосано трихибридното потомство, т.е.

П: ABBCC × aabbcc

Ф1: AaBbCc × aabbcc

След това във Ф2 потомство, намерете двата най-редки фенотипни класа; те трябва да имат реципрочни генотипове, напр. aaBbCc и AAbbcc. Разберете кой от трите възможни порядъка на локуси (т.е. A-B-C, B-A-C, или B-C-A) ще, след двоен кросоувър, който фланкира средния маркер, ще произведе гамети, които съответстват на двата най-редки фенотипни класа. Например, ако най-редките фенотипни класове са произведени от генотипове aaBbCc и AAbbcc, тогава приносът на дихибрида към тези генотипове беше aBC и Abc. Тъй като родителските гамети бяха ABC и abc единственият ред на гените, който е в съответствие с aBC и Abc се произвежда от двоен кросоувър, обграждащ среден маркер е B-A-C (което е еквивалентно на ТАКСИ).

7.10 Ако потомството на кръста aaBB х AAbb е тестово кръстосано и следните генотипове се наблюдават сред потомството на тестовото кръстосване, каква е честотата на рекомбинацията между тези локуси?

AaBb 135

Aabb 430

aaBb 390

aabb 120

(135 + 120)/(135+120+390+430)= 24%

7.11

Въз основа на предоставената информация, рекомбинантните генотипове по отношение на тези локуси ще бъдат Aabb и aaBb. Честотата на рекомбинация между A-B е 1cM=1%, въз основа на информацията, дадена във въпроса, така че всеки от двата рекомбинантни генотипа трябва да присъства с честота от около 0,5%. Така отговорът е 0,5%.

7.12

а) 4 cM

б) Ефекти на произволна извадка; същата причина, поради която много човешки семейства нямат равен брой момчета и момичета.

7.13

Ще има приблизително 2% от всеки от рекомбинантите: (жълт, прав) и (черен, извит) и приблизително 48% от всеки от родителските: (жълт, извит) и (черен, прав).

7.14

а) Без да изчислявате честотите на рекомбинация, определете относителния ред на тези гени.

A-C-B

б)

A-B 4,6%

A-C 2%

B-C 3%

B C A

|--------------|---------|

3см 2см

A-B

A-C

B-C

aBC

0

0

0

ABc

15

0

15

ABC

10

10

0

aBc

0

1

1

abC

13

0

13

Abc

0

0

0

AbC

0

1

1

abc

8

8

0

ОБЩА СУМА

46

20

30

%

4.6

2

3

° С) Преизчислете честотите на рекомбинация, отчитайки двойните рекомбинанти

A-B

A-C

B-C

aBC

0

0

0

ABc

15

0

15

ABC

10

10

0

aBc

1 х 2

1

1

abC

13

0

13

Abc

0

0

0

AbC

1 х 2

1

1

abc

8

8

0

ОБЩА СУМА

50

20

30

%

5

2

3

7.15

А е локус на цвета на козината

B е локус на дължината на опашката

C е локус на поведението

козина (A)

опашка (B)

поведение (C)

AB

AC

пр.н.е

бяло

къс

нормално

16

aBC

Р

Р

П

кафяво

къс

развълнуван

0

ABc

П

Р

Р

кафяво

къс

нормално

955

ABC

П

П

П

бяло

къс

развълнуван

36

aBc

Р

П

Р

бяло

дълго

нормално

0

abC

П

Р

Р

кафяво

дълго

развълнуван

14

Abc

Р

Р

П

кафяво

дълго

нормално

46

AbC

Р

П

Р

бяло

дълго

развълнуван

933

abc

П

П

П

B C A

|--------------|---------|

4.1cM 1.5cM

Честотите на рекомбинация по двойки са както следва (изчисленията са показани по-долу):

A-B 5,6%

A-C 1,5%

B-C 4,1%

AB

AC

пр.н.е

16

16

0

0

0

0

0

0

0

36

0

36

0

0

0

14

14

0

46

0

46

0

0

0

112

30

82

5.6%

1.5%

4.1%


Научете лесно за кръстосването, свързването и генетичното картографиране

Вторият закон на Мендел, или законът на независимия асортимент, е валиден за гени, разположени в различни хромозоми. Тези гени се отделят независимо по време на мейоза.

Вторият закон на Мендел обаче не е валиден за фенотипни характеристики, обусловени от гени, разположени в една и съща хромозома (гени под връзка), тъй като тези гени, известни като свързани гени, не се разделят по време на мейоза (с изключение на феномена на кръстосване).

Още въпроси и отговори с размер на хапка по-долу

2. Защо дрозофилата е удобно животно за изследване на свързани гени?

Плодовата муха или дрозофилата е подходяща за изучаване на генетиката, тъй като има много различни черти, но има само четири хромозоми (една полова хромозома и три автозоми). 

Определение на връзката

3. Какво е свързване?

Казва се, че два гена са свързани или свързани, когато са разположени на една и съща хромозома.

Например, изследвания върху човешкия геном откриха, че генът за фактор III на гена за съсирване и генът за фактор V на съсирването са разположени в една и съща хромозома (човешката хромозома 1). Въпреки това, генът на фактор VII не е свързан с тези гени, тъй като се намира на хромозома 13.

Изберете всеки въпрос, за да го споделите във FB или Twitter

Просто изберете (или щракнете двукратно) въпрос, който да споделите. Предизвикайте приятелите си във Facebook и Twitter.

Пресичане на определение

4. Какво е кръстосване? Как мейозата е свързана с това явление?

Свързаните алели, например A-b и a-B, образуват гаметите A-b и a-B, които поддържат връзката на алелите. Този тип връзка се нарича пълно свързване. Въпреки това, при първото деление на мейозата (мейоза I) може да възникне явлението кръстосване. Хромозомите от двойка хомоложни хромозоми могат да обменят краища и някои веднъж свързани алели, например A-b и a-B, се рекомбинират, за да образуват различни гамети, в този случай A-B и a-b.

Пресичането може да се случи, когато рамената на хроматидите на всяка хомоложна хромозома са сдвоени по време на мейоза. Съвпадащи части от краищата на две несестрински хроматиди (една от една хомоложна хромозома на двойката) се откъсват и парчетата се разменят, като всяка от тях става част от рамото на другата хроматида. Например, ако алелът A е разположен от едната страна на рамото, свързано с точката на счупване, а алелът b е разположен от другата страна, те ще бъдат разделени и ще се образуват гамети AB и ab, вместо Ab и aB .

(Процентът на рекомбинантните гамети в сравнение с нормалните гамети зависи от скоростта на кръстосване, която от своя страна зависи от това колко далеч са дадените алели в хромозомата.)

5. При генетична рекомбинация чрез кръстосване, каква е разликата между родителските гамети и рекомбинантните гамети?

Родителските гамети са гаметите, които поддържат оригиналната връзка на гените (алели) в хромозомата. Рекомбинантните гамети са тези, при които първоначалното свързване се отменя поради обмен на хромозомни части чрез кръстосване по време на мейоза.

Честота на рекомбинация и генетично картографиране

6. Какво е честотата на рекомбинация?

Честотата на рекомбинация или скоростта на кръстосване е процентът на рекомбинантните гамети, произведени чрез кръстосване (по отношение на броя на произведените родителски гамети). Винаги се отнася до два гена, разположени в една и съща хромозома.

7. Защо честотата на рекомбинация на гените варира в зависимост от разстоянието между тях в хромозомата?

Колкото по-голямо е разстоянието между локусите на два гена в една хромозома, толкова по-висока е честотата на рекомбинация между тези гени. Това е вярно, защото когато алелите са по-близо един до друг в хромозомата, е по-вероятно те да се поддържат обединени, когато хромозомните краища се обменят чрез кръстосване. От друга страна, ако са по-далеч един от друг, ще им бъде по-лесно да се разделят чрез кръстосване.

8. Какво е сентиморган?

Сентиморган, или рекомбинационна единица, по конвенция е разстоянието между два свързани гена, което съответства на 1% от честотата на рекомбинация на тези гени.

9. Как може да се използва концепцията за честотата на рекомбинация в генетичното картографиране?

Генетичното картографиране е определянето на местоположението на гените върху хромозомата.

Чрез определяне на честотата на рекомбинация между няколко различни свързани гена е възможно да се оцени разстоянието между тях в хромозомата. Например, ако ген A има честота на рекомбинация от 20% с ген B, ген B има честота на рекомбинация от 5% с  gene C, а ген C има честота на рекомбинация от 15% с ген A, възможно е за да се определи, че ген А се намира на разстояние 20 сантиморгана от ген В и че между тях лежи ген С, разположен на разстояние 15 сантиморгана от ген А.

Пресичане и еволюционно разнообразие

10. Важен ли е кръстосването за разнообразието на биологичната еволюция?

Сексуалното размножаване и рекомбинацията на свързани гени (кръстосване) са, заедно с мутациите, основните инструменти на биологичната вариабилност. Сексуалното размножаване позволява много комбинации между гени, разположени в различни хромозоми. Пресичането обаче е единственото средство за осигуряване на рекомбинация на алели, разположени на една и съща хромозома. Пресичането вероятно се е появило и е поддържано от еволюцията поради важността му за биологичното разнообразие.

След като приключихте с изучаването на Linkage and Crossing Over, това са вашите възможности:


Пример за връзка

  • такъв, който е хомозиготен по две черти
    • жълти ядки (° С,° С), които са пълни с ендосперм, което води до появата на ядки
    • гладка (Ш,Ш).
    • безцветни ядки (° С,° С), които са набръчкани, защото ендоспермът им е
    • смален (ш,ш)

    Когато прашецът от първия щам се наръси върху коприните на втория (или обратно), се получават ядки (F1) всички са жълти и гладки. Така че алелите за жълт цвят (° С) и гладкост (Ш) са доминиращи над тези за безцветност (° С) и свит ендосперм (ш).

    За да опростите анализа, чифтосвайте дихибрида с a хомозиготен рецесивен щам (куб.смшш). Такова чифтосване се нарича а тестов кръст тъй като разкрива генотипа на всички гамети на оценявания щам.

    Съгласно второто правило на Мендел, гените, определящи цвета на ендосперма, трябва да бъдат наследени независимо от гените, определящи текстурата. Ф1 по този начин трябва да произвеждат гамети в приблизително равен брой.

    • ° СШ , както е наследено от единия родител.
    • ° Сш , както е наследено от другия родител
    • ° Сш , рекомбинант
    • ° СШ , другият рекомбинантен.

    Ако наследяването на тези гени спазва второто правило на Мендел, т.е. показва независим асортимент, обединяването на тези гамети трябва да произведе приблизително равни числа от четирите фенотипа. Но както показва графиката, вместо това има силна тенденция родителските алели да останат заедно. Това се случва, защото двата локуса са относително близо един до друг в една и съща хромозома. Само 3,0% от гаметите съдържат рекомбинантна хромозома.

    По време на профаза I на мейозата, двойки дублирани хомоложни хромозоми се обединяват в синапсис и след това несестринските хроматиди обменят сегменти по време на кръстосването. Именно кръстосването произвежда рекомбинантните гамети. В този случай, когато се случи кръстосване между локуса за цвета на ядрото и този за текстурата на ядрото, оригиналната комбинация от алели (° СШ и ° Сш) е разбита и съдържа хромозома ° Сш и един, съдържащ ° СШ ще бъдат произведени.

    Връзка към дискусия на демонстрацията на Хариет Крейтън и Барбара МакКлинток, че рекомбинация на свързани гени възниква по време на кръстосване.


    Как да създадете хромозомна карта от честотите на кръстосването

    Рекомбинация: По време на кросингоувър (профаза I на мейозата), гените на хромозомите сменят местата си. Кръстосването е произволно, но вероятността кръстосването на 2 гена ще се увеличи, ако тези гени са по-далеч един от друг. Гените, които са по-близо един до друг, са по-склонни да се "залепят" и да не сменят местата си.

    Карти на генната връзка: Използвайки честотите на кръстосването, можете да изградите карта, която да представя разстоянията между гените.

    Тази карта показва хромозома №2 на Drosophila melanogaster. Разстоянието между гените може да бъде записано като процент или като КАРТА ЕДИНИЦА. Генът за цвета на тялото и размера на крилата е на 17 картови единици един от друг.

    Като се има предвид честотата на кръстосване на всеки от гените в диаграмата, постройте хромозомна карта.

    ген Честота на кросоувъра
    A-C 30%
    B-C 45%
    B-D 40%
    A-D 25%

    Стъпка 1: Започнете първо с гените, които са най-отдалечени един от друг: B и C са на 45 картографски единици един от друг и ще бъдат разположени далеч един от друг.

    Стъпка 2: Решете го като пъзел, като използвате молив, за да определите позициите на другите гени.

    Стъпка 3: Ще бъде необходимо изваждане за определяне на крайните разстояния между всеки ген.

    1. При Drosophila, пръчковидни очи (B), крила с фестон (S), крила без кръстосани жилки (W) и цвят на очите (C) са разположени на X хромозомата. Честотата на рекомбинация на всеки ген е посочена в таблицата. Създайте хромозомна карта.

    ген Честота на кросоувъра
    W-B 2.5%
    ТОАЛЕТНА 3.0%
    B-C 5.5%
    B-S 5.5%
    W-S 8.0%
    C-S 11.0%

    2. Следващата диаграма показва честотите на кръстосване за гени на автозома на Armor Plated Squirtlesaur. Създайте хромозомна карта.

    ген Честота на кросоувъра
    P-Q 5%
    P-R 8%
    P-S 12%
    Q-R 13%
    Q-S 17%

    3. Изградете карта, като се вземат предвид следните данни.

    ген Честота на кросоувъра
    A-B 24%
    A-C 8%
    C-D 2%
    A-F 16%
    F-B 8%
    Д-Ф 6%

    />Това произведение е лицензирано под международен лиценз Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0.


    Последици за основната биология

    Създаването на физическа карта на човешкия геном и определянето на неговата нуклеотидна последователност ще осигури важен инструмент за изследване на основната биология. Това е особено вярно, защото очакваме проект за човешкия геном да подкрепи изследванията за картографиране и секвениране, които се извършват едновременно в други широко изследвани организми, включително Ешерихия коли бактерия, нисшият еукариот Saccharomyces cerevisiae (дрожди), червеят нематода Caenorhabditis elegans, плодовата муха Drosophila melanogaster, мишката Musculus, а евентуално и растение като царевица или Арабидопсис. Анализирането на тези геноми ще удвои приблизително общото количество ДНК, което ще бъде картографирано и секвенирано. Но допълнителните усилия ще направят възможно да се тества функцията на гените, които са идентифицирани при хора в други организми, които са експериментално достъпни и за които съществуват мощни генетични техники. По този начин ще бъде възможно твърдо да се установи точната роля на тези гени във важни биологични процеси. Обратно, протеините, за които е установено, че представляват особен интерес за някой от тези други организми, могат незабавно да бъдат идентифицирани чрез хомология на аминокиселините в човека, като по този начин позволяват на изследователите да провеждат добре фокусирани изследвания на функцията на съответния човешки протеин и неговия ген. Обширната ДНК последователност и функционални сравнения, които се генерират, също ще представляват безценен ресурс за еволюционните биолози. Тези и други последици за основната биология са разгледани по-подробно в Глава 3.


    Дискусия

    Генетичното картографиране е предпоставка за приложения на подпомогнат от маркери селекция и базирано на карти клониране и се полагат значителни усилия в много видове култури за разработване на наситени молекулярни карти. Въпреки значителния напредък, постигнат в разработването и приемането на високопроизводителни инструменти за генотипиране и картографиране, напредъкът в разработването на наситени молекулярни карти е бавен. По-голямата част от наличните в момента карти на генетични връзки са разработени от групи, работещи независимо върху широк спектър от картографиращи популации. Множество карти на връзките, разработени от различни картографски популации, наскоро бяха подравнени, за да генерират консенсусни карти за връзки чрез използване на общи маркери като маркери на рамката. Тези маркери идентифицират групите за свързване и определят регионите и ориентацията на картите (Isobe et al. 2009 Gustafson et al. 2009). Използването на множество картографски популации помогна при идентифицирането на допълнителни полиморфни маркери (Studer et al. 2010 Gautami et al. 2012). В това проучване използвахме 94 публикувани по-рано рамкови маркери с известни местоположения на групите за свързване, за да генерираме консенсусна карта на връзката от пет RIL популации в грах. Тези маркери са повече или по-малко равномерно разпределени във всички групи за свързване със средно 12 рамкови маркера на група на свързване. Предполага се, че минимум три рамкови маркера на група за свързване са достатъчни за определяне на ориентацията на картата (Gautami et al. 2012). Разработването на консенсусни карти от независими карти, генерирани от множество картографиращи популации с помощта на софтуер JoinMap, може да доведе до несъответствия в линейния ред на маркерите поради комбиниране на данни от картографиращи популации с различни честоти на рекомбинация, генетичен фон, размер на популацията и плътност на маркера (Feltus и др. 2006). Поради тази причина сравнителното картографиране с помощта на софтуера CMap беше проведено за по-ефективно визуализиране на реда на маркери в четири грахови RILs, подход, който помогна при оценката и потвърждаването на цялостното съответствие на позициите на маркера и реда, но също така намекваше за възможността за някои пренареждания на някои LGs.

    В нашето проучване маркерите показаха различно изкривяване на сегрегацията в различни популации на RIL, като PR-19 показва най-високото изкривяване на сегрегацията. Подобни вариации в изкривяването на сегрегацията в отделните картографирани популации и несъответствия в линейния ред на маркери в индивидуалните карти на населението и консенсусните карти са докладвани по-рано (Gautami et al. 2012). За да се решат тези проблеми, няколко проучвания съобщават за използването на рамкови маркери с известни позиции за разделяне на групите на свързване на сегменти, представляващи контейнери, които държат определени места на хромозомите. Въвеждането на контейнери в групите за свързване е било използвано при много видове култури, където все още не са налични наситени карти на свързване (Gardiner et al. 1993 Kleinhofs и Graner 2001 Studer et al. 2010 Gautami et al. 2012). След това тези контейнери могат да дефинират фиксирано местоположение върху хромозоми, имащи рамков маркер. В това проучване разделихме групите за свързване на грахово зърно в контейнери с дължина 20 cM. От 42 контейнера повечето имаха закотвен рамков маркер, идентифициращ фиксираната им позиция върху групите за свързване. Въвеждането на кошчета с рамкови маркери ще помогне за добавянето на повече маркери в определени региони и ще доразвие консенсусната карта.

    Същата персонализирана стратегия за откриване на SNP, използваща технология за секвениране 454, както е описано за леща от Sharpe et al. (2013) е използван в това проучване за идентифициране на голям брой SNPs от разнообразен набор от шест сорта грах, диво присъединяване на P. fulvum и а П. sativum subspp. abyssinicum земна надпревара. Използваният подход за профилиране на 3′-cDNA осигурява стабилен набор от данни с дълбоко покритие на целевите 3′ краища на гени за всеки от осемте генотипа. Дълбокото покритие е важно, тъй като осигурява възможност за извличане както на стабилна референтна сборка de novo за голяма част от експресирани транскрипти от събраните тъкани, така и за увеличаване на вероятността за идентифициране на високо уверени SNP за всеки от генотиповете. Наистина беше възможно да се идентифицират общо 29 725 нелишни референтни контига за сорта CDC Bronco. Този брой контиги представлява значителна част от експресираните гени въз основа на факта, че диплоидният геном на граховото зърно вероятно има подобно генно съдържание на тясно свързания модел Медикаго геном (45 888 белтъчно кодиращи транскрипта www.phytozome.net). За съжаление, не е възможно да се установи дали определени транскриптни контиги са свързани с определени тъкани, тъй като използваната методология не осигурява ефективен формат за индексиране на пробата, но е възможно чрез сравнителен анализ на последователността да се заключи както генната функция, така и експресията характеристики от моделните геноми на бобови растения, като напр Медикаго (Young et al. 2011) или соя (Schmutz et al. 2010).

    Идентифицирането на SNPs от различни P. sativum и P. fulvum Accessions също използваха същия биоинформационен тръбопровод, използван преди в лещата (Sharpe et al. 2013) и позволиха идентифицирането на необработени общо 131 424 SNP в 20 328 (68 %) от референтните контиги. Нивото на нуклеотидно разнообразие в P. sativum изглежда, че генотипите следват адаптирания произход на генотипите, където се наблюдават по-ниски нива между генотипите, адаптирани към умерен климат в Северна Америка, и по-високи нива се наблюдават между тези генотипове и P. sativum ssp. abyssinicum генотип (PI 358610) или див P. fulvum генотип (P651). Двете диви екземпляра бяха включени, за да се разшири генетичната база на оценяваната зародишна плазма и по този начин да се увеличат шансовете за идентифициране на SNP. Pisum sativum subspp. abyssinicum се смята, че е възникнал при независимо опитомяване от Pisum sativum, както е имало Pisum fulvum. Тези първоначални SNPs бяха филтрирани до по-малък висококачествен набор от SNP на базата на покритие/дълбочина на четене и ниски нива на неяснота (<3 четения или <80 % съгласуване), както и идентифицирана значителна хомология с двата модела Медикаго или геноми на соя. Това идентифицира набор от 20 008 висококачествени SNP в 6 707 анотирани контига. Значителното намаляване на броя на висококачествените SNP и контиги вероятно показва две неща (1) въпреки че методологията позволява целенасочено профилиране на дискретни региони на гени, ефектът му е разреден поради наличието на голям брой транскрипти от относително малък брой гени във всеки даден тип тъкан и (2) 3′ краят на гените може да съдържа големи участъци от нетранслирани региони (UTR), които могат да имат лоши нива на хомология на последователността дори при доста тясно свързани видове. Наборът от SNP, избран за разработване на SNP анализ (8 822 SNP в 4 194 контига), показва съотношения на преходни SNP (64 %) към трансверсионни SNP (36 %) и честота на SNP в P. sativum сортове (1 SNP на 667 bp), които отразяват отблизо видовете нуклеотидни конверсии и честотата, наблюдавани в подобни изследвания на транскрипти в грах, използвайки 454 секвенции (Kaur et al. 2012 Leonforte et al. 2013), други пулсови култури като леща (Sharpe et al. ал. 2013), както и други растения (Soltis and Soltis 1998). Установено е също, че малък брой (406 (1,6 %)) от референтните контиги на CDC Bronco съдържат редица различни микросателитни повторения и in silico анализ на еквивалентните повторения в данните за последователността от другите генотипове, идентифицирани предполагаемо полиморфни повторения. Тези микросателитни локуси представляват ресурс за потенциално развитие на генетичен маркер и допълват идентифицирани повторения от други инициативи, използващи подобни стратегии за секвениране в тази култура (Loridon et al. 2005 Kaur et al. 2012).

    За да се избере оптимален набор от SNP за представяне в масива Illumina GoldenGate 1536 SNP, идентифицираните 8 822 висококачествени SNP бяха проверени за отстраняване на тези SNP, които са потенциално хетерозиготни по природа въз основа на наличните данни за последователността. Общо 1018 SNP са идентифицирани като такива, което показва остатъчната хетерозиготност в генотиповете, които са избрани за откриване на SNP. Това ниво на хетерозиготност не е неочаквано предвид естеството на селекционните подходи, използвани за разработване на сортовете грах в това изследване, т.е. нито един не е получен от удвоена хаплоидия. Тези SNP, макар и потенциално полезни полиморфизми, не бяха избрани за разработване на SNP анализ, тъй като не можехме да сме сигурни, че ще присъстват в целевите RIL. От останалите SNP, които бяха представени на Illumina за дизайн на анализа, беше възможно да се идентифицира набор от 3 106 SNP, които най-добре представляват единични контиги. Това се основава на избора на SNP с най-висок ADT резултат в случаите, когато множество SNPs присъстват в един контиг. Тази стратегия се представи много добре, когато се прилага за проектиране на еквивалентен масив GoldenGate 1536 SNP в леща (Sharpe et al. 2013). Както беше случаят с масива от леща, по-нататъшно филтриране на SNPs въз основа на наличието на вариации само между култивираните линии, премахването на по-ниски резултати от ADT анализа (<0.4) и отстраняването на SNPs, идентифицирани само в ограничен брой линии, дължащи се на ограничени количества налични данни за последователност, позволиха избора на основен набор от оптимални SNP, които да бъдат представени в масива (1 107 SNP). Трябва да се отбележи, че една разлика от усилията за леща, описани от Sharpe et al. (2013), беше, че в това усилие беше използвана по-стабилна методология за идентифициране на идентични позиционни SNP в дублиращи се припокриващи се контиги, множество подходи за картографиране на контиги или отделни прочитания към референтни Медикаго генните модели бяха предприети с помощта на BLAT и GMAP. Това беше извършено в опит да се избегне възможността за проектирани анализи, усилващи множество локуси в генома на граховото зърно. Допълването на избраните 1107 SNP за представяне в масива с допълнителен набор от 429 маркера, полиморфни само между P. fulvum и P. sativum ssp. abyssinicum генотипове и CDC Bronco завършиха 1536 SNP масива. Представянето на тези SNPs в масива осигурява подобрена способност не само за оценка на разнообразието в по-широк спектър от зародишна плазма, но и за по-добро характеризиране на сегрегирането на потомството от P. sativum × P. fulvum и P. sativum × P. sativum ssp. abyssinicum кръстоски, които се предлагат в програмите за отглеждане на грах.

    Валидирането на избраните 1536 SNP беше установено чрез използване на подгрупа от 32 маркера за проектиране на KASP маркери и скрининг срещу генотипове, използвани за откриване на SNP. От това беше възможно да се потвърди, че по-голямата част от анализите ще работят според очакванията в по-голям формат. Подгрупа от пет маркера (16 %) изобщо не се амплифицира и въпреки че може да се очаква неуспех на анализа, последващ анализ на тези SNPs показа, че един от тях има фланкиращ SNP в пространството за проектиране на анализа, а два от тях бяха в близост до границите на екзон/интрон в рамките на ортологичните Медикаго или генни модели на соя. Вариация в такива граници между тясно свързани видове може да се очаква и е ограничение на подхода, при който транскриптомните данни от геном без установен референтен геном се използват за откриване на SNP и развитие на маркери. Упражнението за валидиране също потвърди, че съществува значително количество хетерогенност в рамките на установените сортове, тъй като беше разкрито, че няколко маркера откриват алели в сортовете, които са различни от наблюдавания полиморфизъм в данните за последователността, използвани за откриване на SNP.

    Използването на масива Ps1536 GoldenGate за генотипиране в петте грахови RIL популации беше успешно при идентифицирането на подгрупи от полиморфни SNP анализи във всяка от популациите. Голямата разлика в нивата на полиморфизъм между популациите на RIL може да се очаква въз основа на разнообразния характер на родителския материал, използван за развитието на популациите. Както се очакваше най-полиморфната популация (61% полиморфни локуси) беше PR-19, получен от кръстоска между P. sativum сорт Alfetta и див P. fulvum присъединяване P651. Всяка от останалите популации има между 22 % (PR-02) и 26 % (Pop9) полиморфни локуси, като първият е получен от кръстоска между два съвременни сорта (Orb и CDC Striker), а вторият между модерен сорт и китайска местна раса (Камеор и Китай). Значително по-големият брой полиморфни локуси в кръстосването PR-19 вероятно отразява много голямата степен на нуклеотидно разнообразие, което съществува в генните региони между двата вида (Jing et al. 2007), докато нивото на полиморфизъм, наблюдавано в Pop9, отразява повече умерени нива на нуклеотидно разнообразие, което съществува вътре P. sativum, дори когато включва местни сортове. Очаква се малък брой неуспешни или неподлежащи на оценка анализи (6–9 %) във всяка популация въз основа на наблюдаваната честота на неуспех за формата на анализа на GoldenGate 1536 SNP (Cunningham et al. 2008), както и ограничаването на извода на процеса на проектиране граници на екзон/интрон от референтен геном на свързан модел на видовете. Малкият брой анализи, при които е наблюдаван само един родителски алел (т.е. доминантни локуси), е много малък, като само популациите на Pop9 и PR-19 разкриват значителен брой (приблизително 3 % всеки), което отново вероятно отразява доста разнообразния характер на тези кръстоски .

    1009 (66 %) SNP анализи, които произвеждат данни за сегрегация, подходящи за анализ на връзката, отразяват желанието да се създаде масив, който да осигури полезност за генетично картографиране в широк спектър от кръстосвания.Биалелната природа на формата за анализ на SNP означава, че във всеки един P. sativum cross относително малка част от локусите (22–26 %) са полиморфни, но заедно може да се картографира много по-голяма част от локусите. На теория много по-голям брой локуси биха могли да бъдат картографирани в PR-19, тъй като 940 локуса бяха идентифицирани като полиморфни между родителските линии, но много от тези локуси (57 %) показват екстремно изкривяване на сегрегацията (честота на алелите <0.1), което беше уникален за това население. Трябва да се отбележи, че по-голямата част от тези локуси показват изкривяване, изкривено към култивирания родителски генотип. Мащабът на това изкривяване е такъв, че показва, че има сериозни фактори, влияещи върху очакваните Менделски съотношения в RIL популацията. Възможно е значителни количества хетерозиготност да са съществували в P. fulvum родител на Ф1 така, че алтернативен неоткриваем алел присъства в много локуси и което доведе до нивата на изкривяване, които наблюдавахме. Възможно е също така множество гаметофитни и/или генетични фактори да ограничават представянето на един родителски алел спрямо другия алел в сегрегираща популация и има много такива докладвани примери в различни култури (за преглед вижте Liu et al. 2010). В този случай множество значими генетични разлики, като големи хромозомни транслокации и инверсии, за които е известно, че съществуват между P. sativum и P. fulvum (Errico et al. 1991), може да е причинил анормална хромозомна сегрегация в F1 използвани за генериране на населението. Анализът на връзката на данните за сегрегацията в петте популации произвежда индивидуални генетични карти за всяко кръстосване, които имат значително различни размери. Размерът от 345,3 cM за PR-19 е особено малък и отново предполага, че въпреки че родителите са много полиморфни, само част от генома се сегрегира нормално в това междувидово кръстосване.

    Всички карти поотделно съдържаха осем или повече независими групи за свързване, следвайки същото наблюдение в една популация, описана от Leonforte et al. (2013) и посочване на ограниченията за постигане на пълно покритие на генома във всеки един двуродителски кръст с ограничен брой полиморфни локуси. Консенсусната генетична карта обаче, извлечена от петте набора от данни, съдържа общо 939 картографирани локуса в седем LGs с общо генетично разстояние от 771,6 cM за генома. Използването на рамкови SSR маркери даде възможност за стабилна интеграция на консенсусната карта с PsLG I-VII в Pop9 картата, генерирана по-рано (Bordat et al. 2011). Способността да се идентифицират групи от локуси в рамките на консенсусната карта, които са получени предимно от определени кръстоски, също установи, че определени региони на генома са само полиморфни в определени кръстоски, най-вече PR-19 и Pop9. Това не е изненадващо, като се има предвид разнообразната природа на тези кръстове. Значителният брой на групите локуси, допринесени от междувидовото кръстосване PR-19, показва, че въпреки че кръстосването може да има значителен проблем, свързан с нормалната хромозомна сегрегация, все още е възможно да се използват данните за подобряване на широчината на консенсусната генетична карта. Идентифицирането на клъстери от локуси на LG II (между маркера Gibbi и cwi1), LG III (между маркерите PsAAP1 и NIP) и LG IV (между маркерите Sucsyn и Xyft) с умерено изкривяване на сегрегацията в отделните RIL популации също беше очевидно, с регионът на LGII, потвърждаващ по-рано идентифицираното изкривяване в региона между котвените маркери Gibbi и Cwi1 на тази група в Pop9 (Bordat et al. 2011).

    Ползата от разработването на тези ресурси в грах с помощта на транскриптомни данни е, че е възможно да се възползвате от силното сходство на последователностите в генните региони между граха и наличните данни за последователността от тясно свързания модел Медикаго геном (Young et al. 2011). И грах, и Медикаго пребивават в една и съща галегоидна клада в подсемейството на папилионоидните бобови растения и се смята, че са се отклонили приблизително 20 MYA (Cannon et al. 2009). Следователно тази тясна връзка между двата вида предлага възможност за подробно изследване на споделената синтения, която съществува между техните геноми. Наличието на подобен транскриптомен ресурс за леща (Sharpe et al. 2013), който е друг близък роднина в рамките на галегоидната клада, също дава възможност за сравнителен анализ на синтенията както с грах, така и с Медикаго.

    Това проучване установи много сходно съответствие по отношение на PsLGs от грах, LGs от леща и Медикаго хромозоми, както е докладвано по-рано (Bordat et al. 2011 Smýkal et al. 2012 Leonforte et al. 2013 Sharpe et al. 2013), както и наблюдаваните по-рано пренареждания също бяха до голяма степен потвърдени. Например PsLGI е до голяма степен колинеарен с Mt5, с изключение на малка инверсия на маркери в центъра на групата и половината от тази хромозома разкрива добра синтения с леща LG5. По подобен начин PsLGII е до голяма степен синтеничен с Mt1 с голяма инверсия в единия край на групата, докато тази хромозома има синтения както с леща LG1, така и с LG5. По същия начин PsLGIV има споделена синтения с Mt8, която от своя страна има значителна споделена синтения с леща LG7. Интересно е, че значителна споделена синтения между PsLGIII и Mt3 може да бъде установена без доказателства за споделена синтения с Mt2, както е описано от Bordat et al. (2011). Тази липса на споделена синтения може да показва технически ограничения с естеството на профилирането на 3′ транскрипта и получените къси контиги, състоящи се от 3′ UTR последователности с малка хомология на Медикаго генни модели или възможността за установяване на погрешни връзки между маркерите в картите. Възможно е също така регионите на генома на граховото зърно да са по-различими поради широкомащабна реорганизация на генома, тъй като двата вида се разминават или потенциално има специфични хромозомни транслокации в рамките на различни сортове грах. Реорганизацията на генома след дивергенцията може също да обясни ситуацията в лещата, където само половината от Mt5 разкрива значителна синтения с леща LG5, докато цялата хромозома е напълно синтенна с PsLGI.

    Описаните тук генетични и геномни ресурси обещават да ускорят текущите усилия за подобряване P. sativum продуктивност и качество на семената чрез осигуряване на механизъм за манипулиране на полезни вариации в културата и за анализиране на сложни полигенни черти (напр. QTL анализ). Заедно с други ресурси, които бяха разработени наскоро (напр. Leonforte et al. 2013), те също ще помогнат в бъдещите усилия за разработване на висококачествена геномна последователност за грах.

    Авторски приноси

    AGS, KEB, BT и TDW бяха съ-ПИ по проектите, довели до този ръкопис, те замислиха изследването, участваха в неговото проектиране и координация и написаха ръкописа заедно с AS. AGS ръководи изграждането на 3′ cDNA библиотека и частите за секвениране на работата. AS, MD, RS и KEB наблюдаваха генотипирането и картографирането на части от работата. TDW избра зародишната плазма, използвана за секвениране, и разработи картографските популации PR-02, PR-07, PR-15 и PR-19, заедно с BT, YL, ASKS и ABJ, съответно. JB и GA разработиха популацията за картографиране на Pop9. LAS подготви данните за разпространение чрез KnowPulse и предостави биоинформационна подкрепа по време на целия проект. RL и JC предоставиха принос по отношение на екстракцията на РНК и установиха адаптираната форма на методологията за профилиране на 3′ cDNA. LR предостави биоинформатическа подкрепа от избора на SNP чрез анализ на данни и подготви няколко фигури. Всички автори прочетоха и одобриха окончателния ръкопис.


    7.E: Връзка и картографиране (упражнения) – Биология

    В края на деветнадесети век в резултат на технологичния прогрес бяха значително увеличени оптичните характеристики на микроскопите, а също така бяха значително подобрени цитологичните методи за изследване. Това позволи на учените да направят серия от важни открития. Доказана е водеща роля на клетъчното ядро ​​в предаването на наследствени признаци. Те обърнаха внимание на поразителното сходство между поведението на хромозомите по време на образуването на гамети и оплождането и схемата на унаследяване на генетичните фактори, описана от Мендел. Въз основа на тези данни е формулирана хромозомната теория на наследяването. Според тази теория двойка фактори, локализирани в двойка хомоложни хромозоми, като всяка от тези хромозоми е носител на един фактор. По-късно терминът фактор, който означава основната единица на наследствеността, е заменен с термина – ген. Така можем да кажем, че гените, които се намират в хромозомите, са физическата единица, чрез която наследствените белези се предават от родителите на потомството. Всеки ген е представен в хомоложни хромозоми като двойка алели, които се намират в един локус, което означава на едно и също място в тези хромозоми. Сега беше възможно да се обяснят основните закони на наследяването от гледна точка на хромозомната теория, като характеристиките на движението на хромозомите по време на мейоза. Разделянето на хомоложните хромозоми, което се случва по време на анафаза 1 на мейозата и произволното разпределение на алелите между гаметите е основата за обяснение на първия закон - Закон за сегрегацията. И независимостта на сегрегационните нехомоложни хромозоми по време на анафаза 1 на мейозата е в основата на втория закон - Закона за независимия асортимент.

    Абсолютно ясно е обаче, че всеки организъм има голям брой черти и това количество може да бъде значително по-голямо от броя на хромозомите в хаплоидния набор. Това е особено забележимо за видове с малък брой хромозоми. Например броят на хромозомите в хаплоидния набор в граха е равен на 7, при ръжта също е равен на 7, плодовата муха 4 и при кръглия червей 1. Тогава е очевидно, че във всяка хромозома трябва да бъдат разположени гени, които определят развитието най-малко няколко различни черти. Такива гени се наричат ​​свързани и броят на свързващите групи е равен на броя на хромозомите в хаплоидния набор. Съответно, тези гени не трябва да се подчиняват на принципа на независим асортимент - те трябва да се наследяват заедно като една единица.

    Калкулатор за генетични връзки

    В генетичния калкулатор, за обозначаване на генетична връзка в нотацията на родителските генотипове, свързаните гени трябва да бъдат заключени в скоби. За дихибрид има две възможни локализации на доминантни и рецесивни алели в хромозомите. В първия случай доминантните алели са локализирани в една от двойката хомоложни хромозоми и рецесивни в другата - (AB)(ab). Този вариант на локализация на алелите се нарича цис-позиция. Генотип (AB) (ab) може да бъде получен от кръстоска на родители с генотип (AB)(AB) - фенотип AB и (ab)(ab) - фенотип ab. Във втория случай доминантните и рецесивни алели на ген, локализирани в различни хомоложни хромозоми - (Ab)(aB). Този вариант на локализация се нарича транспозиция. Респективно генотип (Ab) (aB) може да бъде получен от кръстоски на родители с генотипове (Ab)(Ab) - фенотип Ab и (aB)(aB) - фенотип aB. Разликата в съотношението на фенотипите в потомството за менделско унаследяване и генетична връзка може да се демонстрира при тестовото кръстосване. При това кръстосване броят на видовете гамети е равен на броя на фенотипните класове в потомството. В случай на независимо унаследяване генотипът AaBb ще даде четирите типа гамети AB, Ab, aB и ab със съотношение 1:1:1:1. В случай на генетична връзка генотип (AB)(ab) може да даде само два вида гамети (AB) и (ab). Съответно, чрез кръстосване на индивидите с генотип (AB)(ab) и (ab)(ab), получаваме два класа фенотипове AB и ab със съотношение 1:1. Генотип (Ab) (aB) също ще даде два типа гамети (Ab) и (aB). И чрез кръстосване на родители с генотипове (Ab) (aB) и (ab) (ab), получаваме също два класа фенотипове Ab и aB със съотношение 1:1. Както можете да видите и в двата случая на генетична връзка. фенотипните класове на потомството зависят от местоположението на доминантните и рецесивните алели в хромозомите и са идентични с фенотипите на родителите, чрез кръстосване на които е получен оригиналният дихибрид.

    Но такива резултати могат да бъдат получени само в случай на пълно свързване. Обикновено пълното свързване е доста рядко. Факт е, че по време на мейоза хомоложните хромозоми могат да обменят региони един с друг. Този процес се нарича кръстосване или генетична рекомбинация. В процеса на генетична рекомбинация алелите, които се намират в групата на свързване в родителите, могат да се отделят и да дадат новите комбинации в гаметите. Фенотипите, които се получават от тези гамети, се наричат ​​рекомбинанти или кросоувъри. По този начин потомството ще бъде не два, а четири фенотипа, както при независимото наследяване. Но за свързано наследяване съотношението ще бъде различно. Класовете с родителски фенотипове ще бъдат по-голямата част от потомството, а рекомбинантните класове - по-малка. Например, за генотип (AB)(ab) ще има повече потомство с фенотипове AB и ab и по-малко с фенотипове Ab и aB, а за генотип (Ab) (aB) обратно. Точното съотношение на фенотипа ще зависи от разстоянието между гените. Колкото по-далеч един от друг са разположени свързани гени, толкова по-голяма е вероятността между тях да се случи кръстосване. По този начин честотата на кръстосване или рекомбинация може да бъде мярка за определяне на разстоянието между гените. Ако единичният кросингоувър се случи между гените и знаем количеството на кросоувърите, тогава разстоянието между гените може да се изчисли по формулата: RF = (c/t) * 100%, където RF - честотата на рекомбинация ( разстояние между гените), c - количеството кросоувъри, t - общото количество потомство, получено от тестово кръстосване. Ако стойността на кръстосването надвишава 50%, тогава можем да говорим за независим асортимент от гени, тоест без наследяване на връзката. В примерите, които виждате по-долу, ще използваме калкулатора на картата за кръстосване, за да изчислим разстоянието между гените, и генетичния калкулатор за моделиране на генетични кръстоски с генетична връзка. Важно е да се отбележи, че калкулаторът на Crossing Over Map Calculator може да даде правилни резултати само за тестови кръстосвания. Първо, нека разгледаме някои от характеристиките на този калкулатор.

    Калкулатор на картата за пресичане

    Crossing Over Map Calculator има доста прост и ясен интерфейс. Тя може да бъде разделена на две части - в частта "Гени и фенотипове" можете да въведете необходимите данни, а в дясно - "Резултати" се показват резултатите от изчисленията. Можете да намерите радио бутоните "Три гена / Два гена" в лявата страна. Тъй като ще разгледаме примери за два свързани гена, тогава трябва да го превключите на "Два гена". И спецификациите за решаване на генетични проблеми за трите свързани гена ще бъдат разгледани по-късно. Алгоритъмът за въвеждане на данни ще изглежда така:
    1) Изберете броя на гените (в този случай - превключете радиобутона в "Два гена").
    2) Напишете доминантните и рецесивните алели на гените в първата таблица.
    3) Натиснете бутона "Изчисляване на фенотипове". Програмата автоматично попълва първата колона във втората таблица с всички възможни комбинации от фенотипове.
    4) Във втората колона ще трябва да напишете броя на индивидите от всеки фенотип.
    5) Натиснете бутона "Изчисляване на резултатите".

    За примери с двата свързани гена можете да получите следните резултати от дясната страна:
    1) В първата таблица можете да видите честотата на рекомбинация между гените. 1% рекомбинация съответства на получаване на един рекомбинант върху 100 индивида. (1% честота на рекомбинация = 1 m.u. (единица на генетична карта) единица от генетичната карта, или сантиморган (cM)).
    2) Map Distance (m.u.) - действителното разстояние между гените. Това разстояние отчита ефекта от смущенията и възможните двойни кросоувъри. Честотата на рекомбинация и разстоянието на картата са свързани помежду си чрез тази формула (функция за картографиране на Халдейн): RF = (1 - e ^ ( -2 * разстояние на картата)) / 2 или разстояние на картата = - ( ln(1 - 2RF) / 2 ), където RF - честотата на рекомбинация.
    3) Генотипи на родителите. Въз основа на родителските генотипове можете да прецените локализацията на гените – дали са в цис- или транспозиция.

    Примери за генетична връзка

    Два свързани гена в дихибридно тестово кръстосване на домати

    Сега да преминем към конкретните примери. В доматите гени, които определят височината на растенията - T (високо) и t (джудже) и формата на плода - S (кръгла) и s (крушовидна ), разположени в една хромозома, т.е. те са свързани. Ако кръстосваме хомозиготните растения с генотипове TTSS и ttss, също така, както в случай на независим асортимент, всички потомци ще имат един и същ фенотип. В този случай всички растения са високи, със заоблени плодове и с генотип TtSs. В резултат на опитно кръстосване, когато тези растения се кръстосват с хомозиготни рецесивни растения (ttss), бяха получени в потомството 40 високи растения с кръгли плодове, 40 джуджета с крушовидни плодове, 10 високи растения с крушовидни плодове , и 10 джуджета с кръгли плодове. Ако генната връзка беше пълна, тогава в потомството ще има само високи растения с кръгли плодове и джуджета с крушовидни плодове в равни пропорции и ако гените не са свързани, тогава съотношението на фенотипите ще бъде 1:1 :1:1. По този начин можем да кажем, че в този случай между свързаните гени настъпва кръстосване, което дава нови рекомбинантни фенотипове. Сега нека анализираме получените данни.

    • Превключете радиобутона в „Два гена“.
    • Напишете доминантните и рецесивните алели на гените в първата таблица:
      TT
      Сс
    • Вземете комбинацията от фенотипове в първата колона на втората таблица и напишете количеството растения за всеки фенотип:
      TS40
      Ц10
      tS10
      ts40
    • Натиснете бутона "Изчисляване на резултатите" и получете резултати.
    • На първо място в "Генотипите на Parentes" виждаме родителски генотипове (некръстосани генотипове)
      (TS)(ts)
      (ts)(ts)
    • Съответно, нашите кръстосани генотипове са:
      (Ts)(ts)
      (tS)(ts)
    • На второ място в първата таблица с резултатите виждаме честота на рекомбинация = 20%. Това е разстоянието между гените. Надеждността на резултатите можете да проверите по формулата, описана по-горе: RF = (c/t) * 100%. RF = ((10 + 10)/(40 + 40 + 10 + 10)) * 100% = (20/100) * 100% = 0,2 * 100% = 20%. По този начин можем да кажем, че гените са локализирани в транспозицията на разстояние от 20 сантиморгана (сМ). Използвайки честотата на рекомбинация, програмата изчислява действителното разстояние между гените = 25.541281 m.u. (В полето "Разстояние на картата")

    Сега нека симулираме това кръстосване в генетичния калкулатор. (TS)(ts) и (ts)(ts) - това са генотиповете на нашите родители. В тези обозначения за генотипове на родителите трябва да включим честотата на рекомбинация между гените - тази стойност трябва да се заключи в процентни знаци.Има три опции за този запис:
    1) (T%20%S)(ts)
    2) (T%20%S)(t%20%s)
    3) (TS) (t%20%s)

    И трите опции са правилни и можете да използвате всяка от тях. Ще изберем първия вариант и ще напишем генотипите на родителите по следния начин:
    (T%20%S)(ts) x (t%20%s)(ts)

    В резултат на това кръстосване получаваме съотношение на фенотипите 4 TS : 1 Ts : 1 tS : 4 ts или с вероятност 40% TS : 10% Ts : 10% tS : 40% ts. Тъй като това е тестово кръстосване, съотношението на гаметите ще бъде идентично със съотношението на фенотипите.

    Два свързани гена в дихибридно тестово кръстосване на царевица

    Помислете за друг пример за тестово кръстосване. При царевицата гени, които определят цвета на разсада - Зелен (доминиращ) и жълт (рецесивен) и яркостта на цвета на листата - Непрозрачен (доминиращ) и светъл (рецесивен), разположени в една хромозома. Всички растения от кръстоски на чисти линии на царевица имат зелени разсад и непрозрачни листа. В резултат на тестово кръстосване, когато тези растения се кръстосват с хомозиготни рецесивни растения с жълти разсад и ярки листа, в потомството са получени 240 растения със зелени разсад и непрозрачни листа, 220 растения с жълти разсад и светли листа, 36 растения със зелени разсад и ярки листа и 24 растения с жълти разсад и непрозрачни листа. Нека анализираме получените данни.

    • В предишния пример маркирахме алелите с една буква. Вероятно сте забелязали, че не е много удобно, особено когато пишете количеството индивиди за всеки фенотип. Но има по-добър начин, можете да използвате естествените нотации на черти за маркиране на алели. За да направите това, трябва да заключите алел в тези знаци <Allell name>. И така, ние записваме доминантните и рецесивните алели на гените в първата таблица по този начин (Не забравяйте да превключите радиобутона в „Два гена“):
      <Зелено>&lжълто>
      <Непрозрачен><bright>
    • Вземете комбинацията от фенотипове в първата колона на втората таблица и напишете количеството растения за всеки фенотип:
      <Зелено><Непрозрачно>240
      <Green><bright>36
      &lжълто><Непрозрачно>24
      &lжълто><bright>220
    • Натиснете бутона "Изчисляване на резултатите" и получете резултати.
    • В полето "Генотипове на Parentes" виждаме родителски генотипове (некръстосани генотипове)
      (<Green><Opaque>)(<yellow><bright>)
      (<yellow><bright>)(<yellow><bright>)
    • Съответно, нашите кръстосани генотипове са:
      (<Green><bright>)(<yellow><bright>)
      (<yellow><Opaque>)(<yellow><bright>)
    • В първата таблица с резултати можем да видим честотата на рекомбинация = 11,5385% ( RF = (c/t) * 100%. RF = ((36 + 24)/(240 + 220 + 36 + 24)) * 100% = (60/520) * 100% = 0,115358 * 100% = 11,5385% ). По този начин можем да кажем, че гените са локализирани в транспозицията на разстояние от 11,5385 сантиморгана (cM). Използвайки честотата на рекомбинация, програмата изчислява действителното разстояние между гените = 13,118213 m.u. ( в полето "Разстояние на картата" )

    Сега нека симулираме кръста в генетичния калкулатор. Напишете генотипите на родителите:
    (<Green>%11.5385%<Opaque>)(<yellow><bright>) и (<yellow>%11.5385%<bright>)(<yellow><bright>)

    В резултат на кръстосването получаваме такива вероятности за фенотипове: 44.2308% <Green><Opaque> : 5.76925% <Green><bright> : 5.76925% <yellow><Opaque<Opaque>>. Честотата на кросоувърите е приблизително равна на 5,76925 + 5,76925 = 11,5385, а честотата на некросоувърите е приблизително равна на 44,2308 + 44,2308 = 88,4616% (или 100% - 11,5385% = 18,5385%). Ако общото количество индивиди в потомството е равно на 520, тогава количеството на некросоувърите ще бъде равно на 520 * 88,4616 / 100 = 460, а количеството на кръстосаните 520 * 11,5385 / 100 = 60. В експеримента количеството на некросоувъри, равни на 240 + 220 = 460, а количеството на кросоувърите 36 + 24 = 60. Така резултатите са абсолютно верни.

    Можете да експериментирате с възможните вариации в практическите резултати от тези кръстосвания. Модулът "Случайна статистика" на генетичния калкулатор ви дава възможност да симулирате произволното разпределение на потомството според вероятностите на фенотиповете. Поставете отметка в квадратчето "Генериране на статистика" и напишете количеството на потомството (за първото кръстосване - 100, за второто - 520) в полето "Размер на извадката". При всяко натискане на бутона "Изчисляване на резултатите" ще получите нов вариант на асортимент.

    Два свързани гена в дихибридно кръстосване на градински грах

    За да изчислим разстоянието между гените, трябва да използваме само резултатите от теста на кръстоските. Но с генетичния калкулатор можем да симулираме генетична връзка и за други кръстоски. Нека да видим това на примера с градински грах. Градинският грах, с право, можем да наречем - първият обект на генетични изследвания, тъй като това растение Грегор Мендел използва в своите експерименти. Точно на базата на тези експерименти той формулира основните закони на генетиката. Както знаете, в граховото зърно броят на хромозомите в хаплоида е равен на 7 и, разбира се, можем да кажем, че Грегор Мендел е имал късмет да избере да изучава наследството на такива двойки черти, чиито гени не са свързани, т.е. означава, че е разположен в различни хромозоми. В граховите гени, които определят цвета на цветето - лилаво (доминиращо) и червено (рецесивно) и формата на поленовите зърна - дълги (доминиращи) и кръгли (рецесивни), разположени в една хромозома на разстояние 12 сантиморгана. Всички потомци от кръстоски между растения с лилави цветя и дълъг прашец и растения с червени цветя и кръгъл прашец имат лилави цветя и дълъг прашец. В резултат на самоопрашването на тези хибриди в потомството са получени 69,5% растения с лилави цветове и дълъг прашец, 19,3% с червени цветове и кръгъл прашец и 5,6% растения с лилави цветове и кръгъл прашец и 5,6%, с червени цветя и дълъг прашец. Ако връзката е била пълна, тогава съотношението на потомството е приблизително равно на 3 : 1, както при монохибридни кръстоски, а ако гените не са свързани, тогава съотношението на фенотипите в случай на независимо наследяване на черти за дихибрид кръстосването е 9 : 3 : 3 : 1. В този случай съотношението на нерекомбинантните фенотипове наистина е приблизително равно на 3 : 1 и имаме малко количество рекомбинантни фенотипове.

    Сега нека симулираме кръста в генетичния калкулатор. Напишете генотипите на родителите:
    (<Purple>%12%<Long>)(<red><round>) и (<Purple>%12%<Long>)(<red><round>).

    В резултат на това получаваме нашето съотношение на фенотипове: 69,5% <Purple><Long> : : 5,6% <Purple><round> : 5,6% <red><Long> : 19,3% <red><round

    Няколко свързващи групи от гени

    С помощта на генетичен калкулатор можем да решим проблема и с няколко групи връзки. Добра демонстрация на тази възможност ще бъде решаването на следния пример: При царевицата рецесивните гени, които определят къдравите листа (cr) и джуджетата (d), са локализирани в третата хромозома на разстояние от 18 картографски единици (18%) , а доминантните гени на устойчивост на ръжда (Rp) (ръжда) и тесни листа (Nl) - в десетата хромозома на разстояние 24 картографски единици (24%). Имаме растение, хетерозиготно по всички гени, които са в цис-позиция. Определете: 1) Какви видове гамети и с каква вероятност могат да образуват това растение? 2) С каква вероятност в потомството можем да очакваме образуването на хомозиготни растения джуджета с устойчивост на ръжда и с нормални листа?

    Можем да запишем родителските генотипове на нашите растения, както следва: (<Cr>%18%<D>)(<cr><d>)(<Rp>%24%<Nl>)(<rp><nl>). За да отговорим на първия въпрос, трябва да изберем - - "Gametes генотип 1" за резултатите от типа и да го изчислим. Във втория въпрос трябва да намерим вероятността на генотипа - <Cr><Cr><d><d><Rp><Rp><nl><nl>. Променете типа на резултатите на "Генотипове" и отидете на раздела "Намиране". Щракнете върху всяка клетка в колоната "Комбинации" и от падащия списък изберете стойност, която ви трябва. За първата клетка е <Cr><Cr><d><d>, а за втората - <Rp><Rp><nl><nl>. Натиснете бутона "Намери" и ще получите отговор на втория въпрос (0,011664).

    Пресичане на картографиране

    Хромозоми - имат линейна структура и съответно гените в хромозомите също са разположени в линеен ред. По този начин честотата на кръстосване или генетична рекомбинация между гените може да се използва не само за определяне на разстоянието, но и за определяне на относителното положение на тези гени в хромозомата. Трябва обаче да знаете, че рекомбинациите имат случаен характер и между гените може да възникне и двоен кросинговър. И често е трудно да се оцени истинското разстояние между гените, които са разположени достатъчно далеч един от друг, тъй като той не винаги се открива. В резултат на това честотата на пресичане между най-външните гени е по-малка от очакваното и не е равна на сумата от честотите на единични кросингоувъри. Само наличието на третия ген между изследваните гени (наречен маркерен ген) ви позволява да намерите точно разстоянието и позициите на гените. Като доказателство можем да разгледаме примера за трихибридно кръстосване.

    Три свързани гена в трихибридно тестово кръстосване на царевица

    При царевицата гените, които определят цвета на разсада - зелен (доминиращ) и жълт (рецесивен), яркостта на цвета на листата - непрозрачен (доминиращ) и ярък (рецесивен) и формата на листата - режещи (рецесивни) и нормални (доминиращи), са разположени в една хромозома. Всички растения от кръстоски на чисти линии на царевица имат зелен разсад и непрозрачни листа с нормална форма. В резултат на тестово кръстосване, когато тези растения се кръстосват с хомозиготни рецесивни растения с жълти разсад и ярки режещи листа, е получено потомството:
    270 растения със зелени разсад и непрозрачни листа с нормална форма
    235 растения с жълти разсад и ярки режещи листа
    62 растения със зелени разсад и ярки режещи листа
    60 растения с жълти разсад и непрозрачни листа с нормална форма
    48 растения със зелени разсад и непрозрачни режещи листа
    40 растения с жълти разсад и ярки листа с нормална форма
    4 растения със зелени разсад и ярки листа с нормална форма
    7 растения с жълти разсад и непрозрачни режещи листа
    Нека анализираме получените данни.

    • В Crossing Over Map Calculator превключете радиобутона към „Трите гена“ и напишете доминантните и рецесивните алели на гените в първата таблица по този начин:
      <Зелено>&lжълто>
      <Непрозрачен><bright>
      <Нормално><изрязване>
    • Получаваме комбинацията от фенотипове в първата колона на втората таблица и записваме количеството растения за всеки фенотип:
      <Зелено><Непрозрачно><Нормално>270
      <Зелено><Непрозрачно><cutting>48
      <Green><bright><Normal>4
      <Green><bright><cutting>62
      &lжълто><Непрозрачно><Нормално>60
      &lжълто><Непрозрачно><cutting>7
      <yellow><bright><Normal>40
      &lжълто><bright><cutting>235
    • Натиснете бутона "Изчисляване на резултатите" и получете резултати.
    • На първо място това е карта за локализация на гени (редът на гените в хромозомата):
      <yellow>-<bright>-<cutting> - в този ред тези гени са разположени в хромозомата. Честотата на рекомбинация между <yellow>-<bright>, равна на 18,3196% (честота на пресичане), между <bright>-<cutting> е 13,6364% (честота на пресичане) и между <yellow>-<cutting> честота на пресичане 1.5 е равно на 9 (Cross до 9).
    • От получените осем класа фенотипове - два са некросоувъри и те фенотипно идентични с фенотиповете на родителите, а шест са кросоувъри, два от които са двойни кросоувъри.
      1. В полето "Родителски генотипове" виждаме родителски генотипове (некръстосани генотипове)
        (<Green><Opaque><Normal>)(<yellow><bright><cutting>)
        (<yellow><bright><cutting>)(<yellow><bright><cutting>)
      2. Тъй като в картата за локализация родът на оцветяването на листата (<bright>/<Opaque>), разположен в средата, тогава двойните кросоувъри са (най-ниските фенотипове):
        7 <yellow><Непрозрачно><cutting>
        4 <Green><bright><Normal>
      3. Първата двойка единични кросоувъри е:
        48 <Green><Непрозрачно><cutting>
        40 <yellow><bright><Normal>
      4. Втората двойка единични кросоувъри е:
        62 <Green><bright><cutting>
        60 <yellow><Непрозрачно><Normal>

    Нека проверим тези резултати по нашата формула: RF = (c/t) * 100%. За първа двойка единични кросоувъри (Честота на рекомбинация между поколения - <bright>-<cutting> ): RF = ((48 + 40)/(235 + 270 + 7 + 4 + 48 + 40 + 62 + 60)) * 100% = (88 /726) * 100% = 0,121212 * 100% = 12,1% За втора двойка единични кросоувъри (Честота на рекомбинация между поколенията - <yellow>-<bright>): RF = ((62 + 60)/726) * 100% = 04% * 0. = 16,8%. Така че можем да очакваме честотата на рекомбинация между родовете <yellow>-<cutting> равна на 16,8% + 12,1% = 28,9%. От кръстосването обаче се получават различни резултати. Честотата на еднократно преминаване между родове <yellow>-<cutting> = 28,9%, което е с 3% по-малко от очакваното. Противоречието между теоретично очакваните и практически получените резултати се елиминира, ако вземем предвид двойния кросинговър между гените <yellow>-<cutting>. Честота на рекомбинация - RF = ((7 + 4)/726) * 100% = 0,015151 * 100% = 1,5%. Така че честотата на рекомбинация между родовете - <bright>-<cutting> трябва да бъде 12,1% + 1,5% = 13,6%, а честотата на рекомбинация между родовете - <yellow>-<bright> трябва да бъде 16,8% + 1,5% = 18,3%. Следователно честотата на рекомбинация между родовете <yellow>-<cutting> ще бъде 13,6% + 18,3% = 31,9%. Разстоянието между гените с наличие на двойно кръстосване е равно на сбора от процента на единичните кросингоувъри и удвоения процент на двойните кросингоувъри. В нашия пример разстоянието между гените <yellow>-<cutting> е: 16,8% + 21,1% + 1,5% * 2 = 31,9%.

    Сега нека симулираме кръста в генетичния калкулатор. Напишете генотипите на родителите:
    (<Green>%18.3196%<Opaque>%13.6364%<Normal>)(<yellow><bright><cutting>) и (<yellow><bright><cutting>)(><)

    В резултат на това кръстосване получаваме такива вероятности за фенотипове:

    &lжълто><bright><cutting> 35.2711%
    <yellow><bright><Normal> 5.56913%
    &lжълто><Непрозрачно><cutting> 1.24907%
    &lжълто><Непрозрачно><Нормално> 7.91073%
    <Green><bright><cutting> 7.91073%
    <Green><bright><Normal> 1.24907%
    <Зелено><Непрозрачно><cutting> 5.56913%
    <Зелено><Непрозрачно><Нормално> 35.2711%

    Честотата на двойното преминаване е приблизително равна на 1,24907 + 1,24907 = 2,49814%. Честотата на единичните кросоувъри е приблизително равна на 5,76925 + 5,76925 = 11,5385 + 2,49814 = 13,6364% и 7,91073 + 7,91073 = 15,82146 + 2,498314 = 96%. Съответно общата честота на кросоувърите е 13,6364 + 18,3196 = 31,956%. Така резултатите отговарят на експерименталните и абсолютно верни.


    МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

    Растителен материал и количествени характеристики:

    Данните за добивите на 146 съвременни европейски двуредови сорта пролетен ечемик са получени от официалните датски сортови опити за периода 1993–2000 г. Всяка година към опитите се добавят нови сортове, докато други се изхвърлят. Броят на тествани сортове годишно варира между 49 и 66. Броят на местата, на които е тестван сорт, варира между годините: 15 за 1993 г., 13 за 1994 г. и 5 за 1995–2000 г. Сортовете бяха тествани в различен брой среди (комбинации по година според местоположението) с минимум 5, максимум 50 и средно 15 среди на сорт. Всеки опит се състоеше от две повторения. Повече подробности можете да намерите на http://www.planteinfo.dk.

    Опитите за добив бяха третирани или не третирани с химикали за контрол на болестите по листата. За третирани и нетретирани опити, коефициентите на регресия на Finlay-Wilkinson бяха оценени като мярка за адаптивност на добива (би F inlay и W ilkinson 1963). Като мярка за стабилност на добива бяха оценени средноквадратните отклонения от регресиите (си 2 E berhart and Russell 1966). И двете статистики се основават на регресиите на добивите за отделни генотипове в опит с индекс на околната среда, като последният трябва да изразява общите условия на отглеждане в опита. Ние оценихме индекса на околната среда чрез ефектите върху околната среда, получени от напасването на адитивен модел (фенотип = генотип + среда). Стойности на си 2 бяха логарифмически трансформирани за последващи анализи. Добивът, стабилността и адаптивността ще се наричат ​​съответно YLD, STAB и ADAP, като индексът tr или untr се отнася съответно за третирани и нетретирани проучвания.

    AFLP маркери:

    Тестващите органи ни снабдиха със семена от всички сортове, тествани през 1999 г. За сортове, които не са тествани през 1999 г., семената бяха предоставени от първоначалните селекционери. Събирането на ДНК от листната тъкан и AFLP анализът се извършва, както е описано от Q i и L indhout (1997). Използвани са четиринадесет комбинации на грунд: E33M54, E35M48, E35M54, E35M55, E35M61, E37M33, E38M50, E38M54, E38M55, E39M61, E42M32, E42M48, E45M45 и E4. Индивидуалните маркери бяха идентифицирани след профилите на Q i и L indhout (1997) (вижте също http://wheat.pw.usda.gov/ggpages/Qi/). Маркерите се оценяват за наличие (1) или отсъствие (0) на лента. Когато два маркера са много тясно свързани или когато са алелни, маркерът с най-много липсващи стойности се изхвърля. Общо 286 полиморфни маркера бяха отбелязани в тази зародишна плазма. За анализи са използвани 236 маркера с честоти на лентата между 5 и 95%.

    Позиция на картата въз основа на интегрирана карта:

    Позициите на маркерите на картата са получени от интегрирана карта, използвайки три сегрегиращи популации: (1) L94 × Vada, 568 маркера (Q i и L indhout 1997) (2) Apex × Prisma, 252 маркера (Y in et al. 1999) и (3) GEI119 × Gunhild, 137 маркера (K oorevaar 1997). Интегрираната карта е конструирана със софтуерния пакет JoinMap (V an O oijen и V oorrips 2001). Беше направено предположението, че AFLP маркерите с еднаква мобилност на гела са идентични (R ouppe van der V oort et al. 1997 г. Уф et al. 1997 г.). Ролята на интегрираната карта е критична в нашето изследване. Всяка генетична карта, създадена с данни от реалния живот и следователно вероятно включваща точки и други грешки, ще доведе до някои грешки в реда на маркерните локуси. Интегрирането на три различни карти в една е друг източник на грешки.Поради тази причина данните от AFLP бяха проверени с голямо внимание и всички подозрителни маркери бяха премахнати. Освен това, ние извършихме допълнителна контролна мярка под формата на референтни гелове, включително всички маркери и всички родителски линии, за да проверим двойно мобилността на гела и да сведем до минимум погрешното равно маркиране на маркерите.

    Броят на маркерите, общи за две или три популации, беше 89, вариращи от 8 на хромозома 1 до 18 на хромозома 7. За да се ограничи броят на възможните подреждания на карти, пет локуса на хромозома осигуряваха „скелетна карта“ (фиксиран ред), на която бяха добавени други маркери. Локусите с фиксиран ред бяха избрани, за да покрият добре хромозомите от картата на Q i et al. (1998). Последната карта беше приведена в съответствие с картата на RFLP на популацията Proctor × Nudinka (B ecker et al. 1995).

    Добротата на съответствието на предложените порядки на маркери и позициите върху хромозомите бяха тествани чрез статистика, която измерва общото несъответствие между разстоянията на картата въз основа на „директни“ оценки на честотите на рекомбинация между отделните маркери, от една страна, и монтираните разстояния на картата, базирани на всички налични по двойки рекомбинационни честоти от друга страна (S tam 1993). Тази статистика приблизително следва хи-квадратно разпределение при нулевата хипотеза за правилен ред на маркерите на картата, със степени на свобода, равни на общия брой разстояния по двойки минус броя на съседните двойки маркери на хромозомите.

    Структура на населението:

    За изследване на възможната структура в набора от сортове бяха извършени различни анализи. Първо, беше извършен агломеративен йерархичен клъстерен анализ на честотата на лентата. Като мярка за близост е избран коефициентът на Жакард, докато за клъстерния алгоритъм е използвана средна връзка, известна още като UPGMA (G ordon 1981). Второ, анализ на съответствието беше приложен към сорта чрез маркерна матрица на честотата на лентите (G reenacre 1984) и графиката на резултатите от сортовете по първите две оси беше използвана за изследване на структурата на популацията. Накрая беше извършено клъстериране, базирано на байесов модел, както е описано от P ritchard et al. (2000). Основата на този метод на клъстериране е разпределението на отделни генотипове в групи по такъв начин, че равновесието на Харди-Вайнберг и равновесието на връзката са валидни в рамките на клъстерите, докато тези форми на равновесие липсват между клъстерите. Докато работихме с хомозиготни линии, ние адаптирахме метода към нашата ситуация, като използвахме метода, за да открием изключително асоциация между маркерни локуси, като същевременно игнорираме ситуацията в локуса на маркера. Анализът беше приложен веднъж към пълния набор от всички маркери и веднъж към набор от умерено независими маркери.

    Неравновесие на връзката:

    Често използвана мярка за количествено определяне и сравняване на LD в контекста на LD картографиране е квадратният коефициент на корелация r 2 между двойки биалелни маркери (P ritchard and P rzeworski 2001). Ние сме изчислили r 2 между всички двойки локуси и го начертава спрямо генетичното разстояние в сентиморганите, за да определи разстоянието на картата, през което може да се появи LD в нашия набор от сортове.

    Асоциации на маркер-черта:

    Коефициентите на корелация на Пиърсън бяха изчислени между характеристиките YLD, ADAP и STAB (третирани и нетретирани), от една страна, и честотите на лентата за маркери, от друга. Това е ефективно еквивалентно на T-тестове, използващи честотата на маркера като групираща променлива. Тестовата статистика за корелациите на Пиърсън, T* = r (н − 2) 1/2 /(1 − r 2 ) 1/2 , с r корелацията и н броят на наблюденията, следва а T(н−2) разпределение при нулевата хипотеза. За да контролираме множеството тестове, тествахме при процент на фалшиво откриване (FDR) от 0,20 (B enjamini and H ochberg 1995). Степента на фалшиво откриване, q*, се дефинира като очакваната пропорция на истинските нулеви хипотези в класа на отхвърлените нулеви хипотези. На практика процедурата работи по следния начин. Позволявам Х(1), Х(2), … , Х(м) представляват поредица от хипотези, сортирани по нарастване П- стойност, П(1), П(2), … , П(м), така че П(1)П(2) ≤ … ≤ П(м). След това хипотезите Х(1), Х(2), … , Х(к) са отхвърлени, къде к е най-големият и за което П(и) ≤ (q* аз съм. По аналогия с LOD профилите в QTL тестването, асоциативните профили бяха създадени чрез начертаване П-стойности за корелации маркер-черта спрямо позицията на хромозомата. Профилите на асоцииране графично показват LD региона около свързан маркер и могат да помогнат при оценката на „достоверността“ на асоциацията на маркер-черта. За да проверим уместността на нашите асоциации маркер-черта, ние проверихме литературата за QTL в регионите в близост до маркери със значителна асоциация на черти.

    В допълнение към изучаването на асоциациите на маргинални маркери, т.е., корелации между маркери и черти без корекция за асоциации с други маркери (вж. просто интервално картографиране), YLD, ADAP и STAB бяха регресирани върху маркери с помощта на множествена линейна регресия (вж. съставно интервално картографиране) в опит да се изследват асоциациите на условни маркер-черта. Крайната цел на това упражнение беше да се получи оценка на минималните и максималните теоретични стойности на черта, постижими чрез селективен избор на маркерни алели. Използвани са два метода за изграждане на модела. Първо, процедура на поетапна регресия (M ontgomery and P eck 1982) с Ф-стойност за влизане в регресионния модел, Фв, от 4 и an Ф-стойност за отпадане от модела, Фнавън, от 1 е използван. Наборът маркери за изграждане на модели беше пълният набор от маркери. По този начин беше избран модел с добра комбинация от маркери от пълния набор от маркери. Второ, регресионен модел е конструиран на базата на подмножество от маркери, които имат значителна корелация на индивидуална основа с чертата. В този втори модел използвахме комбинация от индивидуално най-добрите маркери, за да предвидим отговора, повече не беше прилаган избор. Разликите в прогнозите от двата модела илюстрират необходимостта от отчитане на корелациите между маркерите. Избрахме като статистика за доброта на прилягането количеството на обяснената вариация, коригирано за броя на регресорите (Р 2 прил M ontgomery and P eck 1982).


    7.E: Връзка и картографиране (упражнения) – Биология

    Полова връзка и рекомбинация (Практически 1)

    Експеримент за определяне на полова връзка или независим асортимент от три различни алела на Drosophila melanogaster и картата на съответната хромозома.

    За да научите за Drosophila melanogaster и някои от него&rsquos мутации. За изследване на полова връзка, рекомбинация и независим асортимент. Да предложи възможни генетични карти за изследваните черти, ако гените, съответстващи на чертите, са на една и съща хромозома и показват връзка[1].

    Въведение, теории и предистория:

    Дрозофила е била използвана като моделен организъм за изследвания в продължение на почти век, а днес няколко хиляди учени работят върху много различни аспекти на плодовата муха. Вече се знае толкова много за него, че е лесно да се борави с него, това е малко насекомо, с кратък жизнен цикъл от само две седмици, и е достъпно и лесно се поддържа в големи количества. Налични са мутантни мухи с дефекти в някой от няколко хиляди гена и целият геном наскоро е секвениран.

    Яйцето на дрозофилата е с дължина около половин милиметър. Отнема около един ден след оплождането, за да се развие ембрионът и да се излюпи в ларва, подобна на червей. Ларвата се храни и расте непрекъснато, линея един ден, два дни и четири дни след излюпването (първи, втори и трети етап). След два дни като ларва от трета възраст, тя линее още веднъж, за да образува неподвижна какавида. През следващите четири дни тялото е напълно ремоделирано, за да даде крилата форма на възрастни, която след това се излюпва от какавидата и е плодородна след още един ден. (времето е за 25°C при 18°, разработката отнема два пъти повече време.)

    Дрозофила има четири двойки хромозоми: полови хромозоми X/Y и автозоми 2, 3 и 4. Четвъртата хромозома е доста малка и рядко се чува.

    Важно е да се отбележи, че в по-голямата част от тези експерименти девствена женска муха се кръстосва с мъжка. Причината за това е, че женските плодови мухи съхраняват сперма и с времето оплождат яйцеклетките си с нея. Необходими са девствени мухи, за да се гарантира, че кръстосването се прави по подходящ начин с женските, използващи желаните сперматозоиди за оплождане на яйцата си. Женските дрозофили се считат за девствени осем до десет часа след като се излюпят от своята какавида, тъй като през това време не са възприемчиви към мъжко общуване и чифтосване. Девствеността на мъжките мухи е без значение. Женските мухи, които са девствени, са обозначени със символа .

    В този експеримент на всеки ученик беше даден запас от мухи-мутанти с неизвестни мутации. Целта на експеримента беше първо да се идентифицират мутациите и след това чрез правилно кръстосване на мухите и анализиране на резултатите от кръстосването да се установи дали чертите са свързани с пола, или автозомни, дали гените за тези черти са еднакви. или различни хромозоми и да се конструира възможна генетична карта на хромозомата, на която са разположени гените за чертите.

    Мутациите, присъстващи в запас номер четири, са следните:

    а) Мухите-мутанти са имали по-светли от нормалните цветове на тялото (жълт цвят на тялото).

    б) Мутантите имаха необичайни четина на гърба си, мутиралите четина бяха по-къси и изкривени.

    в) Мухите-мутанти имаха крила, на които липсваха нормалните напречни мостове или вени в тях.

    г) Мутантите са имали по-ярки от нормалните цветове на очите.

    Първите три от тези четири мутации бяха избрани за изследване. Причината за избора на първите три, а не на четвъртия е относителната лекота на разграничаване на мутантите от нормалните мухи от див тип с всяка от мутациите.

    По време на експеримента мухите са обозначени както следва

    a) Файловете с нормален цвят на тялото са обозначени като &ldquoc+&rdquo, а мутантите са обозначени като &ldquoc&rdquo.

    б) Файловете с нормална четина са обозначени като &ldquob+&rdquo, а мутантите са обозначени като &ldquob&rdquo.

    в) Файловете с нормални вени на крилата са обозначени като &ldquov+&rdquo, а мутантите са обозначени като &ldquov&rdquo.

    първата част на експеримента включва определяне (или изключване) на възможността за полова връзка на чертите. Правят се две кръстоски: а) девствена женска от нормален/див тип с мъжки мутант и б) девствена женска мутант с нормален мъж. Всички черти, които се предават изключително от майки на синове, се считат за свързани с пола. Причината за това е, че мъжките мухи получават единствената си Х-хромозома от майките си. Женското потомство ще има фенотип от див тип, тъй като те също са получили нормална Х-хромозома от бащите си, която отменя мутантния алел. Първите кръстове са обобщени по следния начин:

    Кръст #1=> Женски Мъжки кръст #2=> Женски Мъжки
    bvc/bvc b+v+c+/ b+v+c+ И b+v+c+/ b+v+c+ bvc/bvc

    В тази стъпка от експеримента се правят заключения относно полова връзка на чертите.

    Втората част от експеримента ще включва разглеждане на независим асортимент и рекомбинация. Принципът на Mendel&rsquos за независим асортимент гласи, че &ldquoseгрегацията на членовете на която и да е двойка алели е независима от сегрегацията на други двойки при образуването на репродуктивни клетки&rdquo (Hartl 101). Това означава, че гените, кодиращи по-светлия цвят на тялото, се отделят независимо и че неговият асортимент няма нищо общо с асортимента, да речем, ген за мутантни четина. Гените, които показват независим асортимент, са призовани да бъдат несвързани. Има обаче много гени, които са свързани помежду си и обикновено се проявяват заедно. Това се причинява от явление, наречено кръстосване, което представлява физическа размяна на части от хромозома, които съдържат хомоложни гени. Пресичането настъпва по време на профаза I на мейозата. Ако два гена, кодиращи две различни черти, са много близо един до друг в хромозомата, те обикновено се движат и обменят заедно (те са свързани заедно) и ще се показват заедно във фенотипа на индивида. Въз основа на честотата на това, което се случва, тоест въз основа на виждането на честотата на два гена, които се появяват заедно, може да се изгради карта на областта на хромозомата, която съдържа тези гени. Това се прави чрез табулиране на броя на мухите с различните възможности за рекомбинация на изследваните гени (виж таблица 1), изчисляване на процента от честотата на тези рекомбинации и преобразуване на тези проценти в картографски единици. Редът на тези гени може също да се определи чрез разглеждане на тези резултати и чрез разглеждане на най-ниската честота на рекомбинантите, които съставляват двойния кросоувър.

    Материали и методи:

    Материалите, използвани в този експеримент, включват: запас от мухи-мутанти (запас номер 4), запас от мухи от див тип, пластмасови флакони с тапи, храна за Drosophila (дехидратирана храна с хранителни оцветители, които стават сини при повторно хидратиране), инкубатори с постоянна температура при 22,1 градуса по Целзий. Използвани бяха също дисекционни микроскопи с оптични инструменти, осигуряващи източник на светлина, малки четки за рисуване и индексна карта за боравене с анестезираните мухи, тампони с въглероден диоксид и газ CO2 като анестезируващ агент.

    Всички флакони с мухи бяха ясно етикетирани с вида на кръстосаните мухи, инициалите на кого принадлежат и датата на кръста. Не са били държани флакони с мухи в инкубатора за повече от един месец. Ако след един месец мухите все още са били необходими, те се прехвърлят в нов флакон с храна и са правилно етикетирани.

    За да се получи значителен брой F2 мухи за сравнително кратък период от време, няколко кръстоса бяха поставени в различни флакони едновременно. Обикновено за всяко кръстосване са използвани три девствени женски и пет мъжки мухи (ако са налични повече девствени мухи, съотношението се увеличава).

    Процесът на изолиране на девствените мухи включваше изпразване на флакона, от който искаме да изолираме девствените, изчакване на нови мухи да се излюпят от какавидата и изследването им за техния пол. За да бъде експериментът точен, женските мухи, които са се излюпили повече от осем часа преди изследване с мъжки мухи, се считат за недевствени.

    Точно както беше важно да се изолират девствените женски за експериментите, беше важно да се гарантира, че родителите на кръстоските са отстранени преди десет дни след започването на кръстосването, за да се гарантира, че родителското поколение не се чифтосва с F1 генериране, замърсяващо резултатите.

    Резултати и изчисления:

    Резултатите от първото кръстосване (true breading[2] див тип с истински паниран мутант номер 4) показаха, че и четирите мутации на мутантния запас са свързани с пола. Това е така, защото при кръстосването, при което девствени женски мутанти бяха кръстосани с мъжки диви тип мухи, всички мъжки от поколението F1 имаха и четирите мутации и нито една от женските от поколението F1 нямаше нито една от мутациите. Това показва, че всички черти са били прехвърлени от майките само на синовете, което показва, че и четирите черти са свързани с пола и са разположени на Х-хромозомата. Както бе споменато по-горе, от четирите мутации, дървото от тях е избрано за изследване на степента на рекомбинация между гените.

    Резултатът от кръстосването на девствени женски диви мухи с мутантни мъжки е, че цялото потомство (мъжки и женски) са диви тип, това е така, защото Х-хромозомите на майките ще се проявят върху една Х-хромозома на бащите мутанти.

    За втората част на експеримента (второ кръстосване), F1 потомството на кръстоска между девствени женски мутанти и мъжки диви типове бяха кръстосани заедно, без да е необходимо да се изолират девствени женски. Това е така, защото цялото мъжко потомство от това кръстосване има всички мутации (бяха хомозиготни рецесивни за всички мутации) и това е, което трябваше да пресечем нашите F1 женски. Следното илюстрира резултатите от първото кръстосване:

    Родители Женски Мъжки => F1 потомство Женски Мъжки
    bvc/bvc b v+c+ И b v+c+ (всички женски див тип) bvc (всички мъжки мутанти)

    Резултатите от второто кръстосване са илюстрирани в следната таблица (таблица №1):


    Въз основа на таблицата можем да видим, че има ясно повече родителски типове (номера 1 и 2) от рекомбинантите, това се очаква, тъй като кръстосването на изследваните гени не се случва през цялото време и тъй като няма кръстосване на X -хромозома се среща в мъжката дрозофила. Можем също така да видим, че честотата на потомство с двойно кръстосване (номера 7 и 8) е най-ниска, тъй като вероятността за възникване на двойно кръстосване е по-малка от вероятността за единично бруто (номера 3-6) просто защото два акта трябва да се извърши кръстосване и обмен на физически части от хромозомата. Въз основа на резултатите от таблица 1 можем също да разберем реда, в който се намират гените. Това се прави, като се разгледа вида потомство с най-малко членове. Тази категория би съдържала потомството с двойните кръстосвания, което означава, че измежду трите черти, които избрахме (b, v и c), две от тях трябваше да се движат заедно, а третият, който се движи сам, е единият ген, който е в средата. Правилният ред на гените е илюстриран в таблицата като bvc.

    Друго наблюдение, което можем да направим от таблицата, е по отношение на връзката или дали два отделни гена са свързани заедно и до каква степен. Можем да видим, че генът, кодиращ цвета на тялото (c) и този, кодиращ вените на крилото (v) са по-свързани от гените, кодиращи цвета на тялото и тези, кодиращи четина (b). Това е така, защото има повече потомство, което има мутирал цвят на тялото и вените на крилото, отколкото потомство, което има както мутации за цвета на тялото, така и за четина заедно. Това би означавало, че гените v и c са по-близо един до друг от v и b или b и c.

    Следващата стъпка в експеримента е да се изчислят разстоянията между тези гени и да се предложат възможни карти на хромозомната област, съдържаща тези три гена. За да направим това, трябва да направим следните изчисления:

    * Честота на рекомбинация/кросоувър между мутацията на четината и напрасната мутация: 32,5%+3,5%=36%, това означава, че разстоянието между тези два гена в хромозомата е 36 картографски единици или сентиморгани. (Това е така, защото категорията мухи, която е имала 32,5 процента от мухите, и тази, която е имала 3,5 процента от мухите, и двете са имали рекомбинация между тези два гена (b и v)).
    * Честота на рекомбинация/кросоувър между мутацията на четина и мутацията на цвета на тялото: 32,5%+6%=38,5%, това означава, че разстоянието между тези два гена в хромозомата е 38,5 картографски единици или сентиморгани.
    * Честота на рекомбинация/кросоувър между мутацията на цвета на тялото и мутацията на вените: 6%+3,5%=9,5%, това означава, че разстоянието между тези два гена в хромозомата е 9,5 картографски единици или сентиморгани.

    Въз основа на тези наблюдения и изчисления можем да предложим две възможни карти на генетични връзки на участъка от Х-хромозомата, съдържащ трите гена, както следва:

    Друг феномен, който можем да видим от данните в таблицата, е свързан с факта, че броят на двойните кросоувъри, които виждаме, е по-малък от броя, който очаквахме да видим. Очакваме да видим 38,5% X9,5%=3,65% от потомството да е преминало през двойни кросоувъри. Но действителният процент на мухите, които са преминали през двойни кросоувъри за тези гени, е 3,5%. Причината за този дефицит е явление, наречено хромозомна интерференция &ldquoin, при което кръстосването в един регион на хромозомата намалява вероятността за втори кросоувър в близък регион&rdquo (Hartle 194). От тази информация можем да изчислим коефициента на съвпадение, който е наблюдаваният брой двойно рекомбинантни хромозоми, разделен на очакваните числа: 3.5/3.65=.958 и от тази интерференция се изчислява: i=1-.958=.042.

    Преди всичко е важно да се отбележи фактът, че на предложените карти разстоянието между b и c гените не достига 38,5, както беше изчислено. Това може да се обясни, като се отбележи възможността някаква експериментална грешка да е причинила неточност в кръстосването, обработката или броенето на мухите и че разстоянието между c-v и v-b гените всъщност е по-голямо от изчисленото. Друга възможност е един или два от тези гени да се намират близо до центромерната или теломерната област на хромозомата и това засяга свързването на гените. Всяка грешка в резултатите може да се дължи на един от няколко фактора. На първо място в лабораторията имаше много свободно летящи плодови мухи, които по погрешка бяха пуснати в лабораторията от други студенти и тези свободно летящи плодови мухи вероятно биха могли да влязат във флаконите, съдържащи кръстчетата, и да ги замърсят (въпреки че бяха положени максимални усилия направени така, че всички флакони да са запушени през цялото време, когато не са били използвани). Друга възможност е, че докато се разделят мухите въз основа на техните мутации, е възможно няколко мухи по време на няколкото сесии на броене да се заплетат в четката и да бъдат прехвърлени в грешен квадрант на CO2 подложката и да причинят грешки в преброяването.

    Друг значителен източник на грешка може да се отдаде на факта, че тъй като нямаше време да се преброят мухите F2, докато се излюпят, повечето от F2s бяха прехвърлени в празен флакон, окончателно анестезиран и поставен във фризер, за да бъдат преброени по-късно. Замразяването имаше два забележими ефекта върху мухите: единият беше, че тъй като те бяха дехидратирани във фризера, някои от цветовете на тялото им станаха по-тъмни от обикновено и мухите с по-светъл цвят на тялото може да са идентифицирани като с див тип цвят на тялото, за да се реши този проблем , всяка муха, за която е имало съмнения относно цвета на тялото й или която е имала някакъв друг проблем, който е причинил несигурност по отношение на идентифицирането на нейните характеристики, е била изхвърлена и не се брои. Друг ефект, който имаше замразяването на мухите, беше, че някои от мухите се залепиха заедно и когато беше направен опит да ги разделят, сега по-крехките крила (поради замръзване) се счупиха, което направи тези мухи невъзможни за идентифициране по отношение на техните алели на вените на крилата отново такива мухи бяха предимно изключени от преброяването.

    Друг възможен източник на грешка може да бъде, че въпреки че са положени усилия да се премахнат всички F2 веднага щом се излюпят, за да се предотврати образуването на F3 мухи, е възможно поради затворени лаборатории по празници или други причини, малко F3 са били се образуват и някои от тези мухи са повлияли на числата, посочени в таблица 1.

    Целта на този експеримент беше да научи за Drosophila melanogaster и някои от нейните мутации, да проучи полова връзка, рекомбинация и независим асортимент. Да се ​​види дали изследваните черти показват полова връзка или независим асортимент и да се предложат възможни генетични карти за изследваните черти, ако гените, съответстващи на чертите, са в една и съща хромозома.

    Това беше направено чрез правене на два комплекта кръстове. Първите набори от кръстоски бяха реципрочни кръстоски между изцяло мутантните мухи и всички мухи от див тип, за да се получат мухи от поколение F1. В този момент бяха идентифицирани всякакви черти, свързани с пола (и четирите черти в мутантния запас номер 4, който беше разследван в този експеримент, бяха свързани с пола.)

    Второто кръстосване беше направено между женските от F1 поколение и мутантните мъжки (които също бяха F1­s поради полова връзка), за да се получат F2 мухи. F2 мухите бяха преброени и категоризирани във възможните осем категории фенотипове (три черти бяха изследвани: 2^3=8) и въз основа на броя на мухите във всяка категория и изчисляване на разстоянията между гените, съответстващи на всяка черта , беше предложена генетична карта, отнасяща се до чертите.

    Библиография

    Хартл, Даниел Л., Елизабет У. Джоунс. Генетичен анализ на гени и геноми, пето издание. Издателства Джоунс и Бартлет, 2000 г.

    [1] Когато гените са много близо един до друг на една и съща хромозома и се предават заедно на потомството през повечето време или през цялото време, се казва, че тези гени показват връзка.

    [2] Истинското размножаване означава, че мухите са били хомозиготни за алелите и така че цялото потомство от тези мухи, кръстосани една с друга, ще има точно същите алели като техните родители.


    РЕЗУЛТАТИ

    Предсказване на цитологичната позиция на генетично картирани маркери: Честотата на RNs във всеки 0,2-μm интервал за всеки от 10-те SCs pachytene от царевица се преобразува в стойност на сантиморган и след това се сумира по дължината на всеки SC, за да се получи кумулативна сентиморганна карта, базирана на RNs (RN-cM карта) за всеки двувалентен (Фигура 1, SCs 1–10). Тези карти се основават на позициите на 4267 RNs от 2080 индивидуално идентифицирани SCs (A nderson et al. 2003 г.). Въпреки че всеки бивалент има уникален модел на RNs (и съответно уникална карта на сентиморган), всичките 10 SCs показват едни и същи общи тенденции с високи нива на пресичане дистално на всяко рамо и намалено пресичане проксимално (близо до центромерите). Броят на сентиморганите на интервал от 0,2 μm обикновено е 0 близо до центромерите на всички SCs, докато максималната стойност на сантиморган за един дистален интервал варира от 2,56 cM за SC9 до 4,85 cM за SC4.

    След като се определи центиморганната стойност на всеки интервал от 0,2 μm, е възможно да се свърже специфичен генетично картографиран маркер с конкретна позиция на хромозома. Определени маркери (наречени основни маркери) бяха избрани от D avis et al. (1999), за да позволят различни карти на връзките от царевица и други треви да бъдат свързани една с друга. Ядрените бин маркери са разделени с ∼20 cM на всяка хромозома. Поради тяхната полезност и повече или по-малко равномерно генетично разстояние, ние избрахме да картографираме местоположението на тези маркери върху SCs. Налични са редица различни карти на свързване за царевица, но ние използвахме картата на свързване UMC98 тук, защото тази карта е завършена, има много маркери, които са споделени с други карти на връзките, и включва генетичните местоположения на центромерите (http://www. maizegdb.org D avis et al. 1999 г.). За всеки бивалент картата на връзката UMC98 е по-дълга, т.е., повече общи картни единици, отколкото кумулативната карта на сентиморган RN (D avis et al. 1999 Андерсън et al. 2003), така че стойността на сантиморгана на всеки маркер на ядрото е коригирана пропорционално на база ръка по ръка, за да се побере върху съответната RN карта. Коригираната стойност на центиморган на всеки маркер на ядрото се поставя върху картата на RN-cM, за да се предскаже физическото местоположение на всеки маркер върху съответната пахитенова хромозома (Фигура 1 SCs 1–10).

    — Кумулативни карти на сентиморган, получени от RNs, показващи разпределението на преминаването по дължината (на интервали от 0,2 μm на х-ос) за всяка бивалентна царевица. Общата дължина на картата въз основа на RN е дадена за всеки SC. Всеки SC е илюстриран точно над долния х-ос с късото рамо наляво и центромерата (C), обозначена с вертикална линия. На горната х-ос, всяко SC рамо е разделено на интервали от 10% дължина. Тези обозначения обикновено се използват за обозначаване на местоположението на точките на прекъсване на транслокацията. Предсказаното местоположение на всеки маркер на ядрото от картата UMC98 е маркирано с плътен кръг върху кумулативните сентиморганови криви, а прогнозираното местоположение на маркера върху хромозомата/SC е обозначено с падаща линия. Маркерите за основни контейнери са номерирани последователно от късото рамо до дългото рамо (вижте приложението ).

    Променливостта в скоростта на кръстосване по протежение на царевичните хромозоми се демонстрира от разликите в разстоянието на предвиденото местоположение на маркерите на ядрото. Маркерите са по-близо един до друг в дисталните региони, които имат високи нива на кръстосване, отколкото в проксималните региони с ниски нива на кръстосване. В някои случаи маркерите са разположени повече или по-малко равномерно в дисталните краища на ръцете (напр., 1S, 2L, 6L и 8L), докато в други случаи разстоянието между маркерите е по-променливо (напр., 3S, 3L и 4L). Вариациите на разстоянието за маркерите на ядрото на SCs 3 и 4 се дължат както на разликите в разстоянието между маркерите в UMC98 картите (с разстояния между маркерите от 5–12 cM, а не на типичните 20 cM), така и на разликите в рекомбинацията (RN) честота по протежение на SCs.

    Прогнозираните цитологични места на генетичните маркери са почти идентични с цитологичните позиции, определени от на място хибридизация: Идентификацията на хромозомата на Pachytene се основава на препарати от тиква, в които всеки бивалент може да бъде идентифициран по характерното си съотношение на рамото и относителната дължина в рамките на набора (M c Clintock et al. 1981). Същите тези знаци могат да се използват за точно идентифициране на хромозомите на царевичните пахитени в препаратите от тиква както за ISH, така и за SC спредове (S hen et al. 1987 S adder и W eber 2002 A nderson et al. 2003 K oumbaris и B ass 2003). По този начин характеристиките на структурата на хромозомата на пахитена, използвана за идентификация, не се променят с различни подготвителни процедури и местоположенията на маркерите могат да бъдат надеждно сравнени дали се използват RN карти върху SCs или ISH маркери върху пахитенови хромозоми.

    Тествахме предвидените позиции на маркери върху хромозома 9, използвайки седем различни последователности с единично копие, които са били независимо картографирани с помощта на ISH (S hen et al. 1987 S суматор et al. 2000 S adder и W eber 2002 K oumbaris and B ass 2003). Всяко от тези проучвания използва флуоресцентно откриване на маркери с изключение на S hen et al. (1987), който локализира wx1 локус с помощта на авторадиография. Независимо от това, ISH процедурата е по същество същата и авторадиографията дава резултати, които са сравними с флуоресценцията на място хибридизация (FISH). В допълнение, наблюдаваната ISH позиция на wx1 локус близо до центромера в късото рамо на хромозома 9 е в съответствие с анализите на връзката и сравнителния геном на тревата (R amakrishna et al. 2002 г.). Разликите между предвиденото и наблюдаваното хромозомно местоположение на последователностите варират от 0,02 μm (wx1) до 0,84 μm (csu54b Таблица 1 Фигура 2). Тези стойности представляват разлики от ∼0,1 и 3,3% съответно от общата дължина на SC9. Когато наблюдаваните и прогнозирани местоположения на седемте маркера се начертаят (Фигура 3), регресионното уравнение (г = 1.01х - 0.04, r 2 = 0,996) показва виртуално съответствие 1:1. Подобни графики, използващи картата на IBM2 съседи на рамка 9 (http://www.maizegdb.org L ee et al. 2002) също даде отлично съответствие между наблюдаваните и прогнозираните маркерни местоположения (г = 0.98х + 0.62, r 2 = 0,996). За сравнение, съответствието между наблюдаваните ISH позиции на маркерите с прогнозираните позиции просто въз основа на техните относителни (%) позиции в картата на връзката UMC98 не е толкова добро (r 2 = 0,90) и редица точки са ясно извън линията на регресия (Фигура 3). Изглежда, че RN-cM картата помага за фина настройка на предвиденото местоположение на маркерите, тъй като коригира разликите в скоростта на рекомбинация по дължината на хромозома 9.

    Прогнозираните генетични позиции на центромерите съответстват добре на други оценки на генетичната позиция на центромерите: Възможно е да има значителни разлики в местоположенията на центромерите, оценени чрез генетични карти, и тези, наблюдавани върху SCs (където центромерите са директно видими). За да тестваме това, сравнихме генетичните центромерни позиции от картите UMC98 с тези, показани на нашите RN-cM карти (Таблица 2). Кореспонденцията беше добра (r 2 = 0,84) с най-голямата разлика, отбелязана за хромозома 6, която носи ядрено-организиращата област на късото рамо. С изключение на хромозома 6, разликите в позицията на центромерите вероятно не са достатъчно големи, за да имат голям ефект върху прогнозираната цитологична позиция на маркерите.


    Принадлежности

    Катедра по медицинска генетика, Университет в Хелзинки и Национален институт за обществено здраве, Финландия

    Лийна Пелтонен, Арно Палоти и Кенет Ланг

    Катедра по човешка генетика, Калифорнийския университет в Медицинското училище в Лос Анджелис, Калифорния, 90095, САЩ

    Катедра по патология и лабораторна медицина, Калифорнийския университет в Медицинското училище в Лос Анджелис, Калифорния, 90095, САЩ

    Катедра по биоматематика, Калифорнийския университет в Медицинското училище в Лос Анджелис, Калифорния, 90095, САЩ


    Гледай видеото: Punnett square fun. Biomolecules. MCAT. Khan Academy (Февруари 2023).