遺傳圖

遺傳圖

遺傳圖(genetic map),又稱為連鎖圖((linkage map),是指基因或DNA標志在染色體上的相對位置與遺傳距離,後者通常以基因或DNA片段在染色體交換過程中的分離頻率釐摩(cM)來表示,cM值越大,兩者之間距離越遠。一般可由遺傳重組測檢結果推算。遺傳圖是人類基因組計畫繪製的人類基因組四張圖之一。

  • 中文名稱
    遺傳圖
  • 外文名稱
    genetic map
  • 又稱 
    連鎖圖
  • 得到途徑
    一般可由遺傳重組測檢結果推算

簡介

遺傳圖是人類基因組計畫繪製的人類基因組四張圖的第一張圖,另外三張圖是物理圖序列圖轉錄圖

遺傳圖指通過遺傳學方法如遺傳重組等測得的參數來表示染色體上基因之間的位置而繪製的圖。遺傳圖為線性的、不分支的結構,而有些噬菌體和細菌或質粒,遺傳圖取環狀。圖上的距離單位以重組概率或百分率來表示。

經典遺傳圖一以減數分裂重組為基礎,此外,還可以由絲分裂重組和細菌和病毒的重組為依據繪製遺傳圖。遺傳圖的繪製依基因間重組和交換的數值而定,所決定的資料必須用最少三個連鎖基因座位之間所有交換和重組頻率,因為兩點不足以決定其獨特的線性排列。由于取樣大小的變異和影響交換過程本身的因素如溫度、營養、基因型、年齡等,或在交換後的影響因素,使交換而產生重組,才可製成標準遺傳圖。

直線連鎖圖上某一對基因座位之間的重組率與它們在染色體上的物理距離呈正相關。在遺傳圖上每個遺傳標記或說基因由一個幾何表示,基因間的距離為它們的重組幾率的函式。遺傳標記的定位的基礎是:①在標準實驗條件下任何兩個標記的重組頻率是恆定的。②由于基因間的交換,三個連鎖標記最大的重組值等于或小于兩個較小重組值的總和,隻有在緊密連鎖或完全正向染色體幹擾時才會出現最大重組值等于或小于兩個較小重組值的總和的情況。第三個標記位于其他兩個之間時顯示它有最大重組(交換)率。③復交換為最常發生的非加性,使至少有一交換同時發生于染色體相鄰地區,如a--b和b--c,在a-c區福交換可在兩相鄰標記基因間引起一重組,且同時可使兩個在外側的標記基因a和c引起一秦代的聯合。④交換頻率為正確遺傳圖的必需值,與重組值不同,它總是嚴格可加的兩相鄰區域的交換值如a--b和b--c之間和等于完全區a--c交換率。交換率可從復交換或說雙交換及幹擾作用校正後的重組率觀察中獲得。

發展歷程

遺傳圖是以在某個遺傳位點上具有多個等位基因的遺傳標記作為"路標",以遺傳學上的距離即兩個遺傳位點之間進行交換、重組的百分率cM作為"圖距",反映基因遺傳效應的基因組圖。建立人類遺傳圖的關鍵是要有足夠的高度多態的遺傳標記。但是,目前所知的具多態性的性狀不多,等位基因的數目有限,信息量不足。這樣,就限製了人類基因組的遺傳分析工作。所幸DNA重組技術的建立提供了新一代的遺傳標記。

第一代的DNA標記是RFLP(限製性片段長度多態性)分析。這些RFLP片斷可被某些限製性內切酶特異識別並切割。DNA序列的改變甚至是一個鹼基的改變,將會改變限製性內切酶酶切片段的長度變化,並可通過一種稱為凝膠電泳的方法來方便地顯示這種長度的"多態性"。RFLP在整個基因組中都存在,根據對RFLP片段的多態性分析,可對某些疾病進行診斷並將與疾病有關的基因進行定位。但RFLP提供的信息量有限,在檢測RFLP片段時需用到放射性同位素,不太安全。

第二代遺傳標記是被稱為簡短串聯重復片段的STR。在檢測RFLP的過程中,人們發現有一種類型是由于DNA重復序列造成的。這些DNA重復序列在人類基因組中有很多拷貝,它們可以頭對頭或頭對尾地串聯成一簇,分布于基因組的各個位點。在某一位點上,不同數量的重復序列(VNTR)也可以提供不同的長度片斷。有的VNTR重復單位長度為6-12個鹼基,稱為小衛星;有的VNTR重復單位為2-6個鹼基,稱為微衛星或簡短串聯重復(STR)。STR具有高度多態性,同一遺傳位點數目變化很大,在群體中也可形成多達幾十種的等位基因,這是其他遺傳標記所不能比擬的;此外,還可以利用PCR的DNA體外擴增技術,

實現操作機器自動化。至1996年初,所建立的遺傳圖已含有6000多個以STR為主體的遺傳標記,平均解析度即兩個遺傳標記間的平均距離為0.7分摩,這個距離大致對應于0.7Mb的物理距離。人類的遺傳圖一直落後于其他物種的遺傳圖,今天,人類終于也有了自己的一張較為詳盡的遺傳圖。想一想,有6000多個遺傳標記作為路標,把基因組分成6000多個區域,隻要以連鎖分析的方法,找到某一表現型的基因與其中一種遺傳標記鄰近(即緊密連鎖)的證據,就可以把這一基因圖定位于這一標記所界定的區域內。這樣,如果想確定與某種已知疾病有關的基因,即可根據決定疾病性狀的位點與選定的遺傳標記間的遺傳距離,來確定與疾病相關的基因在基因組中的位置。

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