2.自交法
上述测交法用于异花授粉作物时较易进行,但对于自花授粉植物如小麦、水稻等来说就比较困难,原因就是测交法需进行两次杂交,比较麻烦,所以常用自交法求交换率。但自交法又因亲本的基因组合方式不同而有不同的计算方法。
(l)相引组(coup1ing series)
在杂交的双亲中,一个亲本具有两种显性性状,另一亲本具有对应的两种隐性性状,这种杂交组合方式称为相引组,又称偶相组合。
Bateson(1906)用香豌豆做实验。香豌豆的花色有紫色和红色之分,花粉粒的形状有长形和圆形之分。当用纯合的紫花长花粉粒品种(PPLL)与红花圆花粉粒品种(pp11)杂交后,F1 全为紫花长花粉粒,F2 出现了4 种表型,其中两种亲型较多,两种重组型较少(图 5-6)。
P 紫花、长花粉粒 PPLL × 红花、圆花粉粒 ppll
↓
F1 紫花、长花粉粒 PpLl
↓
F2 紫、长 紫、圆 红、长 红、圆 总数
基因型 P_L_ P_ll ppL_ ppll
实际个体数 4831 390 393 1338 6952
所占频率 0.69 0.06 0.06 0.19 1.0
图5-6 香豌豆相引组的两对性状的连锁遗传
在自交的F2中,紫花长花粉粒含4种基因型(PPLL、PPLl、PpLL、PpLl),构成它们的配子,既有亲型的(PL、p1),又有重组型的(Pl、pL),无法把它们分开;而紫花圆花粉粒和红花长花粉粒各有两种基因型,构成它们的配子也是两类;只有红花长花粉粒的基因型(pp11)单纯,仅由亲型配子(pl)构成。那么,若能计算出pl配子的百分率,亲型配子(PL、p1)总频率就可求出,而交换率就等于总数减去亲型配子的频率。
现假设隐性纯合体(pp11)的频率为X,形成它们的配子(pl)的频率为q,
则 X = q2 或 q =
当已知隐性纯合体所占频率时,可求出q值,而亲型配子(PL、p1)的总频率应为2q,所以交换型配子(pL、Pl)总频率=1– 2q。归纳为:
交换率(引) (X为隐性纯合体所占频率) (公式5-2)
以图5-6中的数据进行计算:
R(p-1)=1–2 = 1 – 2 = 0.128 = 12.8%
即:控制香豌豆花色和花粉粒形状的两对基因间(p-l)相距12.8 m.u。
(2)相斥组(repulsion series)
在用于杂交的双亲中,一个亲本具有一种显性性状和另一种隐性性状,另一个亲本具有对应的隐性性状和显性性状,这种杂交组合方式称为相斥组或单相组合。
香豌豆中,用紫花圆花粉粒与红花长花粉粒亲本杂交后,F1 全为紫花长花粉粒,F2 有4种表型(图5-7),其中红花圆花粉粒个体(pp11)是由交换型配子(p1)构成的。所以只要求出此类的频率再乘以2,即可得到交换率。这样,在相斥组中交换率计算公式是:
(X为隐性纯合体所占频率) (公式5-3)
P 紫花、圆花粉粒 PPll × 红花、长花粉粒 ppLL
↓
F1 紫花、长花粉粒 PpLl
↓
F2 紫、长 紫、圆 红、长 红、圆 总数
基因型 P_L_ P_ll ppL_ ppll
实际个体数 226 95 97 1 419
所占频率 0.5394 0.2267 0.2315 0.0024 1.0
图5-6 香豌豆相斥组的两对性状的连锁遗传
以图5-7 所得结果计算,基因P和L间的交换率为
交换率(斥)= 2 = 2 × = 0.098= 9.8%
从以上2例看出,两次计算所得的P-L间的交换率稍有差异,这属于实验误差。
二、影响交换率的因素
1.基因间连锁程度或基因间距离
两基因间相距越近,交换率越小;相距越远,交换率越大。交换率通常大于0小于50%,在完全连锁时,交换率为0。
2.内外环境的变化
许多环境因素影响交换率,如温度、水分、营养、射线、化学药品等。早在1917年就报道了温度对果蝇基因交换率的影响,发现在22℃中饲养的雌果蝇的交换率最低,温度低于22℃或高于22℃时交换率都显著提高。
3.性别
雄果蝇和雌家蚕不发生交换。据了解,凡是性别为性染色体上的基因所控制的生物,异配性别一般较少发生交换。
4.染色体结构和数目的变异
若某条染色体缺失了中间某区段,将使缺失两端的基因间的交换率明显降低;若某条染色体内发生了倒位,在倒位区段内的基因间交换后,但无交换型配子成活。