三、链孢霉的连锁 
     
    一对基因可直接进行着丝粒作图，但在一对染色体上有两对基因时，产生的后代就非常复杂，必须细致分析，把着丝粒也考虑为一个基因单位。那么，在分析两对或两对以上杂合基因的遗传方式时，计算任两对基因之间的交换率时，其他基因或着丝粒暂不考虑；若计算某基因与着丝粒之间的交换率时，也是其他基因都不考虑。
    具体基因作图时应注意：计算某基因与着丝粒间的交换率时，必须遵照公式7-1；而计算任两对基因间的交换率时，仍可按公式5-1计算。
    例：链孢霉中，有组杂交：nic × ad，即一个品系为nic（烟酸，nictinic acid）缺陷型，另一个品系为ad（腺嘌呤，adenine）缺陷型。已知任何一对杂合基因在形成后代时可产生6种子囊，其中2种未交换型，4种交换型。现在涉及到2 对基因杂交，理应产生6×6 =36种子囊型。经检查，这36种子囊型如果不考虑染色单体所处的顺序，只考虑交换的结果，可归纳为7大类子囊型（表7-1），至于它们形成的途径见图7-3。如第四类就包括了8种子囊型（表7-2），其他子囊型依此类推，每种子囊型的子囊数均列于表中。求：这两个基因（nic-ad）是否连锁？若它们连锁，与着丝粒有什么关系？绘出它们的连锁图。
     
    表 7-1   nic × ad 杂交得到的7种不同的子囊型和相应的子囊数
    

注：M₁ 、M₂  - 第一次分裂分离和第二次分裂分离
        PD - 亲二型(parental ditype)，只有两种基因型的子囊孢子，与亲代都相同
    NPD - 非亲二型(non parental ditype)，子囊内有两种基因型，都与亲代不同，均是重组型
    T - 四型(tetratype)，子囊内有4种基因型，两种与亲代相同，两种与亲代不同
     
    表7-2  第4种子囊型的分析
    

 
    解：对每一对基因来讲，有第一次分裂分离（M₁）的，也有第二次分裂分离（M₂）的，由M₁就可计算出某一基因与着丝粒间的图距，而根据子囊内子囊孢子（或染色单体）的基因型可计算任两对基因间的关系或图距。
        根据公式7-1，得
    R(c-nic) =
    R(c-ad) =
    根据公式5-1，得
    R(nic-ad) =
    由此可绘制两基因与着丝粒的连锁图如下：
    
    ︱←—— 5.05   —→ nic ←———  5.20   —→ad
    —·——————————|————————————|—
    ︱←——————   10.25 = 9.30 ？     ———→|
    
    从图中看来，基因ad距着丝粒为10.25 m.u，但实际计算所得的nic 与着丝粒间的交换率为9.3%，即图距为9.3m.u，二者之间的差距主要是由于在着丝粒与ad 间发生了双交换和三交换等（见图7-1），那么，必须求校正值。
    关于校正值的计算可见表7-3。 实际计算如下：
     
    经过对比，可知基因 ad与着丝粒间的实际距离 = 9.30 0.95 =10.25m.u。至此，这两基因在染色体上的连锁图绘制完毕。
    表 7-3  链孢霉两个基因校正值的计算
    

通过对链孢霉的遗传学分析，已知它有大量的突变型，从而可利用这些突变型之间的杂交后代计算任两对基因间的重组率。若重组率约为50%，表明这两对基因位于非同源染色体上；若重组率小于50%（如在30%以下），则表明两对基因是连锁遗传的。然后根据着丝粒作图原理绘制连锁图和测定连锁群。
    现已知链孢霉的单倍染色体数是7，连锁群数也是7。
    
    四、基因转换
    
    基因转换（gene conversion）又称为基因转变，它是指在减数分裂过程中由于基因重组或交换，导致在交换点附近的基因转变为等位基因的现象。
    1．基因转换的现象
    链孢霉的8个子囊孢子中，每一对孢子都是一个四分子再经一次有丝分裂后生成的两个细胞。一般说来，它们的基因型是完全相同的，在子囊内正常的分离方式是4:4。但后来发现很少的子囊内有异常的分离比例：如5:3，3:5，6:2，3:1，3:1:1:3等（图7-4）。
    基因转换现象比较少见，只有在子囊菌等生物中观察到单个子囊中的四分子，才可发现基因转换现象，所以子囊菌是研究基因转换的最佳材料。除在链孢霉中发现有基因转换现象外，O1ive等人研究了粪生粪壳菌Sordavia fimicola的分离中也发现了这种现象。当用野生型黑色子囊孢子和突变型灰色子囊孢子杂交（g ×g^－）后，曾观察了200000个子囊，其中绝大多数属于正常的4:4分离类型，但也有极少数类型属于不规则分离，呈5:3分离的120个，占0.06%；6:2分离的100个，占0.05%；不规则4:4分离的（3:1:1:3）16个，占0.008%。
    从图7-2中看出，6:2分离的子囊型是由于减数分裂的4个产物中，有一个产物发生了基因转换（g→ 或 →g），所以是染色单体转换（chrornatid conversion）；而在5:3 或 3:1:1:3 分离的子囊中，减数分裂的4个产物有一个的一半发生了基因转换，使有丝分裂后的子细胞表型改变，所以是半染色单体转换（half chromatid conversion），由于这类转换发生在减数分裂后的有丝分裂过程中，故又称减数分裂后分离（post meiotic segregation）。
    2．基因转换的特点
    （1）基因转换的频率很低，通常为1/10000左右。
    （2）一个基因发生基因转换时常伴随它两旁的基因交生重组，可认为基因转换是某种形式的染色体交换的结果。
    （3）发生基因转换的一个基因内的转换频率发生极性现象。即同一基因内部的各个突变位点的转换频率常从基因的一端向另一端递减，呈现这种极性现象的小区称为极化子。
    （4）基因转换一般只涉及单个基因，可是一个基因内部的不同突变位点可以分别或同时发生基因转换，即一个基因内的不同突变子可同时发生基因转换，这种现象称为共转换（coconversion），共转换可以发生在相距1000个碱基对甚至更远的突变位点之间。
    3．基因转换的分子基础
    为了解释基因转换的现象，Holiday曾于1964年提出过模型，Whitehouse等人也提出了杂种DNA模型（hybrid DNA model）。后者在解释基因转换方面更能说明问题，所以下面主要介绍Whitehouse的杂种DNA模型（图7-5）。
    （1）不规则碱基对（杂合双链DNA）的形成：减数分裂的晚偶线期或早粗线期，随着同源染色体的配对，4条染色单体都靠在一起。这时核酸内切酶识别两条非姊妹DNA分子单链（链2和链3）上的相应断裂点，在此点上切断磷酸二酯键，断链从断点处脱开，放松螺旋。随后，在连接酶的作用下，断裂点可能交替地联结，形成两条杂种DNA分子，在此分子中，含有不对称或不规则的碱基对A-G 和C-T。
    （2）临近基因的断裂和愈合结果：杂种DNA分手链间在交换点上出现断裂和愈合时有两种可能：一种是断裂愈合发生在同样的两条链（链2和链3），结果使邻近的标记基因仍呈2:2分离。另一种可能是断裂和愈合涉及4条链，即又涉及链1和链4，结果使邻近的标记基因呈1:1:1:1分离，出现了交换型的染色单体。不论邻近基因呈哪种方式分离，两DNA分子（染色单体）都有异型双链区段（图7-6）。
    （3）不规则碱基对的修复：杂种DNA分子是不稳定的，不配对的碱基或核苷酸使DNA分子造成歪斜。此时核酸外切酶（exonuclease）迅速识别这一区段，将不配对的区段切除，留下单链缺口。然后在DNA聚合酶的作用下，合成具有互补碱基的区段，填补缺口。再由连接酶把新合成的短链联结成完整的DNA分子。
    但是在修复的过程中，切除不配对区段有两种可能（图7-7）：
    ① 可能切去了突变型的区段，按野生型的单链进行了互补，结果修复成野生型，若在突变型DNA分子上，就发生了基因转换现象。
    ② 可能切去了野生型区段，按突变型的单链进行了互补，产生了突变型表型的DNA分子或基因。
    （4）各种异常分离比出现的机理
    ① 不规则碱基对（杂合双链）若均按原来链的方式进行校正，仍出现正常2: 2分离。
    ② 若一条原突变型单链校正为野生型单链，或一条原野生型单链校正为突变型单链，都会出现染色单体转换，子代表型呈6 : 2或3 : 1的分离。
    ③ 若两条杂合双链都不校正，这种杂种DNA分子在下一次复制时，均按自身的碱基排列进行复制，将产生两条不同的子染色单体，结果一个孢子对的两个孢子具有不同的基因型（在正常的情况下，两个孢子的基因型应相同），子囊的表型呈3 : 1 : 1 :3分离。
    ④ 如果两条杂种DNA分子的一条按原样校正，另一条不校正，任其复制，也出现半染色单体转换，子代表型呈现5 : 3或3 : 5的分离（图7-8）。