五、基因重组作图
1． 细菌交换的过程
细菌接合后可形成部分二倍体，遗传物质的交换或重组就是在部分二倍体中进行的。对于这样的个体，若发生单交换或奇数次交换，只能产生无活性的部分二倍体线性染色体，这样的DNA分子不能复制，细胞往往死亡。若发生双交换或其他偶数交换，就能产生有活性的重组子（recombinant），伴随一个稳定遗传的重组子外，还产生一个线性的染色体片段，该片段随后丢失。所以细菌的交换与典型的减数分裂不同，不出现相反的重组子（图7-19）。
在真核生物中，杂合体AB/ab交换的结果会出现AB、ab、Ab、aB 4种配子或染色单体。但在细菌中，若Hfr菌株带有A和B基因，F－ 菌株带有a和b基因，二者接合后，由于双隐性基因型在双交换时置换到线状片段中，随后丢失，所以只能出现AB、Ab和aB 3种基因型的后代，不可能出现ab的基因型菌株。
若涉及的基因很多，也必须是有偶数的交换才能保留下基因型；否则，片段都被丢掉。因而，在细菌中就可能会出现四交换、六交换、八交换等等。
2．重组作图
中断杂交作图是根据基因转移的先后次序，以时间（常以分钟）为图距单位来测定基因的连锁关系。可是如果两基因紧密连锁，在中断杂交中转移的时间接近2分钟时，用这种方法测得的图距就不十分可靠，在此情况下，就要采用重组作图法。
所谓基因重组作图（mapping of gene recombination）是利用Hfr菌与F－ 菌株杂交后，在部分二倍体中，若两个基因相距越近，在重组体中同时出现的机会越多，两基因相距越远，在重组体中同时出现的机会越少。那么就可根据重组体中某一性状单独出现的频率作为两基因间的交换率或图距，进行基因定位，绘制连锁图。
重组率计算公式为：
细菌中两基因间的交换率 =
= （公式7-2）
例：在Hfr lac ade ×F－ lac－ade－的杂交组合中，如果重组体是F－lac ade 。说明 lac-ade之间未发生过交换，属于未交换型；如果重组体是F－lac ade－ 或F－lac－ade ，则说明在lac-ade之间发生了交换，属交换型（图7-20）。
统计各种后代的菌落数分别是：lac ade 35个；lac ade－10个；lac－ade 5个，总计50个菌落。求：这两个基因间的交换率多少？图距多少？
解：依据公式7-2，得
基因lac-ade间的交换率 =
=
lac-ade间相距30m.u。
如果参与杂交的基因有3个或3个以上，仍能计算出它们的重组率或交换率，计算时仍要利用公式7-2。当然在计算任两个基因时，其他基因暂不考虑。
例：假设有一组杂交：Hfr ABC × F－ abc → 经检测后代的基因型和菌落数分别是：
ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC 总计
800 30 80 40 10 40 40 1040
求：
（1）这3基因间的重组率各为多少？
（2）绘出3基因的连锁图。
解：（1）依公式，得
R(a-b) =
R(b-c) =
R(a-c) =
（2）这3基因间的连锁图为：
b 17 a 12 c
—|——————————————|————————|—
| ←———— 19 （10） ———→ |
经过这样连续多次计算绘图，就可将细菌的环状连锁图全部绘制出来，图7-21是E.coli的环状遗传学图。
六、F′因子和性导作图
1．F因子的转导——性导
1959年Aderberg在E.coli中发现一种新的F因子。正常的Hfr菌株杂交时，大约在接合2小时以后，才能把F因子转移到受体细胞中去，使F－转成 F 。但是有一个Hfr菌株的致育基因转移频率几乎跟F 一样高，而且又能转移细菌的部分基因。由此看来这种新的F 因子已从稳定的Hfr状态转变为细胞质中的F状态。可是它仍能在同一地点再整合到细菌染色体上去，恢复到Hfr状态。Aderberg称这种带有部分细菌染色体片段的F因子为F′ （F-prime）因子。那么借助于F′ 因子将供体基因传递受体的过程称为性导（sex-duction）。
2．F′ 因子的形成过程
当F因子从细菌染色体上脱离时，交换不是按原嵌入位置进行，而是发生在非正常配对区内，致使脱离的F因子丢失掉自己的某一区段，而在其环状DNA结构内带有细菌的染色体片段（图7-22）。
如在Hfr 2菌株内，乳糖发酵基因 lac 位于染色体末端，紧靠F因子上的致育基因，理论上，基因lac 应该最后转移。在Hfr lac str s×F－1ac－str r 杂交时，正常情况下，在含有链霉素和乳糖的伊红美蓝培养基上，两小时不会出现能发酵乳糖的紫红色菌落。但在有F′ 因子存在时，仅在接合30分钟时就出现了紫红色菌落。这说明这些细菌不但带有lac 基因，而且还含有F因子。
当含有F′ 因子的细胞（F′ 细胞）与F－杂交时，F′ 因子就可能转移到F－细菌中去，由于F′ 因子携带受体细菌染色体上的片段，故受体菌就是部分二倍体，它的基因型可写成： F－lac－ / F′lac 。因这种细胞的表型是lac ，所以基因lac 对lac－是显性。
- F′因子的用途
（1）F′因子能自主复制，可在细菌细胞中延续下去，从而可保留F因子。
（2）可进行不同突变型之间互补测验，以确定这两个突变型是属于同一个基因或是两个基因。
（3）观察由性导形成杂合二倍体中等位基因之间显隐性关系。
（4）利用不同的F′因子的性导可以测定不同基因在一起性导的频率来进行基因作图。
（5）F′因子所带的供体细菌染色体同受体细菌染色体之间的同源重组，如果发生了单交换，就导致F′因子整合形成Hfr品系，同时F′因子上所携带的基因发生重组；如果发生双交换，则形成F′品系，只是F′因子的细菌基因和受体染色体上的等位基因之间发生交换。
