问题 问答题

对噬菌体、大肠杆菌、链孢霉、玉米和人都能进行基因的连锁分析,但分析的方法有所不同,请结合材料的特征说明这些不同的分析方法,并总结出对各种生物进行连锁分析的基本前提,再根据这一前提来判断能否对植物的叶绿体基因组和动物的线粒体基因组进行连锁分析。

答案

参考答案:

解析:1.对噬菌体进行基因连锁分析,主要采用重组分析法。噬菌体遗传性状分为两类:一类是形成的噬菌斑形态;另一类是宿主范围(host range)。前者指噬菌斑的大小、边缘清楚或模糊;后者指噬菌体能感染和裂解的菌株不同。
最广泛研究的噬菌斑突变体是T噬菌体r突变体(r代表rapid lysis,速溶性)。一个正常的T噬菌体产生的噬菌斑,称为r+,小而边缘模糊;而r突变体则产生约大两倍的边缘的噬菌斑。
有些噬菌体的突变体能克服抗噬菌体菌株的抗性,称为宿主范围突变体。如大肠杆菌B株是T2的宿主,有时它对T2产生抗性,这个菌株称为大肠杆菌B/2株。一种发生在T2上的h突变体,能利用B株及B/2株;h+则是未突变的噬菌体,只能利用B株。
由于h和h+均能感染B株,用T2的两个亲本hr+和h+r同时感染B株,称为双重感染(double infection),在其子代中可以得到hr和h+r+的重组体。为了测定在这个杂交中所得子代噬菌体的基因型,把释放出来的子代噬菌体接种在同时长有B及B/2株的培养基上,记录噬菌斑的形态。未重组的亲本类型是h+r(半透明、大)和hr+(透明、小)。重组类型是hr(透明、大)和h+r+(半透明、小)。重组值可用下式计算:
重组值=重组噬菌斑数/总噬菌斑数×100%=(h+r++hr)/(h+r+hr++h+r++hr)×100%
这个重组值去掉%,就可以作为图距。
不同速溶菌的突变型在表现型上不同,可分别写成ra、rb、rc等,用rxh×r+h获得的试验结果列于表1。
表1 用rxh+×r+h所得的四种噬菌斑数及算得的重组值(rx代表不同的r基因)


根据表1结果可以分别作出以下ra、rb、rc与h三个连锁图


由于有三个不同的r基因的基因座,故可根据上表的重组值列出以下4种可能的基因排列连锁图。


为了确定基因排列顺序,可先只考虑rb、rc及h来确定是rc-h-rb还是h-rc-rb。为此需作杂交,将重组值与rb-h间的距离比较,据之可知h应位于rb及rc之间,所以排列顺序应是rc-h-rb
至于ra在h的哪一边是靠近rb还是靠近rc因为T2噬菌体的连锁图是环状的,所以两种答案都是正确的。
2.对大肠杆菌进行基因连锁分析,主要采用细菌接合定位法。细菌进行基因转移有三种途径:转化(transformation)、转导(transduction)和接合(conjugation)。此三种方法均可用于基因定位。
接合是指两个单细胞通过彼此间的暂时连接,使其中一方接受另一方的遗传物质的现象。在细菌的接合中,供体细胞称雄性细胞,受体细胞称雌性细胞。这种“性别”差异是根据它们是否具有F因子而区分的。
F因子亦称可育因子。它在细菌中以两种状态存在,一是独立于染色体外的游离状态,此时的细胞称为F+细胞。F+细胞可通过接合将F因子转移到F-受体细胞。F因子亦可整合在细菌的染色体上,即以整合状态存在,此时它能将细菌的染色体高频地转移到F-受体细胞中,故称此细胞为高频重组(Hfr)细胞。
在接合中,有三种不同的方法可用作细菌染色体的基因定位:转移梯度定位、时间单位定位与计数重组体定位。
现以转移梯度定位为例加以说明:
表2 Hfr与F-细胞的特性


先将Hfr雄性细胞与F-雌性细胞在液体培养基中混合25分钟(所用Hfr及F-细胞特性见表2),然后将此混合液涂布于含有链霉素的合成培养基中。Hfr细胞因为有Strs,故不能在含链霉素的培养基中生长;F-细胞由于不能合成亮氨酸和丝氨酸,故不能在缺失亮氨酸和丝氨酸的合成培养基中生长。只有那些Thr+、Leu+(来自Hfr)与Strr(来自F-)的重组体,才能在Strr、Leu-、Thr-的培养基上生长。将上述重组体放在含有叠氮化钠、噬菌体T1侵染以及乳糖或半乳糖作为惟一糖源的合成培养基中生长,结果表明,在所有的Thr+、Leu+、Strr的阳性克隆中,90%是azis,70%是T1s,40%是Lac+,25%是Gal+。其百分比正好代表了连锁强度,据此可作出连锁图。


3.对链孢霉进行连锁分析的主要方法是四分体分析法。所谓四分体分析,就是分析单一减数分裂后所形成的四个单倍体产物。链孢霉能产生四分体,由于四分体是单倍体,不存在显隐性的问题,基因型可直接从表现型得知,因此非常适用于基因定位的工作。通过对四分体分析,我们不仅可以确定基因之间的距离,还可以得知基因与着丝点之间的距离。
(1)二连锁基因的定位。此法与二点测交的原理一样,但不需要测交实验,而只需分析四分体,即可推知重组值。重组值=重组子代数/总子代数×100%,根据同样的原理,可进行三基因的连锁分析。
(2)着丝粒作图。四分体分析的一个特殊用途便是测定基因与着丝粒的相对距离。一般情况下,同源染色体的着丝粒分离总是发生在第一次减数分裂时期。如果基因b离着丝粒非常近,则b将在第一次分裂时与其等位基因相分离,产生的四分体均是++bb的四分体。然而,如果基因b离着丝粒较远,由于基因b与着丝粒间会发生交换,第二次分裂的结果将产生+b+b的分离四分体。由于每次交换时,在配对的双价染色体中只有四条中的二条参加了交换,所以基因与着丝粒间的重组频率是分离四分体出现频率的1/2。
4.对玉米进行基因连锁分析的方法主要是两点测验和三点测验。两点测验就是首先通过一次杂交和一次用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁,然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。例如为了确定Aa、Bb和Cc三对基因在染色体上的相对位置,采用两点测验的具体方法是:通过一次杂交和一次测交求出Aa和Bb两对基因的重组率(交换值),根据重组率来确定它们是否连锁遗传;再通过一次杂交和一次测交,求出Bb和Cc两对基因的重组率,根据重组率来确定它们是否是连锁的;又通过同样方法和步骤来确定Aa和Cc两对基因是否连锁遗传的,倘若通过这3次试验,确认Aa和Bb是连锁遗传的,Bb和Cc也是连锁遗传的,就说明这3对基因都是连锁遗传的。于是可以根据3个重组率(交换值)的大小,进一步确定这3对基因在染色体上的位置。
三点测验是通过一次杂交和一次用隐性亲本测交,同时确定3对基因在染色体上的位置。采用三点测验可以达到两个目的:一是纠正两点测验的缺点,使估计的交换值更加准确;二是通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。利用三点测验来确定连锁的3个基因在染色体上的顺序时,首先要在F2中找出双交换类型(即个体数最少的),然后以亲本类型(即个体数量多的)为对照,在双交换中居中的基因就是3个连锁基因中的中间基因,它们的排列顺序就被确定下来。
5.虽然一般生物的连锁分析方法也可移用到人类,但人类的家庭人员少,世代长,又不能按计划进行婚配,所以人类基因定位难度较大。尽管是这样,但有时可得到合适的家系,利用家系分析法计算重组率。
例如一方亲体是双杂合体,而且连锁相(linkage phase)知道,或者是AB/ab(相偶,coupling,两显性基因在同一染色体上),或者是Ab/aB(相斥,repulsion,两显性基因分别位于一对同源染色体上),另一方亲体为双隐性,这样的婚配就相当于动植物的测交试验,所以也有可能确定连锁关系,并得出重组率。
有时把家系分析和细胞学观察结合起来,还可发现某一性状的遗传与某一畸变染色体的传递有平行关系,由此把决定这一性状的基因定位在某一染色体的某一区域,作成细胞学图(cytological map)。例如有一家系中,红细胞型酸性磷酸酯酶1(acid phosphatase 1)活性的缺乏与2号染色体短臂的微小相关联,从而把酸性磷酸酯酶1基因(ACP 1)定位在2号染色体短臂的远端。
在所有生物中,从噬菌体到人,都有分离和连锁现象。对各种生物进行连锁分析的基本前提是:首先,基因是在染色体上的,在细胞分裂过程中,每个染色体的两个染色单体,各自进入一个细胞。染色体在间期复制时,上面所带的基因也复制一次。细胞分裂一次,形成的两个子细胞中,染色体完全一样,所有的基因也完全一样,所以双亲的遗传特性可以通过受精卵的连续有丝分裂而正确地传递下来。
生殖细胞形成时,进行减数分裂。在减数分裂时,不同对的染色体彼此独立分离,同时同源染色体间又可相互部分交换,这就造成多种配子,因而造成多种合子。这是生物变异的重要原因之一,为生物进化和培育新品种提供了丰富的素材。其次,有减数分裂才有分离现象,没有减数分裂,就没有分离现象。只有进行有性生殖的生物,才有减数分裂,才出现分离现象,这就能解释许多遗传现象。植物中的分根、插枝、嫁接等是无性繁殖,不进行减数分裂,所以一点也没有分离,后代的基因型完全一样,遗传特性就非常一致。
最后,为什么基因主要位于染色体上,而不是坐落在细胞中的其他部分呢这是因为基因位于染色体上时,每一基因座上的基因只要两份就可保证基因的正确分离和组合。在有丝分裂时,随着染色体的等分,位于其上的基因也均等地分向两极,所以就每一基因座而言,每一细胞都均等地得到二份。而在减数分裂中,随着同源染色体的分离,位于其上的基因也正确地分离,所以就每一基因座而言,每一性细胞都可正确地得到一份。而在雌雄配子的结合过程中,又随着细胞中染色体数的回复而重新组合。如果基因是在细胞中的其他部分,例如在细胞质中,那么每一基因一定要有相当多的份数,才能保证每个子细胞都能分到一部分,可是还不能保证正确的分离。
根据以上前提,之所以不能对植物的叶绿体基因组和动物的线粒体基因组进行连锁分析,是因为这些基因组都表现为母性遗传。

单项选择题

阅读下面短文,回答下 * * 道题。
古今中外许多脍炙人口的文学名著不仅仅是艺术珍品,甚至主要目的不在于艺术,而是以艺术为手段表达某种哲学思想、政治思想、教育思想或其他思想,还可能万象皆备。如伏尔泰、狄德罗、萨特等人的一些著作,既是小说,又是哲学;而卢梭的小说《爱弥儿》,就明确地说过是阐述其教育思想的。至于空想社会主义者莫尔、康帕内拉、卡贝和反乌托邦主义者赫胥黎、奥威尔等人的小说,主要是表达其政治思想的。我国古代四大文学名著,所包含的思想极为丰富,又各具中心。其中有些是很有现代意义和实用价值的。
比如,近年来,人们已从《三国演义》、《水浒传》、《红楼梦》中挖掘出许多人才学的内容:认为《红楼梦》中的王熙凤、贾探春是具有管理能力的人才,她们推行的是从那个封建家庭内部实际出发的某种责任制;认为《西游记》提出了人才使用的问题,孙悟空在大闹天宫之前是怀才不遇,因为他官封“弼马”,屈居下位,职到“齐天”,却又并无实权。有的人甚至认为《水浒传》在某种意义上就是一部人才学,说是宋王朝不能用人,驱使天下的人才投奔梁山;而来江善于用人,才使许多人才会聚到梁山。至于《三国演义》,涉及的就更多一些。“马谡失街亭”等著名篇章,已经是越嚼越出味儿了,只不过还没有人称它为人才学罢了。
对于这种研究,学术界有一点微词,认为这只能代表一种信息,即国家重视人才的信息,而作品中的内容并不一定如此。也就是说,这四部著作中,并不一定有很多人才学的内容,只是研究者为了某种需要,作了时代的外加而已。问题应该怎样看呢研究古代著作,“外加”是可能出现的,不过也不能一概而论,要做具体分析。

第三段“对于这种研究”一句中,“这种”指代的是______。

A.对古今中外文学名著表达的思想内容的研究

B.对我国古典文学名著现代意义和实用价值的研究

C.人们从我国古代四大文学名著中挖掘人才内容的做法

D.从人才学角度研究古典文学

单项选择题