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連鎖與遺傳圖譜:以釐摩為單位的距離

同一條染色體上的基因傾向於一起遺傳——這就是連鎖。它們越靠近,彼此間發生重組就越罕見。本篇把這個想法變成數字:重組頻率、釐摩,以及如何構建遺傳圖譜。

當基因打破孟德爾的比例

孟德爾的自由組合假定基因各自獨立分配。但位於同一條染色體上的兩個基因是物理相連的——當染色體經過減數分裂時,它們傾向於待在一起。這種傾向就是遺傳連鎖,這樣的基因稱為連鎖基因。連鎖基因產生的親本型配子會多於自由組合所預測的50比50的比例。

不過連鎖從來不是絕對的。在兩個基因之間發生的交叉互換會把它們分開,產生重組型。這種交叉互換的頻率取決於兩個基因相隔多遠——正是這一關鍵洞見,讓我們能把遺傳學變成幾何學。

把重組頻率當作距離

兩個基因之間的重組頻率(RF)就是後代(或配子)中重組型所占的比例。染色體上相隔較遠的基因,它們之間有很多發生交叉互換的機會,所以經常重組;相隔很近的基因則很少重組。於是RF就成了一把尺子:RF越大,基因相隔越遠。

我們給這個距離一個單位:釐摩(cM),也叫圖距單位。1 cM = 1% 的重組頻率。測交——讓一個雙雜合個體與一個完全隱性個體雜交——是直接讀取RF的經典方法,因為每個重組型配子都會以一種可分辨的後代表型表現出來。

Test cross of AaBb (genes linked) × aabb

Offspring counted:
  A B   parental     415
  a b   parental     395
  A b   recombinant   92
  a B   recombinant   98
  -----------------------
  total             1000

Recombinants = 92 + 98 = 190
RF = recombinants / total = 190 / 1000 = 0.19 = 19%

Map distance between A and B = 19 cM
重組頻率 = 重組型後代 ÷ 總數——這裡是19%,即19釐摩。

用許多段距離構建圖譜

  1. 對同一條染色體上的若干對基因,逐對測量它們的RF。
  2. 把每個RF換算成以釐摩為單位的距離(RF百分數 = cM)。
  3. 排列基因的順序,使各短距離相加等於較長的距離。若A–B = 5 cM,B–C = 8 cM,那麼A–C應接近13 cM,從而把B放在A和C之間。
  4. 排好的基因序列連同它們的相對距離,就是一張遺傳圖譜(也叫連鎖圖譜)。