Die genetische Zuordnung beinhaltet folgende Prozesse

Die Methode der Konstruktionskarten verschiedener Chromosomen wird als genetische Kartierung bezeichnet. Die genetische Kartierung umfasst folgende Prozesse:

1. Bestimmung von Verknüpfungsgruppen:

Bevor mit der genetischen Kartierung der Chromosomen einer Spezies begonnen werden kann, muss man die genaue Anzahl der Chromosomen dieser Spezies kennen und dann die Gesamtzahl der Gene dieser Spezies durch Hybridisierungsexperimente zwischen Wild- und Mutantenstämmen bestimmen.

godogs.org.uk/wp-content/blogs.dir/34/files/2013/02/Retriever-breeds1.png

Durch die gleichen Hybridisierungstechniken kann auch leicht festgestellt werden, wie viele phänotypische Merkmale immer zusammen oder miteinander verbunden sind und folglich ihre Determinatoren oder Gene im Verlauf der Vererbung. Und so können die verschiedenen Verknüpfungsgruppen einer Art herausgearbeitet werden.

2. Bestimmung der Kartenentfernung:

Der Abstand zwischen den Genen auf den Chromosomen kann nicht in den in der Lichtmikroskopie üblichen Einheiten gemessen werden; Genetiker verwenden eine willkürliche Einheit, um die Karteneinheit zu messen, um Entfernungen zwischen verknüpften Genen zu beschreiben. Eine Karteneinheit entspricht 1% der Crossovers (Rekombinanten); das heißt, es stellt den linearen Abstand entlang des Chromosoms dar, für den eine Rekombinationsfrequenz von 1% beobachtet wird.

Diese Abstände können auch in Morgan-Einheiten ausgedrückt werden; Eine Morgan-Einheit entspricht 100% Überschreitung. Somit kann 1% Überkreuzung auch als 1 Centimorgan (1 cM), 10% Überkreuzung als 1 Dezimorgan und so weiter ausgedrückt werden. Die Morgan-Einheit wird zu Ehren von TH Morgan benannt. Die meisten Genetiker bevorzugen jedoch Karteneinheiten.

Beispiele:

1. Wenn ein F ₁ -Hybrid mit den Genotypen Ab / aB 8% der Cross-Gameten AB und ab produziert, wird der Abstand zwischen A und B auf 16 Karteneinheiten oder Centimorgan geschätzt.

2. Wenn der Kartenabstand zwischen den Genorten B und C 12 Centimorgan beträgt, sollten 12% der Gameten der Genotypen BC / bc Kreuzungstypen sein, dh 6% v. Chr.

Da jedes Chiasma 50% Crossover-Produkte produziert, entsprechen 50% Crossover-over 50 Karteneinheiten oder Centimorgans. Wenn die mittlere Anzahl von Chiasmen für ein Chromosomenpaar bekannt ist, kann die Gesamtlänge der Karte für diese Verknüpfungsgruppe vorhergesagt werden:

Gesamtlänge = mittlere Anzahl der Chiasmen × 50

Zweipunkt-Testkreuz:

Der Prozentsatz der Kreuzung zwischen zwei verknüpften Genen wird durch Testkreuzungen berechnet, bei denen ein F1-Dihybrid mit einem doppelt rezessiven Elternteil gekreuzt wird. Bei solchen Kreuzen handelt es sich um Kreuzungen an zwei Punkten, sogenannte Zweipunkt-Testkreuze.

Zum Beispiel wird ein Dihybrid mit dem Genotyp Ac / ac im Test mit einem doppelt rezessiven Elternteil (ac / ac) gekreuzt, dann können unter den F2-Testkreuzungshybriden an beiden Genorten (AC / ac) 37% dominante Gene erhalten werden (37) % rezessive Gene an beiden Genorten (ac / ac), 13% dominantes Gen am ersten Genort und rezessives Gen am zweiten Genort (Ac / ac).

Die letzten beiden Gruppen (dh 13% AC / AC) und 13% AC / AC) wurden von Crossover-Gameten (13 + 13) des Dihybrid-Elternteils erzeugt. So waren 26% aller Gameten (13 + 13) von Kreuzungstypen und der Abstand zwischen den Loci A und C wird auf 26 Centimorgans geschätzt. Da Doppelkreuzungen in der Regel nicht zwischen Genen auftreten, die weniger als 5 Centimorgans voneinander entfernt sind, werden für weiter entfernte Gene die Drei-Punkt-Testkreuze verwendet.

Dreipunkt-Testkreuz:

Ein Dreipunkttest- oder Trihybrid-Testkreuz (mit drei Genen) liefert Informationen über die relativen Abstände zwischen diesen Genen und zeigt auch die lineare Reihenfolge, in der diese Gene auf dem Chromosom vorhanden sein sollten. Ein solches Dreipunkt-Testkreuz kann durchgeführt werden, wenn drei Punkte oder Genorte auf einem Chromosomenpaar durch Markergene identifiziert werden können.

Wenn sich zusätzlich zu den oben angegebenen Genen A und C ein drittes Markergen B in ziemlich ähnlicher Nähe in derselben Verknüpfungsgruppe befindet, können alle drei Marker zusammen verwendet werden, um eine genauere Analyse der Kartenentfernung und der relativen Position durchzuführen der drei Punkte.

Nehmen wir an, wir testen dreifache Hybrid-Individuen des Genotyps ABC / abc und finden in der Nachkommenschaft Folgendes:

Um den Abstand AB zu finden, müssen wir alle Überkreuzungen (sowohl Einzel- als auch Doppelpunkte) zählen, die in Region I = 18% + 2% oder = 20% oder 20 Karteneinheiten zwischen den Loci A und B aufgetreten sind. Um den Abstand BC zu finden, müssen wir erneut suchen Zählen Sie alle Überkreuzungen (sowohl Einzel- als auch Verdoppelungen), die in Region II = 8% + 2% = 10% oder 10 Karteneinheiten zwischen den Loci B und C aufgetreten sind. Der AC-Abstand beträgt daher 30 Karteneinheiten, wenn doppelte Frequenzweichen erkannt werden ein Dreipunkt-Kopplungsexperiment und 26 Karteneinheiten, wenn im obigen Zweipunkt-Kopplungsexperiment Doppelkreuzungen nicht erkannt werden.

Ohne die mittlere Markierung (B) würden doppelte Überkreuzungen als elterliche Typen angezeigt, und wir unterschätzen die tatsächliche Kartenentfernung (Crossover-Prozent). In diesem Fall würden die 2% -igen Doppelkreuzungen bei den 72% -igen Elterntypen auftreten, insgesamt also 74% und 26% rekombinanten Typen.

Daher ist für drei beliebige verknüpfte Gene, deren Entfernungen bekannt sind, die Menge an detektierbaren Überkreuzungen zwischen den beiden äußeren Markern A und C, wenn der mittlere Marker B fehlt, ; (AB-Crossover-Prozentsatz) plus (BC-Crossovers-Prozentsatz) minus (2 × Doppelter Crossover-Prozentsatz).

3. Bestimmung der Genordnung

Nachdem die relativen Abstände zwischen den Genen einer Verknüpfungsgruppe bestimmt wurden, wird es leicht, Gene in ihrer richtigen linearen Reihenfolge anzuordnen. Wenn zum Beispiel die lineare Ordnung der drei Gene ABC bestimmt werden soll, dann können diese drei Gene in einer von drei verschiedenen Ordnungen sein, abhängig davon, welches Gen in der Mitte liegt. Vorläufig können wir linke und rechte Alternativen ignorieren. Wenn keine doppelten Überkreuzungen auftreten, können Kartenabstände als vollständig additive Einheiten behandelt werden. Wenn wir nun annehmen, dass der Abstand zwischen den Genen AB = 12, BC = 7, AC = 5 ist, können wir die Reihenfolge der Gene auf folgende Weise richtig bestimmen:

Fall I. Nehmen wir an, dass sich das Gen A in der Mitte befindet (zB BAC):

In diesem Fall können die Gene A nicht in der Mitte liegen, da die Abstände zwischen BC nicht gleichwertig sind.

Fall II. Nehmen wir an, dass sich das Gen B in der Mitte befindet (zB ABC):

In diesem Fall kann das Gen B nicht in der Mitte liegen, da der Abstand zwischen AC nicht angemessen ist.

Fall III. Nehmen wir an, dass sich das Gen C in der Mitte befindet (zB ACB).

In diesem Fall muss das Gen C in der Mitte liegen, da die Abstände zwischen AB gleich sind.

Somit werden die relativen Abstände und die Reihenfolge der Gene in einer Verknüpfungsgruppe in separaten Segmenten durch zwei Punkttestkreuze oder drei Punktkreuze bestimmt.

4. Kartensegmente kombinieren:

Schließlich werden die verschiedenen Kartenabschnitte eines vollständigen Chromosoms zu einer vollständigen genetischen Karte von 100 Centimorganen zusammengefasst, die für ein Chromosom lang sind.

Beispiel: Angenommen, wir müssen die folgenden drei Kartensegmente kombinieren.

Wir können jedes dieser Segmente überlagern, indem wir die gemeinsamen Gene ausrichten.

Dann können wir schließlich die drei Segmente zu einer Karte zusammenfassen:

Der Abstand von a nach d = (d nach b) - (a nach b) = 22 - 8 = 14

Der Abstand von a nach e = (a nach d) - (d nach e) = 14 - 2 = 12

Interferenz und Zufall:

In den meisten höheren Organismen wurde festgestellt, dass eine Chiasmabildung die Wahrscheinlichkeit einer weiteren Chiasmabildung in einem unmittelbar angrenzenden Bereich des Chromosoms reduziert, wahrscheinlich aufgrund der physischen Unfähigkeit der Chromatiden, sich innerhalb bestimmter Mindestabstände zurückzubiegen. Die Tendenz einer Überkreuzung, mit der anderen Überkreuzung zu interferieren, wird Interferenz genannt.

Daher verringert die Nähe einer Überkreuzung zu einer anderen die Wahrscheinlichkeit einer anderen sehr nahe. Das Zentromer hat einen ähnlichen Interferenzeffekt; Die Häufigkeit des Überkreuzens wird auch in der Nähe der Enden der Chromosomenarme verringert.

Das Nettoergebnis dieser Interferenz bei der Beobachtung von weniger Doppelkreuzungstypen, als nach Kartenabständen zu erwarten wäre. Die Stärke der Interferenz variiert in verschiedenen Segmenten des Chromosoms und wird normalerweise als Koeffizient der Übereinstimmung oder als Verhältnis zwischen den beobachteten und den erwarteten Doppelüberkreuzungen ausgedrückt.

Übereinstimmungskoeffizient =% beobachtete Doppelübergänge /% erwartete Doppelübergänge

Der Zufall ist das Komplement der Interferenz, also:

Zufall + Interferenz = 1, 0

Wenn die Interferenz abgeschlossen ist (1, 0), werden keine doppelten Überkreuzungen beobachtet und die Übereinstimmung wird zu Null. Wenn die Interferenz abnimmt, steigt die Übereinstimmung. Die Übereinstimmungswerte variieren normalerweise zwischen 0 und 1. Die Übereinstimmung ist für kurze Kartenabstände im Allgemeinen recht klein. Es gibt keine Interferenz zwischen Zentromer.

Beispiel:

Zur Erklärung der Interferenz und des Zufalls können wir die Ergebnisse eines Experiments von Hutchison (1922) betrachten. Er meldete die Kartenentfernung für drei Gene, c (farbloses Aleuron), Sh (geschrumpfte Körner) und wx (wachsartiges Endosperm) von Mais, und beobachtete folgende Kreuzungsfrequenzen zwischen diesen Genen:

Tabelle 37.4. Frequenzübergänge zwischen den Genen c, Sh und wx von Mais:

Wenn das Überkreuzen in Region I und II unabhängig war, sollten 0, 035 × 0, 184 = 0, 6% Doppelüberkreuzungen vorhergesagt werden; wo als nur 0, 1 Prozent beobachtet wurde.

Zufall = 0, 1 / 0, 6 = 0, 167

Verknüpfungskarten verschiedener Organismen:

Durch Anwenden der oben genannten Techniken haben Genetiker die Verknüpfung oder genetischen Karten verschiedener Organismen konstruiert, wie Viren, Bakterien, Pilze, Tomaten, Gerste, Weizen, Reis, Sorghum, Morning Glory, Gartenerbsen, Mais, Drosophila, Hühner. Mäusemann usw. Die erste Verbindungskarte wurde von Strutevant 1911 für zwei Chromosomen von Drosophila erstellt. Die Verknüpfung oder genetische Kartierung in Mais wurde von McClintock unter der Leitung von RA Emerson vorgenommen.

Syntenische Gene:

Wenn zwei oder mehr spezifische menschliche Genprodukte und ein gegebenes menschliches Chromosom in denselben Hybridzellen vorhanden sind, befinden sich diese Gene in demselben Chromosom; das heißt, sie sind Syntenen.

Der Begriff Syntenie bezieht sich auf Gene, die sich auf demselben Chromosom befinden, unabhängig davon, ob sie Rekombination zeigen oder nicht; Die Verknüpfung bezieht sich nur auf genetische Loci, von denen durch Rekombinationsstudien gezeigt wurde, dass sie sich im selben Chromosom befinden. Syntenische Gene können in ihrem Chromosom so weit voneinander entfernt sein, dass sie sich unabhängig voneinander zu trennen scheinen; das heißt, sie können bis zu 50% Rekombination zeigen, wie dies bei nicht-syntenischen Genen der Fall wäre.

Linkage Map von Melanogaster: