第十章遗传重组 (Genetic recombination)

第十章遗传重组(Genetic recombination) 导言第一节同源重组一、概念、条件和功能二、机制三、干涉现象四、转化、接合和转导第二节位点专一性重组一、特性二、机制第三节转座重组一、原核生物转座子二、真核生物转座子三、转座机制和遗传效应 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

导言 • 遗传重组的定义 • 遗传重组与突变的关系 • 遗传重组的意义 • 遗传重组的类型返回到第十一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

是遗传的基本现象，是造成基因型变化的基因交流过程。※是遗传的基本现象，是造成基因型变化的基因交流过程。※ 遗传重组的定义返回到导言 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

遗传重组与突变的关系 • 1、遗传物质的交流、转移，不同于突变。 • 2、基因交流及转移过程可产生新基因型、新表现型。其中所引起的基因表达变异、基因结构变异等，可被认为是突变，因此重组可引起突变。 • 3、由于有些突变基因可增加重组的发生率，因此突变也可以影响重组。如小麦ph基因。 • 显然，突变与重组是相互联系的、互相影响的。有时分不清是重组还是突变。 ※ 返回到导言 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

遗传重组的意义 • 1、是变异的主要来源之一，大大增加了遗传多样性，为进化提供了重要的基本原料。如 • 2、是新品种培育的基本途径。如杂交育种、基因工程。 • 3、是遗传学分析的基本方法。如利用交换率建立遗传图谱。 • 4、修复DNA或RNA损伤。 • 5、可引起基因突变。 ※ 返回到导言 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

1、同源重组：染色体片段交换 需要大序列同源性重组相关蛋白：无序列专一性 2、位点专一性重组：特定位点位点同源性位点特异性重组酶 3、转座重组：转座子移动导致基因的插入、重复、缺失、失活。特点：转座酶、整合酶，受体位点序列无特异性，与同源性无关 4、拷贝选择：在RNA合成中DNA模板改变，导致双亲重组RNA的形成。如RNA病毒。 5、不正常重组：染色体断裂后错误连接，链滑动或成环 6、人工重组：体外人为连接。 ※ 遗传重组的类型 • 根据重组发生的位置划分： • 1、核基因重组：染色体。 • 2、质基因重组：叶绿体DNA、 • 线粒体DNA。 • 3、核质基因间重组：核育性 • 基因向细胞质的转移。 • 根据重组发生在基因内外进行划分： 1、基因间重组：连锁交换 • 2、基因内重组：基因内互补 • 根据遗传重组对DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行划分：返回到导言 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

一、同源重组概念、条件、特点、功能 二、同源重组的机制三、同源重组中的干涉现象四、细菌转化、结合、转导※ 第一节同源重组(homologous recombination) 返回到第一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

1、概念：两个染色体或DNA分子之间的同源片段的交换过程。1、概念：两个染色体或DNA分子之间的同源片段的交换过程。如真核生物细胞分裂同源染色体间，细菌转化、转导、接合等。 2、条件： (1)同源序列。 (2)配对。 (3)与重组有关的酶。 (4)异源双链区的形成 3、特点： (1) 同源序列越大、同源性越好，则对重组越有利。 (2) 参与重组的有关蛋白因子无特异性。 (3) 同源序列内交换点无特异性。 (4) 重组率因细胞类型、DNA序列而异。 4、功能： (1) 增加遗传多样性 (2) 减数分裂同源染色体的正确分离 (3) DNA损伤修复※ 一、概念、条件、特点、功能返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

二、同源重组的机制 • (一) 同源重组的三个实验 • 实验1、Meselson & Wergle (1961)两种λ噬菌体同时感染大肠杆实验 • 实验2、姐妹染色单体分染法观察染色体 • 实验3、粗糙链孢霉孢子颜色的遗传重组实验 • (二)同源重组的机制 • Holliday 模型 • 基因转变机制※ 返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验1、Meselson & Wergle (1961)两种λ噬菌体同时感染大肠杆实验参考姚世鸿等(2001) • 两种λ噬菌体：(1)c - mi菌株生长在13C和14N中，形成“重”的DNA链。 • (2)+ +菌株生长正常条件下，形成“轻”的DNA链。 • 培养方法：同时感染大肠杆菌，于正常条件下培养，直至它们释放子代噬菌体。 • 检测方法: (1)提取DNA进行CsCl密度梯度离心 (2)各层噬菌体基因表型观察。 • 结果: ？？？ • (1)离心层分有重型、轻型及一系列中间类型。 • (2)轻型及中间型中不仅有c - mi 和+ + 亲本型，还有c + 和 + mi 重组型。 • 结论：两种噬菌体DNA间发生了断裂和重组。 ※ 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验2、姐妹染色单体分染法观察染色体 • 材料：人类淋巴细胞 • 方法：BrdU与细胞共培养2个细胞周期，Giemsa对中期染色体进行染色，姐妹染色单体由于新合成的染色单体渗入两条DNA单链都渗入了BrdU，导致着色浅，而另一染色单体由于只有一条DNA单链渗入BrdU，着色较深。 • 结果：姐妹染色体分别被染成深色和浅色，交叉位点十分明显。 • 结论：姐妹染色体之间频繁发生染色体片段重组。 ※ 参考姚世鸿等(2001) 图11-2a 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验2、姐妹染色单体重组示意图 复制染色分裂复制染色复制图11-2b 姐妹染色单体重组示意图返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验3、粗糙链孢霉简介 • 菌丝：粗糙链孢霉(Neurospora crassy)营养体是由单倍体(n=7)多核菌丝组成。 • 无性繁殖：菌丝片断或分生孢子经有丝分裂直接发育为菌丝体。有性生殖：1、营养体接受对方的分生抱子，发生杂交形成合子。 • 2、菌丝融合形成异核体，然后形成合子。 • 孢子顺序：合子都可经减数分裂形成4个子细胞，再经一次有丝分裂形成8个子细胞，进一步发育为8个子囊抱子。此8个子囊抱子顺序地排列于子囊中。见附图4-1a,b： ※ + + - + + - + + + + - - - - - - 参考姚世鸿等(2001) 附图4-1b 附图4-1a 返回到章节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验3、粗糙链孢霉孢子颜色的遗传重组实验 • 方法：不同接合型的子囊抱子有黑色（野生型Lys+）和白色（赖氨酸缺陷型Lys-）两种类型，用显微镜观察二者杂交合子的后代分离。黑色以“＋”表示。白色以“－”表示。 • 结果：1、基因与着丝点间无交换：子囊孢子在子囊中呈4黑4白的排列顺序。2、基因与着丝点间有交换：8个子囊抱子可排列成2白2黑2白2黑、 2黑2白2黑2白、 2黑4白2黑、或2白4黑2白。见附图4-1。 • 即应有六种子囊类型：其子囊内黑白孢子比均为4:4, 2:4:2, 或2:2:2:2。 • 非交换型子囊：+ + + + - - - -， - - - - + + + + • 交换型子囊：2-3或1-4交换：- - + + - - + +， + + - - + + - - ， • 1-3或2-4交换：+ + - - - - + + ， - - + + + + - - 。 • 重组率：交换型子囊的出现是由于Lys-或 Lys+与着丝粒之间发生交换，故通过计算交换型子囊的百分数可以算出Lys基因与着丝粒间的相对距离。即：重组率= 交换型子囊数 / 子囊总数×(1/2)×100% • 还有一定比率(0.1%)的异常子囊：其子囊内不同孢子比为5:3， 3:1:1:3，6:2, 等。如： + + + + +- - - ， - - - - - + + +， • - - - +-+ + +，+ + ++ + + - - ，- - - - - - + + ，等。※ 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

基因转变(gene conversion) • 概念：一个基因转变为它的等位基因的现象。 • 发生频率：通常可以比基因突变率高10倍以上。 • 类型:有两种。 • (1)染色单体转变：转变涉及染色体单体的两个DNA链。表现为3:1或6:2比例。 • (2)半染色体转变：转变涉及染色体单体的一个DNA链。表现为5:3或3:1:1:3比例。这种分离要在减数分裂后的有丝分裂后才能表现出来。因此又称为减数分裂后分裂。 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

实验3、粗糙链孢霉的遗传重组及基因转变图示实验3、粗糙链孢霉的遗传重组及基因转变图示 + + + + + + + + + + + - - (-) + + - + - + + - + + - - - - - - - - 附图11-4C 重组改变了孢子顺序，于是产生黑:白:黑:白 = 2:2:2:2 附图11-4D 基因转变1，于是产生黑:白 = 6:2 基因转变类型？ + + + + + + + + + + + +/- + (+/-) (+/-) (+/-) - - + - - - - - - - - - - - - - 附图11-4E 基因转变2，于是产生黑:白 = 3:5 附图11-4F 基因转变3，于是产生黑:白:黑:白 = 3:1:1:3 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(二) 同源重组的机制---1. Holliday模型 参考姚世鸿等(2001) 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(二) 同源重组的机制---2. 基因转变的机制 四条DNA链 +/+ +/g +/g g/g 参考姚世鸿等(2001) 返回到二、重组机制 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

三、同源重组中的干涉现象 • (一)概念： • 一个位置上一个交叉发生影响邻近位置上交叉发生的现象。 • 1916年美国遗传学家穆勒在果蝇中首先发现重组的干涉现象(interference)。 ※ 返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(二) 干涉的类型 • 按效应性质： • 1、正干涉(interference)：减少邻近交叉发生的概率。结果是双交换率下降。同一染色体臂上而且基因相距越近越常见。 • 2、负干涉(negative interference)：增加邻近交叉发生的概率。双交换率上升。如家蚕 • 按影响范围： • 1、染色体干涉：影响邻近任何类型交叉的发生 • 2、染色单体干涉：影响邻近相同两染色单体交叉的再次发生※ + + + + + + + + + a b c a b c a b c 二线双交换三线双交换四线双交换返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(三)并发系数(coefficient of coincidence，C) • 实际双交换频率与预期双交换频率之比。 • 它等于1：，说明不存在交叉干涉，此时两线双交换、三线双交换、四线双交换得频率比为1:2:1。 • 它大于1：说明存在负交叉干涉，双交换率增加。 • 它小于1：说明存在正交叉干涉，双交换率下降。 • 影响因素：基因型：XX型的X上重组正常，但 XY型的X、Y上重组很少。小麦Ph基因遗传部分同源染色体配对，从而抑制部分同源染色体之间的重组。 • 环境条件：如果蝇22℃时重组较少，但较高或较低的温度下，则交换率增加。 ※ 返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

四、细菌的转化、接合和转导 • (一)细菌的转化(bacterial transformation) • (二)细菌的接合(bacterial conjugation) • (三)细菌的转导(bacterial transduction)※ 参考姚世鸿等(2001) 返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(一)细菌的转化(bacterial transformation) • 1、概念： • 供体DNA使受体生物发生基因型和表型相应改变的现象。细菌的转化最早是英国学者Grifith(1928)在肺炎双球菌中发现的。理论上可发生在任何生物之间。 • 2、转化过程： • 吸附、渗入、重组。 • 供体DNA可被与受体细胞表面接受位点吸附，单链或双链DNA进入细胞，然后与受体细胞染色体DNA发生重组。 • 3、转化重组机制： • 在重组相关蛋白因子如RecA蛋白质等的协助下，供体单链DNA侵入受体DNA上，并与其同源区段互补，从而使原来互补的单链游离、被修复系统切除，最后形成重组体。如图11-13。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

3、转化重组机制图示 参考姚世鸿等(2001) 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

4、影响转化的因素： • (1)供体与受体DNA之间的亲缘关系。越近，转化率越高。 • (2)供体DNA大小及基因型。适当大小，可增强受体适应性 • (3)受体细胞的生理状态及基因型。如处于感受态的、限制酶失活或低活性的受体较好。 • (4)外界环境条件。如：钙离子可提高大肠杆菌等等转化率。 • 5、转染：是特殊类型的转化，是病毒或噬菌体核酸感染细胞或原生质体的过程。转染与转化的差异： • 转染：完整核酸的进入，可不重组进受体DNA • 转化：DNA片段或质粒DNA，通常要重组进受体DNA ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(二)细菌的接合(bacterial conjugation) • 1、细菌接合的概念：是细菌通过接合管进行遗传物质转移和重组的过程。 • Lederberg & Tatum(1947)在大肠杆菌中发现。 ※ - F + F 图11-14 参考姚世鸿等(2001) 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

2、细菌接合的特点 • (1)依赖F因子(性因子)及接合管。 • 供体中含F因子，称为F+细菌， • 受体没有F因子，被称为F–细菌。 • 前者可合成细长的蛋白质纤维（性馓毛），形成接合管，并将F因子DNA复制一份转移到F–细菌中，并使F–细菌变成F+细菌。如图11-14。 • (2)遗传物质的转移是单向的复制型的：遗传物质是通过复制的方式从F+细菌到F–细菌，并通常使F–细菌变成F+细菌。※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

3-4、F因子、Hfr细菌 • 3、F因子：闭合环状DNA，含94个蛋白基因，其中1/3与接合转移有关。负责转移的是其中的tra操纵子，含tra J,A,L,E,N,B,W,V,C,U,F,H基因，可使F因子或其上所带基因发生复制式转移。含IS序列。滚环式自主复制。 • 4、Hfr细菌：细菌染色体上含许多IS序列， F因子可通过其IS序列与细菌染色体上的IS序列配对交换而插入到细菌染色体中，由于它插入后可直接牵动染色体基因转移，导致细菌染色体基因高频率转移，故称Hfr(high frequency recombination)细菌。如图11-16。 ※ F 图11-16 参考姚世鸿等(2001) 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

5、F’细菌 • 5、F’细菌：F因子上带有细菌基因的F+细菌。 • 整合进细菌染色体上的F因子可脱离下来，有2种情况： • (1) 插入时的那两个IS序列之间重组脱离，F因子上无细菌基因。 • (2)其它IS位点之间重组脱离，使细菌上的部分基因序列随F因子一起从细菌染色体上脱离，即F因子上带有细菌基因，从而形成F’细菌。图11-16： ※ 图11-16 F F' F'细菌 Hfr细菌参考姚世鸿等(2001) 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

图11-17 6、 F+×F–，F’×F– 参考姚世鸿等(2001) • 在F+×F–组合中，F+细菌中F因子DNA以滚环复制方式转移到F–细菌中，并使F–细菌变成F+细菌。由于F因子独立于细菌染色体，细菌DNA被转移的概率极低约10–5. • 在F ‘×F–组合中，F因子上带有部分细菌染色体基因，其重组率极高※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

7、 Hfr ×F– 参考姚世鸿等(2001) • 由于F因子整合在细菌染色体上，当它复制转移时，是从F因子右测顺时针方向滚动、复制、牵动转移，故细菌染色体DNA将优先发生转移。 • 由于接合管开通时间有限而且变化不定，因此很少能使整个细菌染色体都发生转移，也就很少能使F因子序列发生转移，结果是F–细菌很少能变成F+细菌，转移的细菌染色体基因数与接合时间呈正比，最前的基因转移频率最高。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

8、部分二倍体与接合重组机制 • 部分二倍体：是在整个基因组中只有部分序列呈二倍体状态的生物体。在接合中通常只转移供体染色体部分片段，故形成部分二倍体。参考姚世鸿等(2001) 细菌同源重组机制：(1)发生在部分二倍体中。(2)只有偶数交换才形成平衡重组子。见上图11-19。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

细菌接合杂交的结果比较 • __________________________________________________ • 杂交组合 F因子转移供体细菌基因转移受体细菌F–变F+ • _____________________________________________________________________ • F+ ×F–高频极低频，极少基因高频 • Hfr×F–极低频高频，大量基因极低频 • F’× F–高频高频，少数基因高频 • F+ ×F+*高频极低频，极少基因 ---- • ___________________________________________________ • 其中，F+*为含有F因子，但表现为类似F–表型的F+细菌。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

9-1、中断杂交实验与重组作图 • 中断杂交实验： • 把接合中的细菌在不同时间取样、搅拌，以中断接合过程，分析受体细菌的基因型。 • 重组作图： • 随着时间的延长，被转移的DNA片段越长，从而被转移的基因数也越多，从而可获得不同时间下的基因顺序，即对细菌基因按时间进行作图。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

Wollman & Jacob(1954)细菌作图实验 • (1)杂交：Hfr∶ thr+ Leu+ azis tons Lac+ gal+ Strs • F-细菌∶ thr - Leu- azir tonr Lac- gal - Strr。 • 1:10比例混合培养。 • (2)不同时间取样、中断杂交。 • (3) 经稀释培养在不含苏氨酸(Thr)和亮氨酸(Leu)的但含链霉素的选择性培养基上，筛选出杂合体（重组体）。 • (4)用菌落影印培养法在不同选择性培养基上培养，分析各菌落的基因型。 • (5)最后按时间，对这些基因进行作图，即按时间把基因顺序及位置画出来，形成连锁图。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

表11-4. Hfr基因进入F–细菌的时间 • 时间(min) 转移的Hfr基因 • 8 thr+ • 8.5 thr+ Leu+ • 9 thr+ Leu+ aziS • 11 thr+ Leu+ aziS tonS • 18 thr+Leu+ aziS tonS Lac+ • 25 thr+ Leu+ aziS tonS Lac+ gal+ 图11-21. E.coli中断杂交作图，基因距离以分钟为单位参考姚世鸿等(2001) 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(三)细菌的转导(bacterial transduction) • 1、细菌转导的概念：以噬菌体(phage)为媒介将供体DNA转移到受体细菌中，使受体发生遗传变异的过程。 • Zinder & Lederberg (1952)于伤寒沙门氏菌重组实验中发现。 • 噬菌体类型：游离型、整合型，烈性型、温和型。 • 转导噬菌体(transducing phage)：包装或含有部分细菌基因、能使之发生转导的噬菌体。 • 转导子(transductant)：已接受噬菌体传递来的供体细菌基因的受体细胞。 • 2、细菌转导的类型 • 根据转导基因的特异性，细菌转导可分为两类： • 普遍性转导(general transduction)：可转导任何基因。 • 局限性转导(specialized transduction) : 只能转导特定基因。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

3、普遍性转导(general transduction) • 概念：噬菌体在寄主细菌内繁殖和组装时，可将部分寄主DNA片段也装入噬菌体颗粒内，形成转导型噬菌体。当它感染新的寄主细菌时，原寄主DNA片段被释放出来，与新寄主DNA发生重组。由于被包装的寄主DNA片段没有特异性，因此这种转导被称为-----。 • 普遍性转导噬菌体：有普遍性转导能力的噬菌体。约占0.3%。 • 共转导频率：两个基因被同时转导的频率，是基因间距离或连锁程度的衡量指标。与重组率一样，可用于基因作图。而且作图方法也相似。可有二因子转导和三因子转导实验等。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

普遍性转导的类型 • 根据转导成功与否，可分为两类： • 完全转导: 转导基因导入受体，并重组到受体染色体上，在选择性培养基上正常生长繁殖，产生正常大菌落，占10%。 • 流产转导: 转导基因导入受体，未整合进受体染色体上，不能复制，只能单线传递，但是其表达产物可使其子代继续分裂1-2次，因此在选择性培养基上，只能产生小菌落，这种小菌落可在低倍镜下被观察到。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

4、局限性转导(specialized transduction) • 概念：温和型噬菌体感染寄主细菌后，可插入细菌染色体attB位点，随细菌的繁殖而繁殖，一定时间后噬菌体又可脱离染色体，游历出来。但是脱离时的重组可能是新的位点间重组如供受体同源DNA序列间，结果是噬菌体上带上细菌DNA片段，当这些转导噬菌体再感染其它细菌时，这些细菌DNA片段就转导进入新细菌中，使受体发生遗传改变。由于这种转导通常只能转导噬菌体插入位点两端附近的基因，因此被称为---。 • 局限性转导特点：重组是通过噬菌体插入受体细菌DNA，属于位点专一性重组，但是供体DNA片段与受体DNA之间通过同源配对交换也可实现重组，这属于同源重组。 • 根据转导频率分类：低频转导，高频转导。 ※ 返回到四、转化、接合、转导 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

局限性转导的类型 • A. 低频转导：局限性转导中由于转导噬菌体形成频率低，而且由于带有细菌DNA片段时可能缺失一些噬菌体基因，导致转导噬菌体不能正常发育成熟，因此转导率很低，约10-6 。 • B. 高频转导：在供体细菌染色体上除了正常位点如attB可插入正常噬菌体外，还有其它位点可供转导噬菌体插入，此时可有两个噬菌体同时插入细菌染色体，当这两个噬菌体脱离后，都大量复制，由于正常噬菌体（辅助噬菌体）弥补了缺陷噬菌体成熟的作用，从而提高了成熟转导噬菌体频率，也就大大提高了转导频率，这种转导被称为---。 ※ 返回到第一节 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

第二节、位点专一性重组 • （一）特点 • (1)重组发生在供体和受体DNA的短同源序列（特定位点）上。如λ噬菌体DNA通过其att P位点和大肠杆菌DNA的att B位点之间发生重组。 • (2)重组结果是一个DNA分子整合进另一个较大的DNA分子中。因此又被称为整合性重组。 • (3)依赖于整合酶等相关因子 • 如一些温和型噬菌体可通过这种重组将自己整合进细菌DNA。有些高等生物可利用这种重组产生多种多样的抗体。 • （二）机制 • 以λ噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的整合为例，如下图： ※ 返回到第十一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

λ噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的整合机制------图11-23λ噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的整合机制------图11-23 参考姚世鸿等(2001) 返回到第十一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

λ噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的重组机制------图11-24λ噬菌体DNA与大肠杆菌DNA的重组机制------图11-24 粘性末端参考姚世鸿等(2001) 返回到第十一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

第三节、转座重组(transposition recombination) 二、真核生物转座子 (一)酵母菌转座子 (二)玉米转座子 (三)果蝇中的P因子三、转座机制及遗传学效应 (一)转座机制 (二)转座遗传学效应 ※ • 概念及类型 • 一、原核生物转座子 • (一)插入序列IS • (二)转座子 • (三)转座噬菌体返回到第十一章 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

转座重组概念及类型 • 概念：是指不依赖于同源序列就能改变特定DNA序列位置，引起遗传性改变的重组。可发生在同源或非同源序列之间。有多种类型，但是其中以转座重组较普遍。 • 转座重组：转座子通过转座酶改变自己位置所引起的重组。 • 转座子(transposon)：能通过转座酶改变自己位置的DNA序列。 • 转座子转座时插入的位点被称为靶位点。 • 根据转座中转座子复制与否，可分为两种： • (1)复制型转座：在转座过程中转座子被复制，1拷贝保留在原位点，1拷贝被转移到新位点。依赖于转座酶及解离酶。 • (2)保守型转座：转座过程子转座子作为一个实体被转移到一个新位点。 • 最早是McClintock(1951)在玉米粒色遗传研究中发现的Ac-Ds转座系统。已证实，转座子在高等或低等生物中都存在※ 返回到第三节转座重组 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

一、原核生物中的转座子Transposable elements • 类型：按分子结构及遗传性质分类： • 插入序列(inserted sequence, IS)：序列较小，含有转座酶等相关基因，两端有几个到几十bp构成的反向重复序列。 • 转座子(transposable elements)：分子较大，除了含转座相关基因外还含有抗药性基因等其它基因，其两端有反向重复序列。 • 转座噬菌体(transposable phage)：可随机整合进细菌DNA任何位点的特殊噬菌体。分子大。 ※ 返回到第三节转座重组 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

(一)、插入序列(IS, inserted sequence) • 目前已经发现的IS有10多种：IS1、IS2、...。其结构模式：图11-26 返回到第三节转座重组参考姚世鸿等(2001) Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

IS两端的反向重复序列 • 单链时可互补形成柄环结构。如图11-28 返回到第三节转座重组参考姚世鸿等(2001) Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

IS转座产生同向重复序列 • IS插入靶位点后，在插入序列两端产生一小段（约3-11bp）同向重复序列。不同IS其产生的同向重复序列不同，但对同一种IS，则产生相同的同向重复序列。其机制可能是：图11-31 参考姚世鸿等(2001) 返回到第三节转座重组 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

第十章遗传重组 (Genetic recombination)