제1부 유전의 원리와 패턴
Chapter 5 연관과 재조합 및
유전자 지도작성
농업유전학
(Agriculture Genetics)
교본 : 한국방송통신대학교출판부 [농업유전학]
지난 강의내용
1. 우성대립유전자와 열성대립유전자의 기능
2. 불완전 우성과 공우성 및 복대립유전자의 원리 3. 반성유전의 특징
4. 유전자 상호작용의 뜻 5. 우성상위 및 열성상위
6. 다면발현, 표현도, 침투율, 표현형모사, 반응규격
1. 양친형, 재조합형, 교차형, 비교차형을 비교하여 설명 할 수 있다.
2. 교차의 정확한 시기와 물리적 메커니즘을 설명할 수 있다.
3. 유전자 재조합의 의의와 재조합 빈도의 의미를 설명 할 수 있다.
4. 검정교배의 이점을 열거할 수 있다.
5. 유전자 지도의 작성과정을 설명할 수 있다.
이번 강의내용
연관, 재조합, 유전자지도
유전자 재조합 빈도는 연관된 두 유전자 사이의 거리에 비례한다.
유전자 지도
↓
연관유전자들의 재조합 빈도를 구하면…..
유전자들의 상대적 위치를 알 수 있다! ↓
5.1 연관의 발견
• Sutton & Boveri (1902) ‘유전의 염색체설’
• Bateson & Punnett (1906) 완두의 꽃과 화분모양
• Morgan (1911) 초파리 교배실험
연관(linkage)
연관유전자
Bateson & Punnett (1906)
5.1 연관의 발견
독립유전과 연관
- 양성잡종(AaBb)의 배우자
AB : Ab : aB : ab = 1 : 1 : 1 : 1
- 양친형(parental type)
= 비교차형(noncrossover type) - 재조합형(recombinant type)
= 교차형(crossover type)
5.1 연관의 발견
- 완전연관(complete linkage)
: 같은 염색체에 서로 다른 두 유전자가 연관되어 있을 때 연관유전 자들이 분리하지 않아 양친형 배우자들만 생기는 경우
- 연관의 특징
: 재조합형이 50% 미만, 양친형은 50% 이상
- 연관의 확인 : 인공교배 F2, 검정교배
5.1 연관의 발견
모건의 초파리 교배실험
- 초파리 야생형 : 긴날개(vg+) 회색몸(b+)
돌연변이형 : 흔적날개(vg) 흑색몸(b)
예)
교차(crossing over)
상인과 상반(coupling & repulsing)
= 시스와 트랜스배열(cis- & trans-configuration)
상인과 상반(coupling & repulsing)
※ 의 미
- 종(species)내의 유전변이의 다양성 - 진화의 소재
5.2 교차와 유전자 재조합
5.2 교차와 유전자 재조합
교차(crossing over)의 개념
1) 같은 염색체에 연관된 유전자들은 선상배열 함
2) 이형접합체에서 대립유전자(A, a)는 상동염색체와 마주보는 위치에있음 3) 제1감수분열 전기 태사기에 비자매, 자매염색분체간 유전자 상호교환 4) 연관된 두 유전자의 재조합형은 두 유전자자리 사이에서
교차가 일어났기 때문
5) 연관유전자 사이에서 교차가 일어날 확률은 유전자간 거리가 멀수록 높아짐
5.2 교차와 유전자 재조합
키아즈마(chiasma)
- 단교차(single crossover) - 2중 교차(double crossover) - 다중교차(multiple crossover)
5.2 교차와 유전자 재조합
2중교차
- 두 가닥 2중교차
(two-strand double crossover)
- 세 가닥 2중교차
(three-strand double crossover)
5.2 교차와 유전자 재조합
2중교차
- 네 가닥 2중교차
(four-strand double crossover)
10%
20%
이중교차형의 기대빈도
AcB 와 aCb의 기대빈도
5.2 교차와 유전자 재조합
재조합 빈도(recombination frequency ;
RF
)• 유전자 재조합빈도 : 0~50%
• RF = 0
• RF = 50
• 승적비(product ratio)
- 양성잡종 F2 표현형 A_B_, A_bb, aaB_, aabb의 빈도가 w, x, y, z일 때, 양친형에 대한 재조합형의 비율
A B
a b
A b
a B
5.2 교차와 유전자 재조합
교차의 세포학적 증거와 물리적 메커니즘
- 1931, Creighton & McClintock - 1933, Stern
• 배유색 유전자 C: 유색, c:무색
• 배유찰성 유전자 W: 전분질, w: 찰성
5.2 교차와 유전자 재조합
교차의 물리적 메커니즘
- 절단(Breakage) -> 재결합(reunion) -> 상호교환 (reciprocal exchange)
- 절단(Breakage) ->
재결합(reunion) ->
상호교환(recipr ocal exchange)
5.2 교차와 유전자 재조합
유사분열 재조합
- 체세포 유사분열 과정에서도 관찰
예) 초파리 배(embryo) 세포 분열시
somatic crossing over _> somatic recombination
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
• 연관
• 연관유전자
• 연관군(Linkage group)
• 연관군의 수 = ?
• 유전자지도(genetic map, chromosome map)
• 유전자지도 작성(genetic mapping)
• 유전자지도(genetic map, chromosome map)
• 유전자지도 작성(genetic mapping)
• 유전자지도의 이용
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
유전자지도 단위
- 유전자 재조합 빈도 1% = 유전자지도 1단위 - 1 centi Morgan(cM)
※ ‘유전자지도 1단위’의 의미?
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
유전자 배열 순서
- 최소 세 개 유전자 상호간 재조합 빈도 필요
예) 재조합 빈도 A-B 12%, B-C 5%, A-C 7%
가능한 배열 경우 1) A – B – C 2) B – A – C 3) A – C – B
√
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
3점 검정교배(three-point testcross)
: 3개 유전자에 대한 이형접합체를 3중열성 동형접합체와 교배하는 것 AaBbCc x aabbcc
3점 검정교배의 장점
1) 한번 교배로 연관유전자 간의 재조합빈도 알 수 있음 2) 2중 교차 정보를 얻을 수 있음
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
• 날개 정상: + m: 작은 날개(miniature)
• 시맥 정상: + fu: 시맥융합(fused wing vein)
• 털 정상: + sn: 곱슬털(singed hair)
양친형과 2중 교차형의 구별
유전자 배열순서의 결정
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
재조합 빈도 계산
- fu-m 사이의 재조합 빈도
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
재조합 빈도 계산
- m-sn 사이의 재조합 빈도
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
재조합 빈도 계산
- fu-sn 사이의 재조합 빈도
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
유전자 지도 작성
- 유전자 배열 순서, 연관유전자 사이 재조합 빈도
• fu-m 재조합 빈도 : 21.5%
• m-sn 재조합 빈도 : 15.1%
• fu-sn 재조합 빈도 : 30.6%
※ 상가적 지도거리(additive distance)
36.6%
6%?
2중 교차의 영향
- 이형접합체(+fu+m+sn)에서 fu-sn간 교차가 일어나는 경우
1
2
3
간섭과 일치계수
- 염색체 간섭(chromosomal interference) = 키아스마 간섭(chiasma interference)
fu m sn
+ + +
- 2중교차 확률 0.215x0.151 = 0.0325 - 2중교차형 기대치 0.0352x11,056 = 359 실제 2중교차형?
간섭과 일치계수
- 일치계수(coefficient of coincidence) : 간섭의 정도를 알 수 있음 - 간섭계수(coefficient of inheritance) : 간섭에 의해 2중교차가 억제되는 정도
일치계수가 1이라면?
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
유전자 지도의 이용
5.3 유전자 지도의 작성과 이용
5.4 자낭균의 4분자 분석과 유전자 지도 작성
붉은 빵 곰팡이의 생활사
4분자 분석
5.4 자낭균의 4분자 분석과
유전자 지도 작성
4분자 분석에 의한 유전자 지도작성
5.4 자낭균의 4분자 분석과
유전자 지도 작성
비서열화 된 4분자 분석
- 비서열화 된 4분자
- 비서열화 된 4분자 분석
5.4 자낭균의 4분자 분석과
유전자 지도 작성
Summary
1. 유전자들간의 연관은 멘델 독립의 법칙에 기초한 기대치로부터 편 차로서 찾아낼 수 있다.
2. 재조합의 빈도는 연관의 강도를 측정한다. 연관되어 있지 않다면 이 빈도는 50%이다. 심하게 연관되어 있다면 0에 가깝다.
3. 재조합은 감수분열 제1분열 전기초에 쌍을 이룬 상동염색체들 간 의 물리적 상호작용에 의해 일어난다.
4. 염색체의 길이에 따라 어느 한 점에서 교차의 과정은 감수분열중 인 4개 염색분체중 2개의 염색분체가 관여한다.
5. 제1분열 전기 초에 교차는 교차점으로 관찰 가능하다.
다음 강의내용
1. 세포질 유전의 특징을 알 수 있다.
2. cpDNA에 의한 세포질 유전을 설명할 수 있다.
3. mtDNA에 의한 세포질 유전을 설명할 수 있다.
4. 모계영향과 세포질 유전의 다른 점을 설명할 수 있다.
5. 감염성 유전과 세포질 유전의 다른 점을 설명할 수 있다.
