【doc】用配子频率法构建多位点分子标记精密连锁图谱

【doc】用配子频率法构建多位点分子标记精密连锁图谱 用配子频率法构建多位点分子标记精密连 锁图谱 第22卷第1期 Vol_22No.1 重庆工商大学(自然科学版) JChongqingTeehnolBusinessUniv.(NatSciEd) 2005年2月 Feb.20o5 文章编号:1672-058X(2005)O1—0040—04 用配子频率法构建多位点分子标记精密连锁图谱 李宏 (重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400067) 摘要:阐述了配子频率法构建多位点分子标记连锁图谱的原理,推导了构建多位点分子 标记连锁图谱的数学公式,并以老鼠F群体的RFLP数据为例,对其中前4个连锁位点T., CT蚰和C66采用配子频率法进行作图分析,与三点自交法和MAPMARKER程序所得结果进行 了比较,同时对连锁图距的计算,无效组合的检出进行了分析. 关键词:配子频率法;分子标记;连锁图谱;交叉干涉 中图分类号:Q311文献标识码:A 分子标记连锁图谱的构建方法,常采用最大似然法和似然比法,由于可以对各种标记座位排列顺序 进行比较,可以获得最大可能性的图谱,并计算座位间的重组率.Lander和Green(1987)采用EM算法对 多点连锁进行分析,采用Markov重建法进行遗传重建,获得最大似然的遗传连锁图…. 但在多位点分子标记连锁分析中,通过配子频率比值能获得位点间的重组值,该方法快捷,计算简 单,有关这方面的研究未见报道.将从数学上导出多位点分子标记作图的配子频率比值方法,并给出事例 证明其在构建分子标记连锁图谱中的有效性. 1配子频率法的数学推导 为简便起见,以四位点分子标记为例.由于分子标记为共显性标记(如RFLP,RAPD等),所以设亲本 A的4个标记为A.,A,A3,A4,亲本B的4个位点为B.,B,B,,B4,F群体中共显性标记位点以H表示.A 亲本与B亲本杂交F.将产生16种配子类型,其相应频率分别为: fp(AlA2A3A4)fp(AlB2B3A4)fp(AlA2B3A4)fp(AlB2A3A4) qliP(B1BzBsB4),q3ip(B1A2A3B4),q5(BB2A3B),q7(BA2B3B)’L)L)(B B2A3B)(BA2B3B) fp(A.A2A3A)fp(A.B2B3B)fp(A.A2B3B)『p(A.B2A3B) Lp(BlB2B3B4)Lp(BlA2A3A4)Lp(BlB2A3A4)Lp(BlA2B3A4) 群体中共有纯合体基因型16种,而其中8种基因型A.A2A,A4/A.A2A,A4,A.BB,A4/A.BBA4, AlA2B3A4/AlB3A4,AlB2A3A4/AlB2A3A4,AlA2A3B4/AlA3B4,AlB 2B3B4/AlB2B3B4,AlA2B3B4/AlA2B3B4, A.BA,B4/A.BA,B4,与另外8种基因型分别为姊妹纯合体.8种纯合基因型频率为:q,q20. 作者简介:李宏(1966一),男,重庆市合川人,副研究员,从事生物技术及遗传学研究. 第1期李宏:用配子频率法构建多位点分子标记精密连锁图谱 表示配子频率比值,则: g-=詈(1一)(1一r2z)(1一r34);g=詈(1一)(1一r2s)r34 g.= 等(1一r23)g=Tr1一r23)(1一r34) g= 等(1:r23r3;g=詈(1:)r23(1一r34) 争.:一争 q2 ql1一r3 : g6l—r3 l2,r3412 1+l2’ g4 g .,716q3 ; =C2T~12c:;= q8C4r34c4.,7l2C3q8 q7一C3(1一r34)一C3一g7l2— 2glU’ = 只有rl2,r23,r34 r12 1一l2 Clr34 1—-r34 C3l2 1一l2 q8 14 ‘l =Cll2,Cl = C3l4,C3= g6.,712.,714 2gl 1+.,7l41+.,7l61+l2 g0 g4l2 g7 g6l4 = 2ql(1+.,7l4)(1+.,7l6)(1+l2),但 尚无法判断连锁顺序,必须计算r12r23,r34才能判断4个位点的连锁顺序,在此可采用位点 删除的方法,即要计算r..,则将A:位点删除,则有: AlA3A4/AlA3A4:q+g72,AlA3B4/AlA3B4:q+g28,AlB3A4/AlB3A4:q; +q;,AlB3B4/AlB3B4:q:+g42 由于p(A.A3A)=1(1一 r.3)(1一),p(A.A3B)=1(1一r.3)r34,p(A.B3B)=-r1.3(1一r34), p(A.B3A)=1r .3r34. 考虑交叉干涉和修正因子,则:p(A-AsA)=詈(1一r-s)(1一r34),p(A.AsB) p(A.B3B)=3-r.3(1一r3),p(A.B3A)=丁6Cr .3r34. = 詈(1s)r34, 而p(A.A.A)=,p(A.A.B)=,p(A.B.A)=,p(A.B.B)= . 而p(AIA3A4)= 1一l. r13 卿…. 同理,计算r24可将位点A.删除,则有: AlA2A4/AlA2A4:q+q;,AlB2A4/AlB2A4:q;+q;,AlA2B4/AlA2B4:q+q:, AlB2B4/AlB2B4:q+q; 由于p(A-A2A)=1(1一r .2 )(1一r24),p(A.A2B)=1(1一 r.2)ru,p(A.B2B)=1r .2(1一r24), p(A-B:A)言r12r24. 考虑交叉干涉和修正因子,则: p(A-A2A)=-~.-(1一r-2)(1一r24),p(A-A2B)=-~.-(1一 r-2)r24,p(A-B2B)=Tr.2(1一r24), p(A.B2A)=6Cr .2r24. = 一 42重庆工商大学(自然科学版)第22卷 ? 而p(AAA)=梳,p(AAB)=蕊,p(ABA)=,p(ABB)= . = 一1 = + 同理,计算r可将位点A,A,都删除,则有: AlA4/AlA4:q+q+q+q;,A】B4/A】B4:q+q:+q:+982. 由于 p(AA)=,p(AB)= 而 p(AA):(1—),p(AB): :+q:+q:+q:一 i可+i 在计算了r,,r和r24之后,即可确定4个位点的连锁顺序.如1,2,3位 点,若有r,=max(r,r23,r,),则 排列顺序为:1—2—3.以次同样方式确定2,3,4的排列顺序.这样可最后确定1,2,3,4位点的连锁顺序. 2连锁图距的计算 由于计算出的重组值r已经消除了交叉干涉的影响,因此采用Haldane作图函数,即可用如下公式转 换成图距:=一?In(1—2r).若有连锁顺序口一6一c,则有 :一 ?ln(1—2r1),:一ln(1—2r2),:一ln(1—2r3) 其中:r.表示口一6间的重组值,r2表示6一c间的重组值,r3表示口一c间的重组值,并且有r3=+r2— 2rr2(由于r,r2是用现有方法计算而得,已排除了交叉干涉作用,因此使用C=1条件下的重组值计算公 式). 3无效组合的检出 多点连锁作图分析中,位点数目较多,因此采用检验检测无效组合,计算量相对较大,而且工作效 率不够高.此外,检验有一定的局限性,必须结合重组值来判定无效组合. 采用叼<1的原则,不仅计算简单,而且判断无效组合时可独立使用,无须用重组值辅助,准确性很 高,几乎能完全检出.只要计算出叼?1,即可判断有独立位点存在,此 组合为无效组合.的表达式为 qQ 吼 其中,q为亲本A或亲本B配子类型的概率,即q,=p(A,A:A3A)=P(B,BB3B),q(i?1)为第 i类亲本配子类型的概率(i=2,3,4……,8). 4应用举例 为了说明本方法的实用性,使用Lander等在MAPMARKER程序中所提供的老鼠F群体的RFLP 数据.该数据有12个位点,333个个体.RFLP是一种共显性标记,程序中使用A,H,B3种标记.A表示来自 第1期李宏:用配子频率法构建多位点分子标记精密连锁图谱43 A亲本的标记,B表示来自B亲本的标记,H为杂合体.这里仅对其中前4个连锁位点T.,,c,,和c酯采 用配子频率法进行作图分析,结果见表1. 表1用配子频率法估计的8种配子频率及配子频率比值,重组值,并发系数和修正因子 (表中qi含义如前所定义,”rll2=q2/ql,叼l4=q4/ql,田l6=q6/q1). T.,,c,s,和c分别用1,2,3,4标号代表,则r.表示位点T.,和c,间的重组值,r表示位点c 和间的重组值,r3表示位点和c间的重组值.要判断其排列顺序,还要 计算出,rr和r通过 前面推证的数学方法,可计算出r.,=0.108445,1,2,3个位点中r.,=max{r.,r2,,r.,},所以排列顺序为 l—2—3,即T.,5一C35一,同理,可计算出r=0.159511,同理可得2,3,4三位点连锁顺序为2—3—4, 即C,一T9,一C,这样即可判断连锁顺序为:T.,一C3——C,结合计算出的/’24=0.157829即可判定 上述连锁顺序,因为rl4=max{rl2,r23,/’34,/’24,rl3,rl4},即Tl75,C66为连锁顺序两端的位点. 5讨论 方法与用MAPMAKER程序所作图的结果一致,连锁顺序为Tl75一c,一T9,一c,两种作图方法的结 果基本上是相同的.所不同的是,在配子频率法中,C,和间的图距(9.2M)小于位点和C酯间的图 距(12.8M);而在MAPMAKER程序作图中位点C,与间的图距(12.7M)大于位点与C间的图 距(10.4M).但图距在两种作图方法中差别极小. MAPMAKER程序作图结果与配子频率法作图结果一致.而且在图距计算方面,配子频率法其总长度 扩张比MAPMAKER方法要小些.两者比较,配子频率法计算出的T—C,和C一间的图距比 MAPMAKER程序所作出的图距小,而—C间的图距比MAPMAKER 程序所作的图距略大一点. 配子频率法采用多个位点进行作图,由于多点连锁作图分析一次采用的分子标记位点较多,作图信 息明显高于两点及三点作图,并且速度快,效率高,因此配子频率比值法是一种行之有效的作图方法. 值得指出的是,配子频率法中的并发系数c,,c,c都是代表双交换交叉干涉作用的影响,chc,c, 的数值均大于1,说明有强烈的负干涉作用,这与文献的结果相一致;而c指的是三交换交叉干涉作用 (由于有4个位点,所以出现三交换交叉干涉),c在数值上也大于1,表明仍然有强烈的负干涉作用. 有关负干涉现象曾经有许多学者进行过报道,Lawrece曾在链孢霉菌中观察到距离非常靠近的4个 基因位点因负干涉作用而导致实际双交换数大于理论双交换数,即并发系数大于1的现象.Sail和 Bengtsson】 , Beck】,Browing和Catcheside都分别在栽培大麦,果蝇和噬菌体中也发现基因重组过程 中存在负干涉现象.谭远德曾用三点自交法作图对Lander等在MAPMAKER程序中提供的老鼠F群体 RFLP数据进行分析,也发现有明显的负干涉现象存在,与文中用配 子频率法所得的结果一致,表明在有 紧密连锁的RFLP位点间存在强烈的负干涉现象.因此,在至今所报 道的高密度分子标记连锁图谱中均含 有大量负干涉作用,图谱距离有很大程度的扩张.如Castiglioni等发 现其所构建的大麦AFLP图谱的总 长度扩张了近1倍. 参考文献: [1]徐云碧,朱立煌.分子数量遗传学[M].北京:中国农业出版 社,1994.71—75 [2]李宏.三点测交基因连锁作图计算的新方法[J].生物数 学,2000(2):233-239 (下转第9l页) 第1期王彪:混凝土结构产生裂缝的原因和控制 Reasonandcontrolofcrackofconcretestructure WANGBiao (CapitalConstructionSection,ChongqingTechnologyandBusinessUniver sity,Chongqing400067,China) Abstract:Thispaperintroducedthereasonsforcrackinconcretestructure,gav ethereasonsandexternal factorsandinternalfactorsforcrackandthatthemainreasonwasthatconcrete wasaffectedbytemperatureand humidityinair,heldthatcontrolofsurfacetemperatureofconcretecouldcontroltheproducingandcumulating oftemperatureforcetodecreasethenumberofcracksonthesurfaceofconcrete. Keywords:concrete;crack;reason;control 责任编辑:代晓红 (上接第43页) [3]LANDERES.MAPMAKER:aninteractivecomputerpackageforconstructingprimarygeneticlinkagemapsofexperimental andnaturalpopulations[J].Genetics,1987(1):174—181 [4]谭远德.构建分子标记连锁图谱的一种新方法:三点自交法[J].遗 传,2001,28(1);81—94 [5]WORDD0着.分子遗传学一遗传与进化中的信息流[M].葛扣麟等 译.上海:上海科学技术出版社,1983.167—187 [6]sALLT,BENGTSSONBO.Apparentnegativeinterferenceduetovariationinrecombinationfrequencies,Genetics[J],1989, 122:935—942 [7]BECKBN.HiShnegativeinterferenceandrecombinationinbacteriophageT5[J].Genetics,1980,96:25—41 [8]BROWINGFJ,CATCHESIDE.DEA.Evidencefornegativeinterference:ClusteringofcrossoversclosetotheaInlocusin Neurosporacrassaamong81nrecombinants[J].Genetics,1999,152:965—9 69 [9]CASTIGLIONI.AnAFLP—basedprocedurefortheefficientmappingof mutationsandDNAprobesinbarley[J].Genetics, 1998.149:2039—2056 Constructingpreciselinkagemapofmultiplemolecularmarkers usinggametefrequencymethod L/Hon9 (CollegeofEnvironmentalandBiologicalEngineering,ChongqingTechnology andBusinessUniversity,Chongqing400033) Abstract:Thispaperhasputforwardtheprincipalthatconstructspreciselinkagemapofmultiplemolecu— larmarkersusinggametefrequencymethod,anddemonstratedthemathematicalformulaofconstructingprecise linkagemapofmultiplemolecularmarkers.IthasalsoanalyzedtheRFLPdataofF2populationinmice.and constructedlinkagemapofmolecularmarkerlociT175,C35,”I”93andC66.andcomparedtheresultwiththatof three—pointmetllodandMAPMARKERprogram.Meanwhile.itanalysesthecalculationoflinkagedistanceand thetestofun—effectcombination. Keywords:gamete~equency;molecularmarkers;linkagemap;chiasmainterference. 责任编辑:田静