一、实验原理
粗糙链孢霉（Neurosporacrassa）属于真菌中的子囊菌纲。它是进行顺序排列的四分体的遗传学分析的好材料。粗糙链孢霉的菌丝体是单倍体（n=7），每一菌丝细胞中含有几十个细胞核。由菌丝顶端断裂形成分生孢子。分生孢子有两种，小型分生孢子中含有一个核，大型分生孢子中含有几个核。分生孢子萌发成菌丝，可再生成分生孢子，周而复始，这是粗糙链孢霉的无性生殖过程。
粗糙链孢霉的菌株有两种不同的接合型（matingtype），用A、a或mt 、mt-表示，它们受一对等位基因控制。不同接合型菌株的细胞接合产生有性孢子，这过程称为有性生殖。有性生殖可以通过两种方式进行：
1.当菌丝在有性生殖用的杂交培养基上增殖时，就会产生许多原子囊果，内部附有产囊体，若另一接合型的分生孢子落在这原子囊果的受精丝上时，分生孢子的细胞核进入受精丝，到达原子囊果的产囊体中，形成接合型基因的异核体。进入产囊体中的分生孢子的核发生分裂，并进入产囊菌丝中，被隔膜分成一对细胞，形成钩状细胞，亦称原子囊。钩状细胞顶端细胞的二个核形成合子，合子核再进行减数分裂，成为四个单倍体的核，就是四分体，再进行一次有丝分裂，变成八个核，顺序地排列在一个子囊中。原子囊果在受精后增大变黑，成熟为子囊果。一个子囊果中集中着三十到四十个子囊，成熟的子囊孢子呈橄榄球状，长30—40微米，比3—5微米的分生孢子要大得多。子囊孢子如经60℃处理30—60分钟，便会发芽，长出菌丝，再度开始无性繁殖（图10-1）。
2.不同接合型的菌株的菌丝连接，两种接合型的细胞核发生融合形成合子，产生子囊果。
粗糙链孢霉的子囊孢子是单倍体细胞，由它发芽长成的菌丝体也是单倍体。所以一对等位基因决定的性状在杂交子代中就能分离。在粗糙链孢霉中，一次减数分裂产物包含在一个子囊中，所以很容易看到一次减数分裂所产生的四分体中一对基因的分离，这就直观地证明基因的分离，并证明基因在染色体上。同时由于8个子囊孢子顺序地排列在子囊中，这就可以测定着丝粒距离并发现基因转变（geneconversion）。若两个亲代菌株有某一遗传性状的差异，那么杂交所形成的每一子囊，必定有4个子囊孢子属于一种类型，4个子囊孢子属于另一类型，它们的分离比例是1∶1，而且子囊孢子按一定顺序排列。如果这一对等位基因与子囊孢子的颜色或形状有关，那么在显微镜下可以直接观察到子囊孢子的不同排列方式。
本实验用赖氨酸缺陷型（记作Lys-）与野生型（记作Lys ）杂交，得到的子囊孢子分离为4个黑的（＋），4个是灰的（-）。黑的孢子是野生型；赖氨酸缺陷型孢子成熟迟，所以呈灰色。根据黑色孢子和灰色孢子在子囊中的排列顺序，可有6种子囊类型。
子囊型（1）和（2）的产生如图10-2。第一次减数分裂（M1）时，带有Lys 的两条染色单体移向一极，而带有Lys-的两条染色单体移向另一极。Lys /Lys-这对基因在第一次减数分裂时分离，称第一次分裂分离（firstdivisionsegregration）。第二次减数分裂（M2）时，每一染色单体相互分开，形成四分体，顺序是＋＋——或——＋＋，再经过一次有丝分裂，成为（1）和（2）子囊型。形成这两种子囊型时，在着丝粒和基因对Lys /Lys-间未发生过交换，是第一次分裂分离子囊。
图10-3表示子囊型（3）和（4）的形成。由于Lys基因与着丝粒间发生了一个交换，Lys /Lys-在第一次减数分离时没有分离，到第二次减数分裂（M2）时，带有Lys 的染色单体才和带有Lys-的染色单体相互分开，所以称为第二次分裂分离（seconddivisionsegregration）。然后再经一次有丝分裂，形成4个孢子对，顺序是＋＋——＋＋——或——＋＋——＋＋。这是第二次分裂分离子囊。
（5）和（6）子囊型的形成与（3）和（4）类似，也是两个染色单体发生了交换，不过交换不是发生在第2条染色单体与第3条染色单体之间，而是发生在1，3或2，4两条染色单体之间（图10-4）。
从上面的分析可知，第二次分裂分离子囊的出现，是由于有关的基因和着丝粒之间发生了一次交换的结果。第二次分裂分离子囊愈多，则有关基因和着丝粒之间的距离愈远。所以由第二次分裂分离子囊的频度可以计算某一基因和着丝粒之间的距离，称为着丝粒距离。因为交换在两条染色单体之间发生而与另外两条无关，而每发生一次交换，产生一个第二次分裂分离子囊，所以，求出第二次分裂分离子囊在所有子囊中所占的比例，再乘以 ，就可以决定某一基因与着丝粒间的重组值。
着丝粒和基因间的重组值
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