实验六 染色体的结构和数目变异

Feulgen染色法
铁矾－苏木精染色
卡宝品红染色
45％乙酸压片
45％乙酸分色和 压片
压片
卡宝品红染色
陆地棉，2n=52
玉米，2n=20
银杏体细胞染色体及核型分析
②
染色体压片法（性母细胞染色体分析）
取材：合适时期
固定：卡诺固定液
醋酸洋红染色 酒精灯上烤 和压片
解离：1N HCl，60C
卡宝品红染色
重复杂合体：
配对时产生
突出的环。
果蝇16A区段重复：棒眼的产生
果蝇16A区段重复：重复效应和位置效应
基因型 染色体结构 表现型 红色小眼数
b//b
B//b
780
358
68 45
B//B
Bb//b
Bb//Bb
25
倒位（inversion）
果蝇多线染色体：倒位圈
果蝇正常染 色体区段。
果蝇染色体 的小片段缺 失产生小突 环。
慢性粒细胞性白 血病患者：简单
易位
22号染色体
的长臂部分易到
9号染色体的长
臂外端。
人类染色体 的相互易位： 诱发肿
瘤等疾病的
产生。
辐射诱变：
染色体结构 变异，来改变基 因的结构或基因 的表达方式，产 生新的性状，从 中选育出新品种。
甘薯辐射后产生多种 叶形变异
梨树诱变后，产生
抗黑斑病的新品种。
Ⅱ
Ⅻ
人类染色体：
通过带型 分析来揭示 染色体的相 互易位。
如，5号染色
体与11号的
相互易位。
小孩患部分唐氏综合症： 其8号短臂部分缺失，却增 加了12 号短臂的部分染色 体片段，而12号染色体正常。
对该小孩的父母亲及姐姐进行核型分析：
母亲的核型分析：正常； 父亲(a)与姐姐(b)：核型有很大的异常，8号染色体 的短臂与12号染色体的短臂外侧部分发生了相互易 位。由于未丢失任何基因，故未表现出病症。
荧光分带技术： 人类染色体Q－带分析
人类染色体的G－带技术：
每条染色体分区，进行更细致的核型分析。
人类染色体： 吖啶橙染色显示
与通常G－带相
反的R－带。
Giemsa G
药 用 野 生 染稻 色染 显色 示体 ： 早 中 期 － 带
大 麦 根 尖 染 色 体 － 带 显 带
G
C－带技术：
大麦根尖 染色体C－带 大葱 根尖染色体 C－带及核型分析
甘蓝型油菜和二月兰远缘杂种后代： 染色体周期不同步，出现后期 Ⅰ染色体落后现象
普通小麦(2n=42) 存在２１种缺体： 2n=41=20Ⅱ+Ⅰ
人类单体(45, X):
缺少Ｙ染色体的个体, 女性，存在Turner综合 症，身材矮小，缺乏女性第二性征。
人类三体(47, XXY)：（发生率1/500男孩）
２. 非整倍性变异
玉米三体的配对：
Ⅲ
9Ⅱ+1Ⅲ 玉米中期ⅠⅣ Ⅲ
10Ⅱ
9Ⅱ+1Ⅲ
普通小麦中国春： 三体的减数分裂
21 Ⅱ 落后的单价体
21 Ⅱ+Ⅰ
水稻三体： 不同的三体表现
不同的籽粒外形。
水稻端三体粗线期
白菜－甘兰异附加系：
2n=20+1=10Ⅱ+ⅠⅢ
10Ⅱ+Ⅰ
9Ⅱ+ Ⅲ
10Ⅱ+Ⅰ
9Ⅱ+ Ⅲ
白菜和甘兰杂交Ｆ1染色体 倒位产生的桥
人类染色体：
通过Ｇ－带来分析其倒位的片断
易位(translocation)
玉米粗线期：易位成十字形
两对相互易位
玉米正常终变期 10对染色体
三对相互易位
大麦两对相互易
两对相 互易位
三对相互易位
小麦黑麦易位系：6RL/6AL易位
夜来香（月见草，2n=26）： 终变期产生Ⅱ+ Ⅻ 配对
染色体制片技术的发展 探针标记方法的发展 原位杂交技术的发展和应用
基因组原位杂交：
检测小麦异附加 系 acd：外源基因组 作为探针，经 FITC染色呈现黄 绿色；而小麦染 色体用碘化丙碇 复染呈现橙红色； b：只用DAPI染色 都呈现蓝色无法 分辨外源染色体； e：未经复染，外 源染色体呈现绿 色而小麦染色体 呈现淡绿色。
人类三体
(47, +13)：
精神缺陷，
耳聋，兔唇，
多趾等症状。
人类三体(47, +18)：
许多器官先天性畸形，耳朵畸形着生较下，下颚 朝里生，小嘴，精神缺陷，出生后六个月内死亡率为 90%。
人类非整倍体的研究（医学遗传学）
三、实验内容和操纵步骤
1、预习测验； 2、实验指导教师讲解及演示植物染色 体结构和数目变异的幻灯片； 3、实验指导教师讲解小麦与山羊草杂 种的染色体细胞遗传学世代演替过程； 4、观察小麦远缘杂交后代减数分裂永 久制片，完成作业。
增加一个Ｘ染色体，男性，存在Klinefelter综 合症，存在女性发展特征，主要是第二性征。
人类三体(47, XYY)： 1965年，P. A. Jacob 在苏格兰刑事研究院发 现在精神亚正常的197 个男性中发现有７例是 XYY； 一般身材较高，智 力处于亚正常状态，IQ 为80到95，一般具有攻 击性行为，易违法。 1970年，E. B. Hook 认为大部分XYY男性行 为正常，仅3.6%的XYY 男性需要进行管教。
果蝇染色体 的小片段倒 位产生小倒 位圈。
臂 间 倒 位 杂 合 体 产 生 大 量 缺 失 和 重 复 染 色 单 体
着丝点
缺失重复

缺失重复
随 着 出 现 后 期 桥
臂 内 倒 位 杂 合 体 产 生 双 着 丝 点 染 色 单 体 ，
后期I桥： 随机断裂
Ⅰ
缺失染色体

臂内倒位产生 的染色体桥
N-带技术：
在禾本科作物中，N－带只显示结构 异染色区，如大麦的根尖染色体N－带。
银染技术：
芍药Ag-NOR 染色：
蚕豆根尖：
④ 染色体原位杂交技术
基本原理是： 根据核酸分子碱基互补配对的原则，将有放射 性或非放射性标记的外源核酸（探针）与染色体 上经过变性后的单链DNA互补配对，结合成专一 的核酸杂交分子，再经一定的检测手段将待测核 酸在染色体上的位置显示出来。
大麦同源四倍体减数分裂
Ⅳ
Ⅱ
后期Ⅰ落后 的染色体 小孢子中 存在微核
玉米同源四倍体中
期Ⅰ的染色体配对
二倍体玉米中期Ⅰ
紫鸭跖草的同源多倍体：
二倍体 2n=2X=12=6Ⅱ
三倍体 2n=3X=18=6 Ⅲ
2X
3X
异源倍数的变化：
普通小麦由ABD三个基 因组组成的异源六倍体
10
人类体细胞杂交： 2n=4x=92
（三）染色体数目变异
物种的染色体数目一般为二倍体，其数 目的变异分为两类： 凡按整套的染色体基数(x)的变化，称为
整倍体变异，如一倍体(x)、三倍体(3x)等；
而比正常二倍体的染色体(2n)减少或增
多１个或几个染色体的，称为非整倍体变异，
如单体(2n=2x-1)、缺体(2n=2X-2)等。
１. 整倍性变异
一、实验目的
了解染色体结构和数目变异的类型， 观察各变异类型的细胞学特征，加深对各 种变异类型的遗传效应的理解，巩固所学 知识；同时了解染色体研究的方法与技术。
二、实验原理及观看幻灯片 （一）染色体研究的方法与技术
（二）染色体结构的变异 （三）染色体数目的变异
（一）染色体研究的方法与技术
显微镜装置
芸苔属的 “禹氏三角”
黑芥 Brassica nigra 2n=16, BB
阿比西利亚芥 B．carinata 2n=34, BBCC
芥菜型油菜 B．juncea 2n=36, AABB
甘蓝 B．oleracea 2n=18, CC
甘蓝型油菜 B．napus 2n=38, AACC
白菜型油菜 B．campestris 2n=20, AA
四、作业
1.染色体的结构和数目变异在生物领域中有 何重要意义？ 2. 你所观察的永久片中有何细胞学特征（指 染色体数、染色体配对行为、有无单体或多 价体、有无桥或落后染色体产生、有无多分 体或微核产生等）？
段缺失则无ＡＣＰ１
基因；故该基因定于 ＡＢ段之间。
人类染色体的缺失将诱发肿瘤和癌症等疾病
人类８号染 色体的短臂 部分缺失以 及12号染色 体短臂的部 分重复。造 成人类的疾 病。
猫叫综合症： 第5号染色体短臂部分缺失
第 5 号 染 色 体
猫叫综合症及其核型分析
重复（duplication）
倒位（inversion）
易位（translocation）
缺失（deficiency）
玉米缺失杂合体：产生突出的环
果蝇第二染色体右臂44F－45D区间的缺失
果蝇多线染色体上：１３种缺失
利用缺失进行基因定位：
人类的磷酸酶基因的 定位于2P2.23中； Ａ段之外缺失仍存在 ＡＣＰ１基因，而B
G-带分带技术：ASG分带技术、胰酶处理技术、
尿素处理技术、放线菌素D处理技术 C－带技术：揭示结构异染色质带； BSG法（Ba(OH)2+2SSC+Giemsa） HSG法（HCl+2SSC+Giemsa）
BSHG法（Ba(OH)2+2SSC+HCl+Giemsa）
N-带技术：揭示核仁组成区（NOR）； NaH2PO4+Giemsa 银染技术：揭示NOR区；AgNO3
FITC：黄色
propidium iodide：过染呈 深红色
扫描电子显微镜
可用于揭示染色体的表面结构
人类中期染色体外形
透射电子显微镜：
用于揭示染色体及 与染色体相关的结构。
联会复合体的 精细结构
②
染色体压片法（体细胞染色体分析）
取材：合适时期 预处理：8－羟基喹啉、秋水仙碱、－溴萘 固定：卡诺固定液 解离：1N HCl，60C 或再酶解固定
染色体压片法
染色体分带技术
染色体原位杂交技术
①
显微镜装置
普通光学显微镜：
玉米终变期： 两对染色体相互易位。
万能显微镜：范诺克全自动显微镜
Байду номын сангаас
万能显微镜：ＯＬＹＭＰＵＳ万能显微镜
带有紫外线 发射装置
紫外线激发荧光染料显色 DAPI：蓝色
FITC：黄色
propidium iodide：橙红色
基因组原位杂交：
检测小麦易位系 A.b.d.e：大麦染色体 易位在小麦染色体组 中； c：大麦染色体易在 单体上(2n=41)； fgh：大麦染色体易在 小麦不同的染色体上。
（二）染色体结构变异
１９２７年，发现电离辐射能使染色 体发生结构变异，之后提出先断后接染色 染色体变异假说。
缺失（deficiency） 重复（duplication）
压片
醋酸洋红染色
玉米粗线期分析
玉 米 粗 线 期 分 析
玉米粗线期：染色 体特征标记模式图
水稻粗线期分析：端三体研究
终变期玉米 两对相互易位 普通小麦三体
后期Ⅰ落后： 玉米三体中期Ⅰ配对： Ⅲ
落后的单价体
9Ⅱ+1Ⅲ
③
染色体分带技术
Hoechst-33258、DAPI和喹吖因
荧光分带技术：揭示荧光染料所在插入的位置；