遗传物质的改变

三倍体 四倍体 六倍体
• 根据染色体组的来源，多倍体可分为： • 同源多倍体(Autopolyploid) ：所有染色 体由同一物种的染色体组加倍而成的多倍 体。 • 异源多倍体(Allopolyploids)：是指细胞 中包含两种甚至三种不同来源的染色体组 的植物体，即体细胞中的染色体组来自不 同物种。
3. 染色体结构变异种类 依据断裂的数目和位置，断裂端是 否连接，以及连接的方式，可以分为： 缺失、重复、倒位、易位这四种主要 情况。
（二）缺失及其遗传效应
• 缺失(Deletion)是由于染色体失去 了某个带有基因的片段。它有两种 形式：顶端缺失和中间缺失。
1. 缺失的类型 • 顶端缺失 • 中间缺失
2.非整倍体变异（aneuploid）：正常体细胞染色体 数（2n）基础上，发生个别染色体的增减现象。
1.整倍体（euploid)
• 单倍体(monoploid)：是指具有配子染色体数目的个体。 单倍体可分为一元单倍体和多元单倍体两类。一元单倍体 是指仅含有一个染色体组的个体，多元单倍体是指有两个 或两个以上染色体组的个体。 • 二倍体(diploid) • 多倍体(polyploid)：凡是细胞内含有3个或3个以上染色 体组的个体称为多倍体（Pollyploid）
三体
四体 双三体
2n+1
2n+2 2n+1+1
A（A+1a3） a1a1a2a2a3a3a3
A（A+2a3） a1a1a2a2a3a3a3a3
A （A+1a2+ a1a1a2a2a2a3a3a3 1a3）
3.单倍体（monoploid）
在二倍体植物中，配子体阶段只 含有一个染色体组，在有些情况下， 雌配子或雄配子可以长成完整的植 物体，这样的植物体称为单倍体。
2、单倍体 (X)：只含有一个染色 体组的生物体。
3、单元体 （n）：特指有性繁殖生 物的配子体世代。
（二）染色体数目变异类型
1.整倍体变异（euploid)：是指体细胞内有完整的 染色体组变异，染色体数以染色体组的染色体基 数为单位成倍数性的增加或减少，形成的变异个 体的染色体数目是基数的整数倍。
另一方面，把单倍体加倍成二倍体是很 容易的，一旦加倍成功就变成一个可 以真实遗传的纯合二倍体。我们知道 用常规方法育成一个纯合二倍体往往 要经若干年的连续自交才能成功，而 单倍体育种则是提供纯合二倍体的捷 径
单倍体的应用 • 培育基因型纯和的品系，缩短育种年 限 • 研究基因的作用； • 研究不同染色体组间的作用。
图6-4-2 同源染色体通过非对等交换形成中间重复和缺失染 色体示意图
• 在遗传上，重复可以引起相应的表型效应， 但重复节段太大也往往降低个体的生活力， 甚至造成死亡。过小的重复往往很难检出， 但由于它能提供额外的遗传物质，有可能 执行新的功能，因此在物种进化上是有意 义的。
（四）倒位（inversion)
单倍体植物的特点： 1、矮小性 2、不育性 3、全显性
单倍体植株同二倍体相比它的所有器官都发 育得很弱小，从而使整个植株矮小。由于 只有一套染色体，在减数分裂时，无联会 现象，减数分裂不正常，几乎完全不结实；
• 但由于只有一套基因，即只有两个等位基 因中的一个，因而所有隐性性状都可以得 到直接的表现，而不被显性基因所掩盖。
• 3．由于倒位存在降低了交换频率，同 时倒位节段内发生交换后产生的基因 组合常常丢失，不能传递下去，这样 有利于保存原来亲本的遗传组成，使 个体之间的遗传交换不致像通常那样 频繁，从而形成了物种进化中的隔离 因素。
（五）易位 (translocation)
• 1. 定义：一条染色体的一端搭到 另一条非同源染色体上去，叫做易 位，如果两条非同源染色体互相交 换染色体片段，叫做相互易位。
2、遗传学效应有以下几个方面：
• （1）由于非同源染色体之间发生了易位，原来的 基因连锁群也随着发生了改变。原来位于同一条 染色体上的连锁基因。有一部分转移到非同源染 色体上，于是就表现为独立遗传；原来独立遗传 的基因易位到同一条染色体上，变为连锁遗传。 • （2）如果相互易位的两对染色体呈“8”字形，两 个邻近的染色体交互地分向两极，这样每一个细 胞都有一套完整的染色体。然而交互分离时，易 位染色体和非易位染色体进入不同配子中，所以 这种分离的结果是，非同源染色体上的基因间的 自由组合受到严重限制，出现假连锁现象。
二倍体 三倍 体 四倍 体 四倍 体
同 源
整 倍 体 异 源
六倍 体 三倍 体
6X
3X
同源多倍体形成途径
异常减数分裂
二倍体
正常减数分裂 加倍
四倍体
• 同源多倍体的特点： 巨大性 生理生化代谢改变 减数分裂不正常（次级联会） 染色体随机分离比出现变化
异源多倍体形成途径
减数分裂异常 加倍
邱园报春形成示意图
第七章 遗传物质的改变
• 遗传物质的改变称作突变(mutation)。
• 突变可分为两大类： • 1)细胞学上可以看到的染色体改变，包括 染色体数目的改变和结构的改变； • 2)细胞学上看不到的基因突变或点突变 (genic or point mutation)，在表型上有 可遗传的变异。 • 在传统上，突变这一术语留给基因突变， 而较明显的染色体改变称为染色体变异 (chromosomal variations or aberrations)。
2.非整倍体（aneuploid）
单体:体细胞丢失了某对染色体中的一条染色体 (2n-1 ) 缺体:丢失了一对同源染色体 (2n-2) 双单体:两对染色体各丢失一条 (2n-1-1) 三体:体细胞中的染色体较正常染色体（2n）增加一 条的个体称三体 (2n+1) 四体:体细胞中某对染色体多了2条同源染色体的个 体 (2n+2) 双三体: (2n+1+1)
一、染色体结构的改变
（一）概述 1. 定义：染色体结构变异的产生是 由于染色体断裂，断裂重接时发生差 错造成的。这种情况常称为染色体畸 变
2、染色体发生断裂后，断裂端可以沿下面三 条途径的一条发展： • (1)保持原状，不愈合，没有着丝粒的 染色体片断最终消失； • (2)同一断裂的两个断裂端重新愈合或 重建，回复到原来的染色体结构； • (3)某一断裂的一个或两个断裂端，可 以跟另一断裂所产生的断裂端连接，引起 非重建性愈合。
五、性细胞突变与体细胞突变
• 在生物个体的发育周期中，突变可以发生 在任何一个阶段、任何一个细胞内。凡是 在性原始细胞和成熟的性细胞内发生的突 变称为性细胞突变，而在体细胞内发生的 突变称为体细胞突变。所以采用这样的分 类法，是因为性细胞突变与体细胞突变在 选择育种上和生物进化上具有不同的意义。
• 如显性突变发生在性细胞中，它可以 在后代中立即表现；如是隐性突变或 下位突变，则他们的影响被掩盖。要 到突变基因处于纯合状态时才能表现 出来。
单体 缺体 非 整 倍 体 双单体
A=a1a2 a3 B=b1b2 b3 同上 A=a1a2 a3 同上 同上
2n-1 2n-2 2n-1-1
AAB（B- （a1a1a2a2a3a3） 1b3） （b1b1b2b2b3） AA（B（a1a1a2a2a3a3） 1b3） b1b1b2b2 （B-1b3） AAB（B- （a1a1a2a2a3a3） 1b2-1b3） （b1b1b2b3）
多花报春 （P. floribunda） × 轮花报春 （P. verticillata） 2n=18 AA(可育) F1 2n=18 AB(不育) 加倍 AABB(可育) 2n=36 2n=18 BB(不育)
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多倍体的诱发 • 自然诱发 • 人工诱发 秋水仙素
人工多倍体的应用 • 克服远缘杂交的不育性 • 克服远缘杂交不结实 • 培育新品系
• 如突变发生在体细胞中，只有显性突 变或处于纯合状态的隐性突变才能表 现出来。这种表现往往使个体表现镶 嵌现象。镶嵌的程度根据突变发生时 有机体的发育时期而不同，突变发生 愈早，则变异部分愈大；反之，则变 异部分愈小
三、突变的种类
• • 1、自发突变： 在没有特设的诱变条件下，由外界环境条 件的自然作用或者由生物体内的生理和生 化变化而发生的突变称为自发突变。 2、诱发突变： 在专门的诱变因素（电离辐射、化学药品、 高温等）影响下发生的突变称为诱发突变。
• •
四、突变的频率
• 在计算突变发生频率时，必须考虑群体而 不是单一个体。一般说来，基因突变的发 生不是随机的，而是受其内在和外界条件 的制约。每个物种的突变频率是不同的。
染色体数目的变 异
合子染色体数（2n）及其组成 染色体组 （X）及其 染色体 染色体组数 染色体 染色体 组类别 A=a1a2a3 B=b1b2b3 E=e1e2e3 A=a1a2a3 同上 A=a1a2a3 B=b1b2b3 A=a1a2a3 B=b1b2b3 E=e1e2e3 同上 2X 2X 2X 3X 4X 4X AA BB EE AAA AAAA AABB AABBE E ABE a1a1a2a2a3a3 b1b1b2b2b3b3 e1e1e2e2e3e3 a1a1a1a2a2a2a3a3a3 a1a1a1a1a2a2a2a2a3a3a3a3 (a1a1a2a2a3a3) (b1b1b2b2b3b3) a1a1a2a2a3a3 b1b1b2b2b3b3 e1e1e2e2e3e3 （a1a2a3）（b1b2b3） （e1e2e3）
2. 缺失的细胞学效应
3. 缺失的遗传学效应 • 成活困难 • 性状丢失 • 性状异常 • 拟显性
（三）重复及其遗传效应
1. 定义： 重复(duplication)是指细胞的 染色体中存在两段或两段以上的相同 片段。通常是由于同源染色体间发生 非对等交换而产生的。
图6-4-1 同源染色体通过非对等交换形成顶端重复和缺 失染色体示意图
（六）染色体结构变异的应用
1. 基因定位 2. 改良作物品种 3. 创造不育系双杂合保持系
（七）染色体结构变异的诱发
• 辐射诱变 • 化学诱变 • 其他因素诱变
第二节 染色体数目变异
（一）概念 1、染色体组（Genome） 是指二倍体生物配子中所具有 的全部染色体，记为X。各染色体形态、 结构和连锁基因构成一个完整体系。
1.定义：倒位是染色体片段倒转180 度，造成染色体内的重新排列。倒 位发生于减数分裂的细线期。
2.倒位的种类
3.倒位的细胞学效应
倒位 杂合 体形 成败 育配 子的 过程 示意 图
杂合倒位在遗传上表现特殊的行为：
• 1．杂合倒位个体产生的配子出现部分不孕 性，因此可以用花粉的部分不孕性检查杂 合倒位。用正常植株与发生倒位的植株进 行杂交时，正常花粉与不孕花粉的分离恰 似一对基因的分离。 • 2．在杂合倒位情况下，倒位节段内的基因 表现很强的连锁，因为倒位环内和环外附 近连锁基因的交换受到抑制。因此一旦倒 位发生，连锁基因的交换值将明显降低。
• （3）一个易位杂合体在形成配子时，一部分细胞 中的染色体有缺失和重复，因而相互易位的另一 个遗传学效应是配子的部分不育。在有些植物中， 半不育性是易位杂合体的显著特点。易位杂合体 自交，将得到1/4正常个体、1/2杂合易位个体合 1/4纯合易位个体。 • （4）在邻近易位接合点的一些基因之间的重组值 有所降低。 • （5）易位有时还能引起染色体数目的改变。这是 由于两个易位染色体之间一个只得到两条正常染 色体的很小一段，另一个却得到两条正常染色体 的大部分；在形成配子时，前者丢失未能纳入到 配子细胞核中，而后者使一个配子具有了一个很 大的易位染色体，在这一个体的自交子代中，将 出现少一对染色体的易位纯合体。
第三节 基因突变
一、突变的一般概念 遗传性状飞跃式的间断的变异现象称为 突变。 广义的突变可以包括能改变表现型的任 何遗传物质的改变，其中主要是染色 体和基因的突变。 狭义的突变一般是专指基因突变而言。
二、突变的意义 只有基因突变才产生了新的等位基 因，成为自然选择的对象，成为生物 进化的重要源泉，为生物进化以及新 品种的创造提供了丰富资源。它也为 遗传学工作者提供了一种比较基因状 态的工作，只有通过这种比较，才能 了解基因结构和功能的内幕。