第9章 染色体结构变异

9.2 重复
重复的类别 重复的细胞学特征 重复的遗传效应
一、重复的类别
○顺接重复(tandem duplication) 顺接重复 染色体某区段按照自己在染色体的正常直线顺序重复。 染色体某区段按照自己在染色体的正常直线顺序重复。 ab. cdef→ab.cdcdef ○反接重复 (reverse duplication) 染色体某区段在重复时颠倒了自己在染色体上的正常直 线顺序。 线顺序。ab. cdef→ab.cdeedf 如果重复区段涉及着丝点则成为双着丝点染色体， 如果重复区段涉及着丝点则成为双着丝点染色体，难以稳定
果蝇唾腺染色体
多线染色体
puff是在幼虫发育不 是在幼虫发育不 同时期， 同时期，基因在行使 其特殊功能时出现的 特殊形态的泡状结构 或称染色体疏松。 或称染色体疏松。
多线染色体及puff 多线染色体及puff
puff是基因正在活跃 是基因正在活跃 转录RNA的位置。 的位置。 转录 的位置
唾腺染色体的横纹是特征性、恒定的， 根据横纹的改变可以区分染色体结构变异的类型
染色体断裂的结果： 染色体断裂的结果：
按原顺序再次接合 接合时改变原来的 直线顺序 与其它断片接合 保持原状，不愈合， 无着丝粒片段丢失 结构变异 缺失 重复 倒位 易位
9.1 缺失 9.2 重复 9.3 倒位 9.4 易位
唾腺染色体是遗传分析的理想材料
唾腺染色体（ 唾腺染色体（salivary gland chromosome） 是一类存在于双翅目昆虫， ） 是一类存在于双翅目昆虫， 如果蝇、摇蚊（ 幼虫的消化管（ 如果蝇、摇蚊（Chironomus nuditarsis ）幼虫的消化管（尤其是唾 细胞的有丝分裂间期核中的一种可见的、巨型染色体。 有丝分裂间期核中的一种可见的 腺）细胞的有丝分裂间期核中的一种可见的、巨型染色体。 唾腺染色体的特点： 唾腺染色体的特点： 但复制产物不分开， （1） 巨大而伸展：染色质丝可复制 10至215次，但复制产物不分开， ） 巨大而伸展：染色质丝可复制2 成千上万条的染色质纤维平行而且精巧地排列形成一大束宽而长 的带状物，故又称多线染色体（ 的带状物，故又称多线染色体（polytene chromosome） ） （2） 体细胞联会：体细胞在有丝分裂过程中出现的同源染色体配对 ） 体细胞联会： 现象称为体细胞联会（ 现象称为体细胞联会（somatic synapsis） 。 ） （3） 有深浅相间的横纹结构：唾腺染色体显示了由染色质纤维缠绕 ） 有深浅相间的横纹结构： 并浓缩而成致密的染色粒DNA被碱性染料深度染色的横纹（band） 被碱性染料深度染色的横纹（ 并浓缩而成致密的染色粒 被碱性染料深度染色的横纹 ） 与扩展的染色粒间DNA被浅染的间带区（interband）交替排 被浅染的间带区（ 区，与扩展的染色粒间 被浅染的间带区 ） 列而形成特征性的、恒定的明暗相间的横纹 明暗相间的横纹。 列而形成特征性的、恒定的明暗相间的横纹。
二、重复的细胞学特征 ○如果重复较长，在联会时，重复区段被排挤， 如果重复较长，在联会时，重复区段被排挤， 成为二价体的一个突出的环或瘤， 成为二价体的一个突出的环或瘤，同时也要对 突出的环或瘤 照正常染色体组型， 照正常染色体组型，以免与缺失杂合体的环或 瘤混淆。 瘤混淆。 ○如果重复的区段很短。联会时重复部分收缩 如果重复的区段很短。 一点，正常的延伸一点， 一点，正常的延伸一点，就不会有明显的突出
缺刻翅涉及X染色体45条横纹的缺失 缺刻翅涉及X染色体45条横纹的缺失
缺失杂合体同 源染色体配对 形成缺失环
假显性例2——玉米株色遗传 假显性例2——玉米株色遗传 pl P1 pl 绿株 × Pl Pl 紫株
× 射线
G
pl
Pl
Pl
缺失的配子
pl F1 Pl 紫株（732株） 紫株（732株
pl 绿株（2株） 绿株（
顶端缺失
中间缺失
缺失环
缺失杂合体： 缺失杂合体：体细胞内含有正常染色体及其缺失 染色体的同源染色体 （正常） 正常） 缺失） （缺失）
缺失纯合体： 缺失纯合体：某个体缺失染色体是成对的
（缺失） 缺失） 缺失） （缺失）
二、缺失的细胞学特征 鉴定缺失的细胞学方法，主要是观察缺失杂合体的减数 鉴定缺失的细胞学方法，主要是观察缺失杂合体的减数 缺失杂合体 分裂前期Ⅰ 分裂前期Ⅰ的偶线期和粗线期的染色体形态 如果是中间缺失而且缺失的区段较长，则在缺失杂合体 如果是中间缺失而且缺失的区段较长， 中间缺失而且缺失的区段较长 的偶线期和粗线期， 的偶线期和粗线期，正常染色体与缺失染色体所联 会的二价体，会出现环形或瘤形突出 会的二价体，会出现环形或瘤形突出 如果顶端缺失的区段较长， 如果顶端缺失的区段较长，缺失杂合体在双线期交叉尚 顶端缺失的区段较长 未完全端化的正常染色体和缺失染色体联会形成二 价体，会出现非姊妹染色体单体的末端长短不等 价体，会出现非姊妹染色体单体的末端长短不等
中间缺失杂合体同源染色体配对时形成缺失环
果蝇 2号染 号染 色体
正常
缺失
果蝇第2染色体右臂 区间的缺失（造成果蝇 果蝇第 染色体右臂44F－45D区间的缺失 染色体右臂 － 区间的缺失 胸侧面的背侧片区域缺少2根刚毛且刚毛略短的突变）
三、缺失的遗传效应
致死： 致死：缺失片段较长时 假显性 pseudodominance：一条染色体上缺失了 ： 显性区段， 显性区段，另一条同源染色体相应区段上的隐性 基因便会表现出来。 基因便会表现出来。
第九章 染色体结构变异
Variation in chromosome structure and arrangement
稳定是相对的， 稳定是相对的，变异则是绝对的
影响染色体稳定性的因素： 影响染色体稳定性的因素： 内因：营养、温度、生理等异常的变化， 内因：营养、温度、生理等异常的变化， 也可能使染色体折断为断片。 也可能使染色体折断为断片。 外因：主要指物理诱变因素(如紫外线 如紫外线、 射线 射线、 外因：主要指物理诱变因素 如紫外线、 X射线、 γ射线、中子等 或化学药剂等。 射线、 或化学药剂等。 射线 中子等)或化学药剂等 染色体结构变异可分为四类: 染色体结构变异可分为四类 (1)缺失 缺失(deficiency, deletion) 缺失 (2)重复 重复(duplication) 重复 (3)倒位 倒位(inversion) 倒位 (4)易位 易位(translocation) 易位
染色体重复的剂量效应和位置效应
引自Klug WS 和Cummings MR，2002 引自 ，
纯合棒眼很不稳定， 个子代中， 纯合棒眼很不稳定，在600-2 000个子代中，会出现一个野生型的正常复 个子代中 眼和一个眼睛更窄小的“超棒眼” 并发现超棒眼（ ）仅有45个小 眼和一个眼睛更窄小的“超棒眼” ，并发现超棒眼（ BB）仅有 个小 眼。 Sturtevant的解释：在减数分裂时同源染色体发生不等交换（unequal 的解释：在减数分裂时同源染色体发生不等交换（ 的解释 不等交换 crossover）的假设。他构建一个杂合体雌蝇：在其X染色体的 基因座 ）的假设。他构建一个杂合体雌蝇：在其 染色体的 染色体的B基因座 左侧附近带有一个隐性标记基因“叉毛” 刚毛分叉 左侧附近带有一个隐性标记基因“叉毛”（刚毛分叉forked, f） ；右侧 ） 附近带有隐性标记基因“融合” 翅脉融合 附近带有隐性标记基因“融合”（翅脉融合, funed, fu）, 在其同源的另 ） 一X染色体的 基因座的两侧则为正常的等位基因。如果在减数分裂过 染色体的B基因座的两侧则为正常的等位基因 染色体的 基因座的两侧则为正常的等位基因。 程中，在棒眼区域发生染色体的不等交换， 程中，在棒眼区域发生染色体的不等交换，则预计其后代雄蝇中将出现 “正常眼”和“叉毛”与“超棒眼”和“融合”的类型。结果表明他的 正常眼” 叉毛” 超棒眼” 融合”的类型。 预料完全正确。 预料完全正确。
9.1 缺失 缺失(deletion or deficiency)
缺失的类别 缺失的细胞学特征 缺失的遗传效应
一、缺失的类别
缺失：指染色体丢失了某一个片段，导致位于该片段的基因也随之丢失。 缺失：指染色体丢失了某一个片段，导致位于该片段的基因也随之丢失。 末端缺失（ 末端缺失（terminal deletion） ） 染色体的长臂或短臂接近末端的一个节段发生一次断裂， 一次断裂 染色体的长臂或短臂接近末端的一个节段发生一次断裂，造成该 染 色体远侧节段缺失的现象。 色体远侧节段缺失的现象。 形成无着丝点断片（易丢失） 形成无着丝点断片（易丢失）或与另一染色体重接后形成双着丝点 染色体（易再次断裂），均不稳定。 ），均不稳定 染色体（易再次断裂），均不稳定。 中间缺失（ 中间缺失（intercalary deletion） ） 染色体着丝粒一侧的短臂或长臂内发生两处断裂，产生3个节段 两处断裂 个节段， 染色体着丝粒一侧的短臂或长臂内发生两处断裂，产生 个节段，中 间片段脱离后，近侧段（离着丝粒近）和远侧段（离着丝粒远） 间片段脱离后，近侧段（离着丝粒近）和远侧段（离着丝粒远）的 断裂末端彼此连接，形成一条有中央缺失的衍生染色体。 断裂末端彼此连接，形成一条有中央缺失的衍生染色体。
猫叫综合症cri-du猫叫综合症cri-du-chat ( cry of the cat )——5号染色体缺失 )——5
人的5号染色体短臂缺失一小段所致。遗传组成为 人的 号染色体短臂缺失一小段所致。遗传组成为46,5p号染色体短臂缺失一小段所致 患者生长迟缓、智力低下、病指、小头、哭声无力似猫叫， 患者生长迟缓、智力低下、病指、小头、哭声无力似猫叫， 多于婴幼期夭亡。图片引自Klug et al，2008 多于婴幼期夭亡。图片引自 ，
三、重复的遗传效应 重复对表现型的影响主要是扰乱了基因的固有平衡 重复对表现型的影响主要是扰乱了基因的固有平衡 关系， 关系，改变了在进化过程中长期适应了的成对基因 的平衡关系，因而出现某些意想不到的后果。 的平衡关系，因而出现某些意想不到的后果。 基因的剂量效应(dosage effect) ① 基因的剂量效应 举例： 举例：果蝇的眼色遗传 v —朱红色（隐性） 朱红色（ 朱红色 隐性） V+—红色（显性） 红色（显性） 红色 V+vv重复杂合体 朱红色 重复杂合体→朱红色 重复杂合体