染色体畸变

1)、ClB技术 ➢ 是摩尔根学生Muller在20世纪20年代利用果蝇建立
的一套检测基因隐性突变和致死突变的技术。 ➢ C表示交换(crossover)，Muller选择了X染色体上存
在倒位的果蝇，目的是抑制交换。 ➢ l 指致死基因(lethal)，即在倒位的X染色体上带有
一个隐性致死基因。 ➢ B指棒眼(Bar)基因，为显性突变。
6.2.2 重复(duplication)
6.2.2.1 重复的类型
1)、顺接重复(tandem duplication) 重复片段与原有片段毗邻且方向相同。
2)、反接重复(reverse duplication) 重复片段与原有片段毗邻但方向相反。
3)、异位重复(displaced duplication) 重复片段位于染色体其它位置或其它染色体上。
➢ 按表型效应的稳定性可把位置效应分为两类，一 类叫稳定位置效应(stable position effect)，又称 S型位置效应，如果蝇的棒眼遗传。另一种位置 效应是不稳定的，称为花斑位置效应(variegated position effect)，也称为V型位置效应，常由易位 而引起。
果蝇棒眼的遗传
A BC A BC
E D FG
E D FG
A B C ED F G
Pericentric
6.2.3.2 倒位的细胞学和遗传学效应
1)、产生倒位环(inversion loop)。
C
B
A
CB
DE FG
A
ABC ABC
DE
E
E
D
D
FG
FG FG
Paracentric Pericentric
Single inversion
➢ 雄果蝇是完全连锁的，不会发生交换。
用ClB雌果蝇有以下的优点：
➢ 用C可抑制交换，使得结果明确，不受重组的干扰。 ➢ B作为一种标记易区分两类雌蝇，可将ClB品系分
离出来。 ➢ 使一半无待测X染色体的雄蝇致死。
2)、平衡致死品系(balanced lethal system)
➢ 这是利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两 个致死基因而设计建立的果蝇品系。
2)、中间缺失(interstitial deletion) 染色体中部缺失了一个片段。这种缺失较为稳定，故
较常见。
A B C DE F G H
Normal
A DE F G H
Interstitial
B C DE F G H
Terminal
1
23
4
56
双着丝点染色体
1
25
4
1
23
末端缺失
中间缺失
➢果蝇的棒眼基因(Bar,B)位于X染色体上，对野生 型的复眼呈不完全显性，表型效应是减少复眼中 的小眼数，使圆而大的复眼呈棒状。
➢棒眼是由于X染色体上一个小片段(16A1~A6区段) 的顺接重复所造成。
➢棒眼作为一个纯系很不稳定，大约1600~2000个子 代个体中，会出现一个野生型的正常复眼和一个 眼睛更窄小的棒眼，名为“双棒眼”。
Recessive c phenotype
Wild type
6.2.1.3 缺失与进化
➢ 进化的趋势是基因组C值的增加，而缺失减小C值， 因此它在进化中没有直接的作用。
6.2.1.4 缺失的应用
➢ 作为一种研究手段用来探测某些调控元件和蛋白 质的结合位点，如E.coli的复制起始区的分析等。
➢ 利用假显性原理可以进行基因的缺失定位(deletion mapping)。
1
23
1 自我连接
1
＋
23
环状染色体 23
1
26
4
53
平衡易位
断裂-融合桥
1
3
2
＋
断裂融合桥(breakage fusion bridge)
3 4 5543
2
2
1
1
3 4 55
2 1
重复5
43
2 1
缺失5
6.2.1.2 缺失的细胞学和遗传学效应
1)、在减数分裂同源染色体配对时，缺失杂合体出 现特征性的环状结构—缺失环(deletion loop)。
➢据Schultz和Redfield(1951)在果蝇中的研究发现， 一对染色体的杂合倒位，能增加同一染色体组中 的非倒位片段的交换发生。这种现象称为SchultzRedfield效应。
3)、倒位杂合体育性降低，表现部分不育。
Paracentric
Paracentric
Pericentric
6.2.3.3 倒位的应用
6.2.1 缺失(deletion)
6.2.1.1 缺失的类型
1)、末端缺失(terminal deletion) 末端发生缺失。由于丢失了端粒，故一般很不稳定，
常和其他染色体断裂片段愈合形成双着丝点染色体或易位； 也可能自身首尾相连，形成环状染色体。双着丝点染色体 在有丝分裂中都可形成断裂融合桥(breakage fusion bridge)，由于分裂时桥的断裂点不稳定，可造成新的重复 和缺失。
➢ 保存一个隐性基因必须使之处于纯合状态,因只有 纯合体才能真实遗传。但致死基因不能以纯合保 存,因纯合体是致死的,只能以杂合体状态保存。
➢ Muller提出可用另一个致死基因来“平衡”。其先 决条件是,两个致死基因紧密连锁,极不易发生交换, 或是利用倒位抑制交换,使两个非等位的隐性致死 基因永远处于一对同源染色体的不同成员上。
fu
Wild-type
Heterozygous Bar
Homozygous Bar
B+ / B+
B / B+
B/B
Heterozygous Doublebar
BB / B+
800 facets
350 facets
70 facets
45 facets
3)、剂量效应(dosage effect)
如在细胞或个体中既有重复又有缺失，总 的基因组平衡的话，除染色体重排引起的效 应外，个体表型是正常的。但若总量因重复 而增加，那么某些基因及其产物的剂量也随 之增加，如这些基因或产物十分重要的话必 然会引起表型异常。
➢一对同源染色体其中一条是正常的而另一条发生 了结构变异，含有这类染色体的个体或细胞称为 结构杂合体(structural heterozygote)。
➢若一对同源染色体产生了相同的结构变异， 则称为结构纯合体(structural homozygote)。
➢染色体结构变异能导致4种遗传效应： ①染色体重排(chromosomal rearrangements)； ②核型的改变； ③形成新的连锁群； ④减少或增加染色体上的遗传物质。
➢正常复眼由约800个小眼组成，棒眼约有70个小眼， 而双棒眼只有45个小眼。
Sturtevant 通过实验,认为棒眼转变的现象，是由 于同源染色体发生了不等交换(unequal crossover)。
f
fu
Bar
Crossover point
Bar
+Biblioteka Baidu
+
Doublebar Wild-type
f
+
+
6.2.3 倒位(inversion)
6.2.2.1 倒位的类型
1)、臂内倒位(paracentric inversion) 倒位片段不含着丝粒。
2)、臂间倒位(pericentric inversion) 倒位片段含着丝粒。
C
B
A
DE F G
C A
B DE
FG
A C B DE F G
Paracentric
Multiple inversion
2)、抑制倒位区内的重组，形成假连锁。
➢不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非 姐妹染色单体间发生单交换，而交换的产物都带 有缺失或重复，不能形成有功能的配子，因而好 象被抑制了，或相当程度地减少杂合子中的重组。 这种现象称为交换抑制因子(crossover repressor,C)。
2)、致死或出现异常。如人类的猫叫综合症(cat cry syndrome)是由于第5号染色体短臂缺失所致。
12
6
4
5
deletion loop
3
7
Normal chromotids
12
3
Deletion chromotids 7
3)、假显性(pesudo-dominance) 如果缺失的部分包括某些显性基因，那么同源
Overlap of homologues
Simultaneous break
Reunion of homologues
6.2.2.2 重复的细胞学和遗传学效应
1)、染色体重复与正常染色体联会时，在粗线期的 染色体上会出现环状突起。
2)、位置效应(position effect)
➢ 一个基因随着染色体畸变而改变它和邻近基因的 位置关系，从而改变了表型的现象称位置效应。 可能是随位置的改变也改变了和5’端调控元件的 关系和距离，从而影响基因的表达。
6.2.2.3 重复与进化
➢ 重复增加基因组含量和新基因，是进化的一种重 要途径。
6.2.1.4 重复的应用
➢ 通过重复可以研究位置效应。在细胞学研究中可 以通过重复来给某一染色体进行标记。
➢ 在育种中可用来固定杂种优势。对A/a来说因A， a会分离，但如通过不等交换获得了顺式，就不会 分离而可固定杂种优势。
6.2.4.1 易位的类型
1)、相互易位(reciprocal translocation) 非同源染色体之间相互置换了一段染色体片段。
2)、插入易位(interstitial translocation) 一条染色体片断插入到非同源染色体区段之中。
染色体上与这一缺失相对位置上的隐性基因就得以 表现，这一现象称为假显性。如果蝇的缺刻翅遗传。
红眼缺刻翅 +
N
X+XN
×
白眼正常翅 XwY
w
+
w+
红眼正常 红眼正常
w
NN
白眼缺刻
死亡
+
+ b
+
+ +
+
+ +
++
++ +
++
++ a
++
++ +
+++ +++
+++ +++
+++ +++
Recessive b phenotype
6.2 染色体结构变异
➢染色体结构变异可分为四种类型。 ①缺失(deletion)：失去了部分染色体片段； ②重复(duplication)：增加部分染色体片段； ③倒位(inversion)：染色体片段作180℃的颠倒再 重接在染色体上； ④易位(translocation)：两条非同源染色体之间发 生部分片段的交换。
Herman J.Muller(1890-1967)
ClB
×
+++
？
？
ClB 棒眼
+++
ClB
非棒眼
死亡
×
+++ 野生型
ClB
？
+++ 棒眼
+++ 非棒眼
可供下次检测用
ClB 死亡
？
可显现隐性突 变和致死突变
选择雄雄果蝇作为待测对象是因为：
➢ 一只雄果蝇可和多只雌蝇交配，这样筛选突变的 样本增加了。
是非整倍体；整倍体是增加或减少整套的染色体， 非整倍体是增加或减少一条或几条染色体；
6.1 断裂愈合学说(breakage-reunion hypothesis)
➢染色体断裂愈合学说(breakage-reunion hypothesis)是由Stadler (1931,1932), Sax (1938, 1941), Muller (1932,1938,1954),Wolff(1961)及 Evans(1962)相继建立。该学说认为：断裂是自发 产生或者由诱变剂诱发，一般在原来的位置按原 来的方向通过修复而重聚，此现象就称为重建 (restitution)。若经重建改变原来的结构则称为非 重建性愈合；若染色体断裂后的片段(不含着丝点) 丢失，留下游离的断裂端，则称为不愈合。
第九章 染色体畸变
Chromosome Aberration
基本概念
➢ 染色体畸变指染色体的结构或数目发生了异常的变 化。染色体畸变可能是自发的，也可通过化学物质 或放射线处理而诱发；
➢ 染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位四类； ➢ 一对同源染色体存在相同的结构改变称结构纯合体，
若仅其中一条染色体结构发生改变叫结构杂合体； ➢ 染色体数的改变分为两类，一类是整倍体，另一类
D+
+ Gl
×
++
++
展翅
粘胶眼
D+
++ 展翅
+ Gl
D+ ++
++
+ Gl
++
粘胶眼 展翅粘胶眼 野生型
平衡致死系的形成
D+
D+
×
+ Gl
+ Gl
展翅粘胶眼
展翅粘胶眼
D+
D+ 死亡
+ Gl
D+
D+
+ Gl 死亡
+ Gl
+ Gl
展翅粘胶眼 展翅粘胶眼
永久杂种并非真实不分离，但可真实遗传
6.2.4 易位(translocation)
A B C DE A B CB C DE A B CC B DE
A B C DE
FG H FG H FG H F B CG H
Normal Tandem Reverse Displaced
A A BC DE
FG H
B C
A
A BC DE
FG H
B C
A DE A B CB C DE
FG H FG H