06 普通遗传学 染色体变异 课件

图6-17
Paracentric
Paracentric
图6-18 臂内倒位形成的“后期 I 桥”
图6-19
Pericentric
4）倒位可以形成新种，促进生物进化：
倒位会改变基因间相邻关系 造成遗传 性状变异 种与种之间的差异常由多次倒位 所形成。 倒位纯合体与原物种形成生殖隔离，促进 物种进化。
1 4
1 2
1 3
3 2
3 4
2 4
Alternate
产生的配子是正常 的和平衡易位的， 可存活
Adjacent-1,2
产生的配子都有缺 失和重复，是不可 育的
图6-25
易位的效应
4、易位的效应
改变基因的连锁关系，产生假连锁（pseudolinkage）。 基因改变位置，产生位置效应； 对生活力的影响，易位纯合体一般正常，易位杂
图6-4 缺失的细胞学特征
必须： ① 参照染色体的正常长度； ② 染色粒和染色节的正常分布； ③ 着丝点的正常位置； 缺失杂合体(deficiency heterozygote)如果 在一个个体的细胞中，一对同源染色体中的一 个发生缺失，那么这个个体可以称为缺失杂合 体。 缺失纯合体(deficiency homozygote) 如果 一对同源染色体都在同一位置发生了缺失，那 么这个个体可以称为确实纯合体。
果蝇唾腺染色体的缺失圈
图6-6
猫叫综合症（第5号染色体短臂缺失）： 婴儿啼哭如猫叫，一般伴随有小头症和智力迟钝。
图6-7
图6-8 拟显性的出现
二、重复（duplication）
重复：染色体多了与自己相同的某一区段。
2、重复的类别:
2、重复的产生：
不等交换 断裂—融合桥的形成 染色体纽结
A
B
C O
D P
E Q
F
A
B
C O
D P
E Q
F
M N
M N
A M N B
D
E
F P Q
A
B M N
C D
O E
P F
Q
C O
图6-20 interstitial translocation Reciprocal translocation
图6-21
罗伯逊易位
2、易位的产生
断裂后非重建性愈合 转座引起的易位
合体常表现不育； 基因重排导致癌基因活化； 降低生产和繁殖性能 。 造成染色体融合而改变染色体数。
a A 易位 a A 减数分裂 A
b B b B “十” 字配对 b
a
B
图6-26
假连锁现象
图6-27
花斑型位置效应 (variegated position effect)：
指由于位于常染色质区的基因经易位而移到 异染色质区或其附近，引起这一基因的异染色质 化，使其作用受到抑制，表现出不稳定的表型效 应。如果蝇的红眼基因W+易位。
(paracentric inversion & pericentric inversion)
2、倒位的产生：
染色体纽结、断裂和重接转座引 起的倒位。 转座因子可引起染色体倒位。
图6-13 染色体纽结产生的倒位
2、倒位染色体的联会和鉴定：
① 很长倒位区段 倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进 行联会，倒位区段以外的部分只有保持分离。 ② 较短倒位区段 倒位杂合体联会的二价体在倒位区段内形成 “倒位环”。
图6-16 Single inversion
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 姊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)。 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 Schultz-Redfield效应。
结构纯合体(structral homozygote)：
若一对同源染色体产生了相同的结构变异， 那么就称为。
断裂愈合学说(breakage-reunion hypothesis)
染色体断裂愈合学说是由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。
本章重点
3、染色体组及其倍数性； 4、多倍体的类型、特征、形成途径及 其应用； 5、非整倍体的类型及其应用。
第一节
染色体结构变异
Chromosomal Structural Change
染色体结构变异的类型
缺失、重复、倒位、易位
染色体结构变异的原因
–缺失、重复、倒位：一对同源染色体中一条或两 条染色体发生一次或多次断裂后，其断裂面以不 同形式黏合的结果。 –易位：两对同源染色体中各有一条染色体断裂 后，进行单向黏合或双向黏合的结果。
图6-9 不等交换产生的重复
3、重复的细胞学鉴定：
对于重复杂合体，一般是在减数分裂的偶线期 和粗线期进行检查。重复区段的二价体会突出环 或瘤（与缺失杂合体如何区分）。 对于重复纯合体的鉴别就更难了，除了参照少 数特征进行比较以外，还必须应用染色体分带的 技术。
图6-10 重复的细胞学特征
4、重复的遗传与表型效应
F E D A A B B C C
F E D N N M M
1 2
3 4
O P Q
O P Q
图6-22
减数分裂前期 I 的相互易位杂合体
图6-23 果蝇唾腺染色体
1 3
1
3 3
4பைடு நூலகம்
1 4 2 Alternate 2 Adjacent-1 4 Adjacent-2
2
图6-24 相互易位杂合体在减数分裂后期 I 的三种分离方式
四、易位 (translocation)
易位——两对非同源染色体之间某区段转移。
1、易位的类型：
相互易位 单向易位 罗伯逊易位
相互易位（ reciprocal translocation ）：非同源 染色体之间相互交换片段。 单向易位（ interstitial translocation ）：染色体 的某区段结合到非同源染色体上。 罗伯逊易位（ Robertsonian translocation ）： 两个非同源的端着丝粒染色体的着丝粒融合，形 成一条大的中或亚中着丝粒的染色体。短臂相互 连接成交互的产物，常在细胞分裂中丢失。
断裂融合桥(breakage fusion bridge)
3 2 1 4 5 5 4 3 1 2
3 2 1
4
5 5
4 3 1 2
重复5
缺失5
deletion loop
图6-3 染色体纽结产生的中间缺失
3、缺失的鉴定：
⑴最初细胞质中存在无着丝点的断片； ⑵缺失杂合体中，联会时形成环状或瘤状突起， 但易与重复相混淆。 ⑶当顶端缺失较长时，可在双线期检查缺失杂合 体交叉尚未完全端化的二价体，注意非姐妹染 色单体的末端是否有长短。 注意： 较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特 征； 缺失纯合体减数分裂过程也不表现明显的细 胞学特征。
图6-14
臂内倒位、臂间倒位
图6-15 果蝇唾腺染色体臂内倒位环
3、 倒位的细胞学和遗传学效应
1)产生倒位环(inversion loop)。
A A E A B A B C C E D D F F G G C C B B D D E E F F G G
Paracentric
Pericentric
第二节
染色体结构变异的应用
一、基因定位：
㈠ 利用缺失进行基因定位：
利用假显性现象，杂合体表现隐性性状， 进行基因定位，其关键为： 1、使载有显性基因的染色体发生缺失，隐性等 位基因有可能表现“假显性”； 2、对表现假显性现象个体进行细胞学鉴定，鉴 定发生缺失某一区段的染色体。
图6-1
2．缺失的产生
顶端缺失：染色体末端断裂丢失末端。 中间缺失：染色体发生两次断裂，丢失中间片 段；染色体由于发生纽结而且在纽 结处断裂。 不等交换：一对同源染色体之间发生不等交换， 产生缺失和重复。 转座因子：引起缺失和倒位的产生。
图6-2
染色体缺失的类型及异常形成的原因
4、缺失的效应
遗传效应——致死或异常（人类的猫叫综合症， cat cry syndrome）是Lejeune等在1963年首先报 导了三例，由于5号染色体短臂末端缺失造成的。 表型效应——假显性（拟显性），显性基因缺失 使同源染色体上的隐性基因得以表现。
图6-5 玉米缺失杂合体粗线期缺失环
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 。
结构杂合体（structral heterozygote）：
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。
破坏正常的连锁群，改变连锁关系和交换率； 位置效应（ position effect ）：一个基因与 相邻基因位置关系改变所造成的表型改变称为 位置效应； 剂量效应（ dosage effect ）：因基因数目不 同造成的表型差异；
例：果蝇棒眼的遗传
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。
3、易位的细胞学效应
相互易位杂合体在 prophase I，由于同源部 分的紧密配对而出现特征性的十字形图像。 随着分裂的进行，十字形图像逐渐开放形成一 个环形或双环状的“8”字形。 到anaphase I ，染色体表现出不同的分离方 式： 1) 相邻分离－1(adjacent segregation-1) 2) 相邻分离－2(adjacent segregation-2) 3) 交互分离 (alternate segregation)
正常眼
棒眼
纯合棒眼
重棒眼
纯合重棒眼
780
358
69
45
25
图6-11 果蝇X染色体上16A区段重复
三、倒位（inversion）
倒位——染色体某区段颠倒180°重新接上的现象。
1、倒位的类型
臂内倒位——颠倒的区段不含着丝粒 臂间倒位——颠倒的区段包含着丝粒
图6-12 臂内倒位与臂间倒位
图6-28 当果蝇X染色 体上的红眼基因W+易 位到异染色质区时会 出现红白相间的复眼
图6-29
21/21易位型先天愚型
易位融合造成染色体数目减少（女46 45）
经着丝点蛋白 接合荧光显色 9号染色体着丝点 附着于 第11号染色体上
图6-30
图6-31 人类染色体相互易位：容易导致肿瘤的产生
第六章
染色体变异
Chromosome Aberration
染色体结构变异
染色体水平
染色体数目变异
遗传信息 的改变
基因突变
DNA水平
遗传重组
本章重点
1、结构变异的类型和遗传效应
① 缺失 ③ 倒位 ② 重复 ④易位
2、结构变异在遗传研究中的应用
① 利用缺失进行基因定位。 ② 利用ClB测定隐性突变频率。 ③ 利用易位创造玉米不育系的双杂保系。
重建愈合：染色体按原来顺序连接， 断裂的染色体
不改变染色体的结构。
非重建愈合：改变基因的直线顺序，
产生染色体结构变异。
不愈合：
一、缺失（deficiency）
缺失：染色体的某一区段丢失。
1、缺失的类别：
顶端缺失：染色体某臂的外端缺失。 中间缺失：染色体某臂的内段缺失。 顶端着丝点染色体：染色体整条臂的丢失。
3）倒位杂合体育性降低，表现部分不育。
倒位杂合体非姊妹染色单体之间在倒位环 内外发生交换后可以产生以下4 种情况： ① 无着丝点断片（臂内倒位杂合体），在后期 Ⅰ丢失； ② 双着丝点的缺失染色体单体（臂内倒位杂合 体），在成为后期桥而折断后，形成缺失染 色体，得到这种缺失染色体的孢子不育； ③ 单着丝点的重复缺失染色体（臂间倒位杂合 体）和缺失染色体（臂内倒位杂合体），得 到它们的孢子也是不育； ④ 正常或倒位染色单体，孢子可育。