第六章 染色体变异

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第6章 染色体变异
前面讲的遗传三大规律是在染色体形态、结构和数目稳定的情 况下讲的。这种稳定的依据是染色体的自身复制,它保证了物 种的相对稳定性。然而,稳定只是相对的,而变异则是绝对的。 据研究,外界环境条件的变化,物理的、化学的因素,代谢失 调和衰老都可能引起染色体的变异。
第1节 染色体结构变异
第2节 染色体数目变异
剂量效应(dosage effect):
果蝇眼色遗传的剂量效应,红色(V+)对朱红(V)为显性; 杂合体(V+V)表现为红色; 但(V+VV)的表现型却为朱红色。
位置效应(position effect):
果蝇眼面大小遗传的位臵效应;
果蝇棒眼的位臵效应
三、倒位(inversion)
(一)、倒位的类别
(二)、利用易位引进野生种植物的某一染色体
区段
野生种往往带有抗病虫等抗性基因,如果通过杂 交,把野生种的整套或整条染色体输入栽培种,往往 在带进抗性基因的同时,带进许多野生性状,只输入 个别抗性基因又较困难。因此,育种上常采用辐射等方法,使野生种上带有抗性基 因的染色体易位到栽培种的染色体上,而把不符合要求的野生型基因通过缺失予以 排除。这种染色体水平的遗传操纵,也称为染色体工程。
(二)、缺失的细胞学鉴定
有无染色体断片 ;
最初发生缺失的细胞在分裂时可见无着丝粒断片。 有无“缺失圈” ; 中间缺失杂合体偶线期和粗线期出现; 同源染色体是否等长 ; 顶端缺失杂合体粗线期、双线期,交叉未完全端化的 二价体末端不等长。
缺失染色体的联会
缺失的 细胞学 特征
果蝇唾腺染色体的缺失圈
的,而进行相邻式分离产生的配子是不育的
由于交替式分离和相邻式分离的机率相等,因此导致易位杂 合体的半不育。
(三)、易位的遗传效应
相互易位出现假连锁现象。交替式分离时,总是两个易位染
色体进入一个配子,两个非易位染色体进入另一个配子,易位
点附近的一些基因之间甚至可能不发生交换。因为易位点附近 的联会配对比较松散。
烟草(异源四倍体)
各类染色体数量变异的类别,名称及染色体组成
(1234代表一个染色体组中的四个非同源染色体;1234和5678是不同种属的四个非同源 染色体)。
二、同源多倍体
形态特征
(一)、同源多倍体的特征
一般情况下,在一定范围内,随染色体组数增加(也有例外): ◆细胞与细胞核体积增大; ◆组织器官(气孔、保卫细胞、叶片、花朵等)巨大化,生物 个体更高大粗壮; ◆成熟期延迟、生育期延长。
体细胞的染色体数为X。配子的染色体数以“n”代表,2n代表 体细胞的染色体数。如柑桔的染色体基数为9,即x=9,二倍体 柑桔2n=2x=18; 四倍体2n=4x=36。
染色体组的基本特征:
不同属往往具有独特的染色体基数; 一个染色体组的各个染色体间形态、结构和载有的
基因均彼此不同,并且构成一个完整而协调的整体,
不均衡分离的结果,造成配子染色体组分混乱,基
因不平衡,因而高度不育。目前三倍体的高度不育 已经在果茶等园艺作物上得以广泛应用:
无籽西瓜; 无籽香蕉;
茶三倍体不结籽、
染色体时,倒位区段可能和正常染色体的相应部位联合,
而非倒位部分分离。
(二)、倒位的细胞学鉴定
倒位杂合体的联会
(三)、倒位的遗传效应
1. 倒位杂合体的部分不育现象;
1.
倒位圈内发生交换后,产生的交换型配子(50%)含重复缺失染色单体, 这类配子是不育的;
2. 纯结合的倒位改变了连锁群,改变了连锁基因的重 组率,但对育性影响不大;
生理特征
由于基因剂量效应,同源多倍体的生化反应与代谢活动加
强;许多性状的表现更强。如:玉米同源四倍体籽粒胡萝卜 素含量比二倍体原种增加43%。
(一)、同源多倍体的特征
生殖特征
配子育性降低甚至完全不育。
特殊表型变异
基因间平衡与相互作用关系破坏而表现一些异 常的性状表现; ◆西葫芦的果形变异:二倍体(梨形)四倍体(扁 圆); ◆菠菜的性别决定:XY型性别决定,四倍体水平 只要具有Y染色体(XXXY、XXYY、XYYY、YYYY)就 为雄性植株。
中间缺失 (interstitial deficiency)
根据染色体的组成,缺失可分为两类
1、纯结合的缺失——细胞内一对同源染色体的相同部
位缺失了。这种缺失个体,称缺失纯合体。一般较少
见。 2、杂结合的缺失——细胞内一对同源染色体中只有一 条染色体部分缺失了。另一条染色体正常。这种缺失 个体称为缺失杂合体。缺失染色体一般以这种方式存 在。
缺失杂合体的假显性现象
二、重复(duplication)
(一)、重复的 类别
重复:染色体
多了自己的某
顺 接 重 复 反 接 重 复
一区段。
(二)、重复的细胞学鉴定
重复圈(环)
(三)、重复的遗传效应
重复对个体综合表现的影响:
重复对生物体的发育和配子生活力的影响较缺失为轻, 往往可以存活,但重复打乱了生物体原有的基因平衡,常 引起遗传性状的改变。

(二)、同源多倍体的联会与分离
1. 同源组与多价体
◆在细胞内,具有同源关系的一组染色体合称为一
个同源组 ◆二倍体生物细胞内每个同源组有两条同源染色体, 减数分裂前期Ⅰ每对同源染色体联会形成一个二价 体(Ⅱ) ◆同源多倍体的每个同源组含有三条或三条以上同 源染色体,减数分裂前期Ⅰ往往同时有三条以上的 染色体参与形成联会复合体,形成多价体 (multivalent),如:三价体(Ⅲ)、四价体(Ⅳ)
第2节 染色体数目变异
一、染色体组及其倍数性 二、同源多倍体 三、异源多倍体 四、多倍体的形成途径及其应用 五、单倍体 六、非整倍体
一、染色体组及其倍数性
(一)染色体组(genome)及其染色体基数
染色体组(genome):二倍体生物一个正常配子的
全部染色体。 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 染色体基数(x):一个物种染色体组的染色体数目, 通常用“X”表示。二倍体的单倍体或多倍体的一倍体正常
2n=2x 2n=3x 2n=4x n=2x n=x
例:
玉米:二倍体(2n=2x=20, n=x=10) 水稻:二倍体(2n=2x=24, n=x=12) 普通小麦:六倍体(2n=6x=42, n=3x=21, x=7)
(二)、整倍体(euploid)
多倍体(polyploid):具有三个或三个以上染色体组的整倍体。 即:三倍体及以上均称为多倍体。 同源多倍体(autopolyploid) :是指增加的染色体组来自同一 物种,一般是由二倍体的染色体直接加倍得到。 异源多倍体(allopolyploid) :是指增加的染色体组来自不同 物种,一般是由不同种、属间的杂交种染色体加倍形成的。
易位杂合体自交,产生1/4正常个体,1/2半不育的易位杂合
体和1/4可育的易位纯合体。所以说易位点相当于一个控制半
不育的显性基因(T),正常体的相对等位点则相当于隐性基
因(t)。因此,可以根据T-t与邻近基因的重组率,确定易 位点在染色体上的位臵。
(三)、易位的遗传效应
易位改变了生物的连锁群 基因间连锁关系和位臵效应变化 易位杂合体的基因重组值降低 十字形结构影响联会复合体中交换的正常形成 易位与生物进化和新物种形成 相互易位纯合体可以保存形成的新的连锁群关系 易位可能导致染色体融合,引起染色体数目变异 染 色 体 融 合
3. 是物种进化的重要因素之一。
倒位纯合体通常不能和原种个体进行有性繁殖,因而形成生殖隔离, 为新物种的进化提供了有利的条件。
倒位杂合体的交换
臂内倒位形成的“后期 I 桥”
四、易位(translocation)
易位是指某染色体的一个区段移接在 非同源的另一个染色体上。
相互易位(reciprocal translocation):一个染色体 的某一区段和非同源的另一个 染色体的某一区段交换连接。 相互易位必须是两个染色体都 断裂,随后交换断片重新接合 起来。
法,相互易位联会时出现“十”字形,到了终变期又交
叉端化为四条染色体构成的“四体环”。简单易位在减
数分裂时联会成“T”字形。
(二)、易位的细胞学鉴定
易位杂合体的联 会和分离
易位杂合体粗线期十字形配对
(三)、易位的遗传效应
易位杂合体半不育现象
易位杂合体十字形配对进行交替式分离所产生的配子是可育
同源三倍体
1.三倍体的形成途径有: (1)减数分裂不正常,卵细胞或精细胞不减数 (2)四倍体与普通二倍体杂交。三倍体无籽西瓜就是 利用此法。西瓜2x→4x×2x→3x种子→3x植株→无籽 西瓜 (3)胚乳培养,胚乳是双受精的产物(3x),是两个
极核受精后发育的。
2.同源三倍体的联会与分离
3.同源三倍体的遗传特点
的单倍体配子不育,但胚囊的耐受性比花粉好,所以缺失染 色体多数通过雌配子遗传。
假显性现象。缺失区段小,而且缺失基因不决定重要性状,
那么个体可能存活,但常出现反常。例如杂合体Rr表现红花, R基因缺失了,则使正常染色体上的r基因得以表现。
猫叫综合症
第5号染色体缺失(短臂缺失)患儿发 出咪咪声,耳位低下,智商仅20~40
第一节 染色体结构变异
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。 结构变异的形成:断裂—重接 使染色体产生折断的因素:
自然:温度剧变、营养生理条件异常、遗传因素等;
人为:物理射线与化学药剂处理等。 染色体折断的结果: 正确重接:重新愈合,恢复原状; 错误重接:产生结构变异;
倒位:染色体某区段的正常直线顺序颠倒了
臂内倒位(paracentric inversion);
臂间倒位(pericentic inversion)。
(二)、倒位的细胞学鉴定
1.纯结合的倒位通过测定交换值加以鉴别
纯结合的倒位在减数分裂时,染色体可以很好地联会配
对,细胞学上难以鉴别,而需通过测定交换值,根据连 锁群来判定,交换值越小说明基因位臵越近。 2.倒位杂合体一般可以用细胞学方法鉴别。 减数分裂联会时,倒位染色体上的倒位区段弯转成环形 与正常的染色体在相应部位联会,形成一个倒位圈 (inversion loop)。如果倒位区段很长,占据大部分
玉米缺失杂合体粗线期缺失环
(三)、缺失的遗传效应
纯结合的缺失产生致死效应。因为同源染色体上某些相同
区段的基因全部丢失,破坏了原有的平衡,表现致死、半致 死效应。危害程度与缺失基因多少及重要性有关。如缺失了 控制叶绿素形成的基因,那么就产生白化苗。
缺失杂合体一般生活力低下,配子败育。含有缺失染色体
简单易位(simple translocation):某一染色体 的一个臂内区段转移到非同源 的另一个染色体上,或嵌入另 一个非同染色体上,故也称转 移或移接,这较少见。
(二)、易位的细胞学鉴定
纯结合的易位没有明显的细胞学特征,减数分裂配对
正常。
杂结合的易位减数分裂联会配对时出现多价体,染色
体小的易位后呈现团粒状。鉴别易位也是依据细胞学方
保持断头:产生结构变异。
结构变异的基本类型:缺失、重复、倒位、易位。
第一节 染色体结构变异
• 缺失
• 重复
• 倒位
类型 细胞学鉴定
遗传学意义
• 易位
• 染色体结构变异的应用
一、缺失(deficiency)
(一)缺失的类型
缺失:染色体的某 一个区段丢失了
顶端缺失 (terminal deficiency)
五、 染色体结构变异的诱发
由于生物的长期进化,形成了染色体的相对稳定性,发 生染色体结构变异的频率较低。育种工作需要的大量变 异材料,必须靠人工诱发。目前已知,凡能诱发基因突
变的理化因素,均能诱发染色体结构变异。
六、 染色体结构变异的应用
(一)、利用结构变异进行基因定位
利用缺失的假显性现象将基因定位到染色体某 一个区段 利用易位点相当于一个控制半不育的显性基因 进行基因定位
任何一个成员或其组成部分的缺少对生物都是有害的
(生活力降低、配子不育或性状变异)。
(二)、整倍体(euplo来自百度文库d)
整倍体:体细胞含有完整的染色体组,即某物种体细 胞染色体数是按其基数成倍增加的。
一倍体(monoploid, x) 二倍体(diploid, 2x) 三倍体(tripoid, 3x) 四倍体(tetraploid, 4x) ┆ 2n=x
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