12 染色体畸变遗传分析

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体的一个臂端区段接在非同源染色体的一个
臂端上。
④整臂易位(whole arm translocation): 非同源染色体之间整个臂的转移或交换。 ⑤罗伯逊式易位(Robertson translocation ):也称着丝粒融合 (centric fusion)近端部着丝点染色体在着 丝粒处断裂的整臂易位。
遗传表现:
Ⅰ表型特征
a. 巨大性(细胞核、茎、叶、花、种子等)。 b. 代谢活性增强(大麦蛋白质10~12%,玉米 的类胡萝卜素40%,番茄Vc1倍)—剂量效 应。 c.三倍体植物具有很强的生活力,但发育延迟, 结实率低,如香蕉、无籽西瓜等。
Ⅱ 减数分裂 a 同源三倍体的联会与分离 ⅰ.三价体Ⅲ; 同源三倍体高度 ⅱ.二价加一。
2n-2, 2n+1, 2n+2, 2n+1+1 。
12.2.2 整倍体及其遗传特征
1)单倍体的产生
无融合生殖(单倍体孤雌或单雄生殖);花粉
培养、子房培养等。
2)单倍体的遗传表现 体型小、生活力弱;高度不育。 3)单倍体的应用 ① 获得纯合二倍体(双单倍体,amphihaploid)。 ② 研究基因突变。
分离: 2/2或3/1; 2/2或3/1或2/1; 2/2; 2/2或3/1或2/1或1/1。
例如大麦四倍体: 中期Ⅰ 后期Ⅰ 末期Ⅰ

落后
落后
浙江大学
②异源多倍体(allopolyploid)
概念:加倍的染色体来源于不同的物种 。
产生:先杂交再加倍。
eg:普通小麦2nห้องสมุดไป่ตู้6X=42。AABBDD
① 相互易位; ② 单向易位; ③ 整臂易位; ④ Robertson式易位。
①相互易位(reciprocal translocation):两条非 同源染色体相互交换由断 裂形成的片段。相互易位
的片段可以等长也可以不
等长。这类易位不会造成
遗传物质的损失。
②单向易位(simple translocation):某一染色
4 一倍体(monoplood): 只含有一个染色体组 的个体或细胞。如蜜蜂的雄蜂 x = 16。 5 二倍体(diploid): 含有二个染色体组的个
体或细胞。2n=2X
6 多倍体(polyploid):细胞或个体中的染色
体组数多于二个。
eg,三倍体( triploid):2n=3X,四倍体
( tetraploid):2n=4X。
3 重复染色体的联会和鉴定
(1) 重复区段很短时
一般无环出现。
(2) 重复区段较长时
杂合体中二价体
在重复区段突出形成
环;与缺失杂合体的
环或瘤易混淆(染色 体长度不同)。
4 重复的遗传学效应
(1) 扰乱基因的固有平衡体系 如果蝇眼色遗传:红色(V+)对朱红色(V) 为显性。 V+V 红色,但V+VV 朱红色。 说明:2个隐性基因的作用大于1个显性等位基 因,改变了原来一个显性基因与一个隐性基因的 关系.
不育的原因:三
价体和单价体的
频率较高,产生
n,2n配子的机 会很小(1/2)n,交配更难。
例:无籽西瓜(X=11) 二倍体(2n=2X=22=11Ⅱ)
↓加倍
同源四倍体 × 二倍体
(2n=4X=44=11Ⅳ)↓
同源三倍体西瓜 (无籽) 2n=3X=33=11 Ⅲ
b
同源四倍体联会和分离: 联会:Ⅳ、Ⅲ+Ⅰ、Ⅱ+Ⅱ 和Ⅱ+Ⅰ+Ⅰ。
(2)基因的剂量效应
细胞内某基因出现次数越多,表现型效应 越显著。
(3)基因的位置效应 基因的表现型效应因其所在的染色体不同 位置而有一定程度的改变。
800
360 B/B 68
BB/++
45
25
12.1.5 倒位(inversion)
1 概念: Chr上某一片段颠倒180o
2 类型:
臂间 倒位
───────────────────────── 连锁基因 正常重组率 易位杂合体重组率 (%) (%) ───────────────────────── yg2-sh 23 11 sh-wx 20 5 ─────────────────────────
4) 易位可以改变基因连锁群
基因:连锁遗传→独立遗传。 植物在进化过程中不断发生易位可以形成许 多变种。
能的配子,无重组类型,似乎交换被抑制了。
交换抑制效应的应用 隐性基因以纯合状态保存,但隐性致死基因
不能以纯合体保存。 解决办法:利用另一个致死基因(两基因距离很 近,或染色体的倒位)在杂合状态下保存。 eg1.果蝇第3染色体分别具有两个致死基因: 一条: 有展翅基因D,纯合致死。 另一条: 有粘胶眼基因Gl,纯合致死 。
2)多倍体 ① 同源多倍体 概念:具有3个以上相同染色体组的细胞或个体。 如曼陀罗4x=48 香焦3x=33 黄花菜3x=33 。
产生:
a 体细胞有丝分裂:染色体复制而细胞不分裂。
b 异常减数分裂:2n+2n→4n,2n+n→3n等。
c 机械损伤:如摘心、反复断顶等。 d 人工诱导:秋水仙素处理种子或幼苗等。
展 D +
翅 + +
×
粘胶眼 + Gl + +
D + + + 展 翅
+ Gl + + 粘胶眼
D + + Gl 展翅,粘胶眼 保留
+ + + + 野生型
D +
+ × Gl
D +
+ Gl
D +
+ Gl
平衡致死品系(balanced lethal system):永远
以杂合状态保存不发生分离的品系。 平衡致死系统,必须满足的条件: 一对同源染色体的两个成员各带有一个座位 不同的隐性致死基因。
eg2.果蝇第2染色体分别具有两个致死基因:
一条: 有显性翘翅基因Cy,纯合致死,左右臂ⅡL、
ⅡR上都有两个大的倒位。
另一条: 有星状眼基因S(star),纯合致死 。
(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 遗传性状变异
种与种之间的差异常由多次倒位所形成。
果蝇(n=4):不 同倒位特点的种,分 布在不同地理区域;
易位使非同源染色体上的基因间的自由组合 受到严重限制 ,表现出类似于基因之间连锁的 表型效应。实质为易位后形成的不平衡配子致死 造成的。
3) 降低邻近易位接合点基因间重组率 如玉米:T5-9a是第5染色体长臂的外侧一小 段染色体和第9染色体短臂包括Wx在内的一大段染 色体的易位。 在第9染色体中:
12.1.2 染色体结构变异
引起变异的因素: 自然因素:营养、温度、生理等; 人工因素:物理因素、化学药剂等的处理。
四大类型:缺失、重复、倒位和易位
12.1.3 缺失(deletion, deficiency)
1 概念:染色体丢失一段,其上的基因也随
之丢失的现象。 2 类型: 顶端缺失:染色体某臂的外端缺失。
(2) 缺失导致假显性(pseudodominance) pl pl
由于显性等 位基因的缺
PL
PL
失导致隐性
基因的效应
pl
PL
PL
表现。
pl PL pl
McClintock(1931 )的玉米X射线辐射试验
12.1.4 重复 (duplication, repeat)
1 概念:Chr上多了某一片段。 2 类型
中期Ⅰ 终变期的环可能变为环形或“8”字形。 后期Ⅰ 染色体表现出不同的分离方式:

adjacent segregation
alternate segregation)
相邻分离:“0”型结构,配子全部致死; 半不 相间分离:“8”型结构,配子全部可育。 孕性
全部致死
可育
2)假连锁(Pseudolinkage)
例如:直果曼陀罗(n=12)
许多变系就是不同染色体
的易位纯合体。
5) 造成染色体融合而改变染色体数
在两个易位染色体中,其中产生一个很小的 染色体,形成配子时未被包在配子核内而丢失,后
代中可能出现缺少一对染色体的易位纯合体。
植物还阳参属,出现 8等染色体数目不同的种。 n=3、4、5、6、7、
经着丝 点蛋白 结合荧 光显色
9号染色体着 丝点附着于第 11号染色体上
易位融合造成染色体数目减少
6) 花斑位置效应
4-chr
12.2 染色体数目变异
12.2.1 染色体倍性
1 染色体组(chromosome set):二倍体生物中 一个正常配子中所包含的全部染色体。 2 染色体基数(X): 一个染色体组中所包含 的染色体数目。 3 染色体倍性(Ploidy):细胞中染色体组的 数目。 一般,配子中的染色体数目用n表示,体 细胞中染色体数目用2n表示。
3 易位的细胞学和遗传学效应
1)相互易位导致半不孕性
(1)易位纯合体没有什么特殊表现。 正常联会 表现正常。 (2)单向易位杂合体: 联会成“T”形。
(3)相互易位杂合体:偶线期、粗线期两对非同
源染色体同源区段联会成“+”字形,后期分离。
配对形成十字形 终变期联会就会因交叉端化而变为由4个染色 体构成的 “四体链”或“四体环”。
7 单倍体(haploid):含有配子染色体数目的细
胞或个体。对diploid:n=X, tetraploid:
n=2x.
8 整倍体(Euploid):具有物种特定的一套或 几套整倍数染色体组的细胞或个体,如一倍体、 二倍体、多倍体。 9 非整倍体 (Uneuploid):在二倍体的基础上,
增加或减少个别染色体的细胞或个体。如:2n-1,
臂内 倒位
3 倒位的联会及鉴定: (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
倒位圈由一对染
倒位圈
色体形成(而缺失或
重复杂合体的环由单
个染色体形成)。
2与4染色 单体交换
双着丝粒Chr 无着丝粒片段

2与4染色 单体交换
1 2 3 4
2与4染色 单体双交 换
3 倒位的遗传效应 (1)倒位杂合体的部分不育: 含交换染色单体的孢子大多数是不育的。 (2)位置效应: 基因在染色体上的位置变异,造 成在表型上产生变异。 (3) 交换抑制(crossoverrepressor):臂内或 臂间倒位杂合体,倒位环内染色单体间发生单交 换,交换的产物带有缺失或重复,不能形成有功
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 缺失的联会与鉴定 (1)最初细胞质存在无着丝点的断片; (2)缺失杂合体联会形成环状
突起,易与重复混淆,需参照染
色体的长度;
(3)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,非姐妹染色单体
的未端一长一短。
4 遗传学效应
(1)缺失对个体的生长和发育不利
①.缺失纯合体很难存活; ②.缺失杂合体的生活力很低;
③.含缺失染色体的配子一般败育;
④.缺失染色体主要是通过雌配子传递。
患儿的哭声似猫叫。5号染色体短臂缺失(5P-)所致, 又称5P- 综合征,发病率约为1/5万,女性多于男性,并 有生长和智能发育不全。
唾液腺染色体的特征:
(1)巨大性、伸展性: 210-215染色质线平行
排列;比中期染色体长100-200倍。
(2)体细胞联会(Somatic synapsis):体细胞中同
源染色体配对。
(3)具横纹结构: 区(102,X-2L-2R-3L-3R-4); 段 (6,A-F);横纹。eg.小眼不齐基因3C7; (4)出现泡状(puff)结构: 核蛋白解离,环散开, DNA活跃转录区,eg. 摇蚊幼虫分泌丝状蛋白。
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染色体畸变的遗传分析
主要内容: 1 重复、缺失、倒位、易位的类型及其细 胞学和遗传学效应; 2 单倍体、二倍体、多倍体、非整倍体的 概念、特点及其在育种上的应用; 3 染色体畸变与人类疾病的关系; 4 染色体变异在进化中的作用。
12.1 染色体结构变异及其遗传学效应 12.1.1果蝇唾腺染色体的特性 唾液腺染色体(Polytene chromosome) :存在 于双翅目昆虫幼虫消化道细胞的有丝分裂间期 核内一种巨大的染色体。
百合(n=12):两个种(头巾百合、竹叶百合)
间的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6个相同
染色体发生臂内倒位形成的(两个种其它染色体仍 相同)。
头巾百合
竹叶 百合
12.1.6 易位(translocation)
1 概念:一个染色体上的一段连接到另一条染色 体上(非同源染色体间)。
2 类型
eg:萝卜甘蓝2n= 4X =36(异源四倍体(双 二倍体) 部分异源多倍体:不同染色体组间存在部分同源, 发生异源联会(allosydesis) 。
异源六倍体小麦 的可能起源途径
hexaploid wheat 2n=6X = 42
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