第八章 ：染色體畸變與基因突變

1、第八章第八章 染色體畸變與基染色體畸變與基因突變因突變?nèi)旧w結構變異的類型染色體結構變異的類型細胞學特征和主要遺傳學效應細胞學特征和主要遺傳學效應倒位、易位雜合體的分析及鑒定倒位、易位雜合體的分析及鑒定染色體結構變異與應用染色體結構變異與應用本章重點第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一. 染色體的細胞學性質(zhì)二. 果蠅幼蟲唾液腺染色體三. 染色體結構變異的類型四. 常用符號和編寫術語一. 染色體的細胞學性質(zhì) 染色體的大小 著絲粒的位置 核仁組織者的位置 染色粒狀態(tài) 常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 帶型人染色體大小人染色體的G-帶人染色體的R帶（acridine orange 染色）Allium carinatum Q

2、帶 多拷貝 同源染色體配對（聯(lián)會） 異染色質(zhì)區(qū)形成染色中心 橫紋 五條長臂和一條短臂二. 果蠅幼蟲唾液腺染色體帶型劃分 X（I ） 120區(qū) 端部中心（L） 2140區(qū) 端部中心（R） 4160區(qū) 中心端部（L） 6180區(qū) 端部中心（R） 81100區(qū) 中心端部 101102區(qū) 端部中心三三.染色體結構變異的類型染色體結構變異的類型1.缺失缺失(deficency)：染色體的某一區(qū)段丟失了。染色體的某一區(qū)段丟失了。2.重復重復(duplication)：染色體的某一區(qū)段發(fā)生了染色體的某一區(qū)段發(fā)生了 增加。增加。3.倒位倒位(inversion)：染色體的某一區(qū)段的正常順染色體的某一區(qū)段的正常

3、順 序發(fā)生了顛倒。序發(fā)生了顛倒。4.易位易位(translocation)：染色體的某一區(qū)段移接染色體的某一區(qū)段移接 到非同源的染色體上。到非同源的染色體上。缺失重復倒位易位四四. “斷裂斷裂融合融合橋橋” 假說假說 a b c d a b c d復制 a b c c b a a b c c b a第二節(jié)第二節(jié) 缺失缺失一. 缺失的類型頂端缺失(terminal deficency)中間缺失(interstitial deficency)二二. 缺失雜合體的染色體聯(lián)會缺失雜合體的染色體聯(lián)會三三. 缺失的遺傳學效應缺失的遺傳學效應 缺失區(qū)段太大，個體難以存活。 缺失純合體比缺失雜合體 生活力更低

4、。含缺失染色體的配子往往不育，尤其是雄配子。 假顯性現(xiàn)象 一條染色體某區(qū)段缺失后，另一條同源染色體上隱性基因的作用表現(xiàn)出來。 出現(xiàn)突變性狀假顯性現(xiàn)象玉米植株顏色的假顯性遺傳貓叫綜合癥人5號染色體短臂部分缺失果蠅的翅缺刻性狀貓叫綜合癥5號染色體短臂頂端缺失5p15.2和5p15.3兩條帶四四. 缺失與基因定位缺失與基因定位成神經(jīng)細胞瘤 黑素瘤 肺小細胞癌 腎胚細胞瘤 睪丸腫瘤 利用原位雜交技術定位基因第三節(jié)第三節(jié) 重重 復復一一 . 重復的類型重復的類型順接重復（順接重復（tandem duplication）反接重復（反接重復（reverse duplication） a b c d e f

5、g h a b c d e f g e f g h a b c d e f g g f e h 二二.重復雜合體的染色體聯(lián)會重復雜合體的染色體聯(lián)會 重復純合體中不對稱配對和重組產(chǎn)生較高階次的重復重復純合體不對稱配對交換三重復正常三三. 重復的遺傳學效應重復的遺傳學效應 擾亂了基因的固有平衡重復區(qū)段太大，生活力降低，甚至不能存活。 劑量效應（dosage effect） 同一基因或片段對表型的作用隨數(shù)目增多而呈一定的累加增長。 位置效應（position effect） 由于重復的基因或染色體片段的相對位置改變而引起個體表型改變的效應。果蠅棒眼的遺傳表現(xiàn)劑量效應和位置效應重復純合體不對稱配對和重

6、組產(chǎn)生重棒眼地中海貧血癥Lepore地中海貧血癥Kenya重復是染色體的重要改變，可提供發(fā)展新功能的額外遺傳物質(zhì)。四四. 重復與進化重復與進化血紅蛋白（Hb）結構基因銜接重復（及其相互缺失）的不等交換基因座位多肽鏈血紅蛋白 胚 胎兒 成人不同發(fā)育時期多肽鏈不同結合，產(chǎn)生有功能的血紅蛋白分子 A B C D E F A B E D C F第四節(jié)第四節(jié) 倒倒 位位一. 倒位的類型臂內(nèi)倒位（paracentric inversion)臂間倒位 (pericentric inversion) A B C D E FA D C B E F二二. 倒位雜合體的染色體聯(lián)會倒位雜合體的染色體聯(lián)會三三. 倒位的

7、遺傳效應倒位的遺傳效應 改變了基因的鄰里關系和重組率改變了基因的鄰里關系和重組率 倒位雜合體連鎖基因的倒位雜合體連鎖基因的重組率降低重組率降低 導致倒位雜合體的導致倒位雜合體的部分不育部分不育 產(chǎn)生新的變異產(chǎn)生新的變異不育 可 育臂間倒位圈內(nèi)單交換 可 育不育 靠近非必要末端的臂間倒位圈內(nèi)單交換產(chǎn)生一個存活的反接重復 兩個重迭倒位產(chǎn) 生一個反接重復倉鼠染色體人染色體例如 對3號染色體倒位雜合體的某男性的分析在其配子中發(fā)現(xiàn)了四種3號染色體： 正常 38% 倒位 32% Dup q,Del p 17% Dup p,Del q 13%四四. 倒位的應用倒位的應用 果蠅的果蠅的ClB測定法測定法C：X

8、染色體上一大段倒位l ：隱性致死基因B：16A區(qū)段重復的棒眼一.易位的類型 1、相互易位(reciprocal translocation)非同源染色體之間相互置換了一段染色體片斷。2、單向易位 (simple translocation)一條染色體的片段移接到一非同源染色體上 第四節(jié)第四節(jié) 易易 位位 (translocation)易位雜合體和易位純合體A B C DA B C DE F G HE F G HA B C EA B C ED F G HE F G H易位純合體易位雜合體A B C EA B C D正常個體D F G HE F G H二. 相互易位的細胞學特征 1. 聯(lián)會 易位雜

9、合體的兩對同源染色體由于發(fā)生節(jié)段互換，聯(lián)會時常由四條染色體組成一個四重體(quadruple)的構型。2. 分 離 ABIJKLEFGHIJKLABCDEFGHCDABCDEFGHIJKLABIJKLEFGHCD相鄰式分離 配子不育交替式分離 配子可育1. 配子半不育交替式分離產(chǎn)生可育配子相鄰式分離產(chǎn)生不育配子50%配子可育50%結實率50%自交后代半不育三. 易位的遺傳效應 1 2 1221 1 2 正常 易雜 1221 易雜 易純2. 降低連鎖基因重組率例如，玉米t59a涉及第5染色體長臂外側的一小段和第9染色體短臂包括Wx座位在內(nèi)的一大段。正常 Yg2sh 23% shwx 20%易位雜

10、合體 11% 5%又如， 大麥 正常4染色體 t24a t34a t45akBi 40% 23% 28% 31%連鎖群發(fā)生改變 新變種3. 純易位改變基因連鎖關系 a b c d a b c d e f g h I e f g h I 連鎖群1連鎖群2 ef c d ef c d ab g h i ab g h i 例如 直果曼佗羅將近一百個變異類型是通過易位形成的易位純合體。(2n=24，X=12) 原型一系 12，34，56 2324 原型二系 118 和 217的易位純合體 原型三系 1121 和 1222的易位純合體4. 造成染色體融合，產(chǎn)生數(shù)目變異羅伯遜易位(robertsonian

11、 translocation)人 2n=46發(fā)現(xiàn)異常核2n=4514，21，t(14,21)異常后代例如：進化中的染色體重排5、雜易位的假連鎖現(xiàn)象例： A(遲熟)，a(早熟)；B(高桿)，b(矮桿)ABbaaAb減數(shù)分裂表明A-b和a-B表現(xiàn)假連鎖現(xiàn)象B6. 位 置 效 應表明：基因表達存在位置 效應原癌基因伯基特氏淋巴瘤易位與人的疾病四四. 易位的細胞學檢測易位的細胞學檢測（十字型聯(lián)會、四體環(huán)、多體環(huán)）鏈型環(huán)型8 字型四四. 易位點的易位點的細胞學細胞學測定測定 相互易位雜合體聯(lián)會成十字型，十字型的中心即是易位點所在。 確定易位所涉及的染色體，可用已知易位純合體與新的易位純合體雜交，檢查F1

12、終變期染色體構型。Tx-y 與 T 1-2無關 x y 1 2 F1 2 個四體環(huán) xy yx 12 21Tx-y 的x是 T 1-2的1F1 六體環(huán) x （1） y 2 12 21 xy yxTx-y 就是 T 1-2二價體 xy yx 12 21F1 Tx-y 與 T 1-2涉及相同染色體，但易位區(qū)段不同 x y 1 2 F1 xy yx 12 21 ？Chromosome painting 將易位斷點看成半不育的顯性遺傳單位T 正常染色體上相應位點看成隱性遺傳單位t 則 易位純合體 T T 育性正常 易位雜合體 T t 半不育 正常個體 t t 育性正常 采用兩點測驗和三點測驗進行定位五

13、五. 易位的應用易位的應用1、基因定位例如 玉米T 12易位點的定位選擇第1，第2染色體上的標記基因?qū)⒁孜患兒象w(TT)與具有相對性狀的測驗種(tt)雜交再與隱性個體(tt)測交根據(jù)交換值確定大致位置對照正常連鎖圖找出鄰近標記基因進一步測定。2. 利用易位創(chuàng)造玉米不育系的雙雜合保持系利用易位創(chuàng)造玉米不育系的雙雜合保持系核不育 msms 正常 MsMs Msms 半不育？不育性狀的保持 msMs 9 6 6 9 9Ms ms兩種胚囊，一種花粉可育Ms ms胚囊 ms花粉雙雜合保持系 DPDF雄性可育雄性不育3.利用易位鑒別家蠶的雌雄性別利用易位鑒別家蠶的雌雄性別4. 利用易位產(chǎn)生缺失和重復材料利

14、用易位產(chǎn)生缺失和重復材料 用一定劑量的射線照射雄性害蟲使染色體發(fā)生易位，易位的雄蟲與自然群體中的雌蟲交配，造成后代半不育，50%的卵不能孵化。5. 利用易位控制蟲害利用易位控制蟲害 1. 兩個玉米純系在第6染色體上Pl和sm的區(qū)域具有不同的重組頻率。正常的純系(A)重組率為26%，異常的純系(B)為8%。兩個純系雜交，產(chǎn)生的雜種育性有些下降。問B系中的重組率低的可能原因是什么？是否缺失造成的，為什么？繪圖說明染色體畸變與Pl和sm基因的大致關系（可自定符號表示第6染色體上其它基因）；為什么雜種的育性會下降？練 習 答案 Plsm重組率，故包括的染色體區(qū)段較大，如果缺失則會致死，倒位比較合理。P

15、l a b c d sm e f 正常染色體 Pl a e sm d c b f 倒位染色體 倒位區(qū)段內(nèi)發(fā)生交換。 2.多易位在自然植物群體中常有發(fā)現(xiàn)。月見草(Oenothera 2n=14) 屬的植物多半具有中部著絲粒染色體，且易位群體中的染色體易位點靠近著絲?；蛘呔驮谥z粒區(qū)域。若用一個點()表示著絲粒，一個基本的單倍體染色體組為：1L 1R 、 2L 2R 、 3L 3R 、 4L 4R 、 5L 5R 、 6L 6R 、 7L 7R 以及下列的一個帶有許多易位的單倍體染色體組：1L 1R 、 3L 5R 、LL、R5L、4L 2R、 7R 3R、6L 4R 如果全部同源區(qū)域進行配對，試繪出聯(lián)會圖象。 在紅桿月見草中染色體分離通常是交替式的，這樣能形成具有完整染色體組的配子嗎？為什么？ 答案. 可以，因為產(chǎn)生的配子具有平衡的染色體。 補充練習 1.甲乙丙三個品種雜交的子一代均產(chǎn)生一個四體環(huán)，問甲乙丙的染色體組成如何? 2.甲乙兩個材料的減數(shù)分裂均產(chǎn)生