遺傳學(xué)課件 6-第六章 染色體結(jié)構(gòu)變異

第六章

染色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異的類型細(xì)胞學(xué)特征和主要遺傳學(xué)效應(yīng)倒位、易位雜合體的分析及鑒定染色體結(jié)構(gòu)變異與應(yīng)用本章重點(diǎn)第一節(jié)概述染色體的細(xì)胞學(xué)性質(zhì)果蠅幼蟲唾液腺染色體染色體結(jié)構(gòu)變異的類型常用符號(hào)和編寫術(shù)語(yǔ)一.染色體的細(xì)胞學(xué)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（acridineorange染色）Allium

carinatumQ帶多拷貝同源染色體配對(duì)（聯(lián)會(huì)）異染色質(zhì)區(qū)形成染色中心橫紋

五條長(zhǎng)臂和一條短臂二.果蠅幼蟲唾液腺染色體帶型劃分

X（I）1－20區(qū)端部→中心Ⅱ（L）21－40區(qū)端部→中心Ⅱ（R）41－60區(qū)中心→端部Ⅲ（L）61－80區(qū)端部→中心Ⅲ（R）81－100區(qū)中心→端部Ⅳ101－102區(qū)端部→中心三.染色體結(jié)構(gòu)變異的類型缺失(deficency)：染色體的某一區(qū)段丟失了。重復(fù)(duplication)：染色體的某一區(qū)段發(fā)生了

增加。倒位(inversion)：染色體的某一區(qū)段的正常順

序發(fā)生了顛倒。易位(translocation)：染色體的某一區(qū)段移接

到非同源的染色體上。缺失重復(fù)倒位易位四.“斷裂—融合—橋”假說(shuō)abcdabcd復(fù)制abccbaabccba五.常用符號(hào)和編寫術(shù)語(yǔ)第二節(jié)缺失缺失的類型頂端缺失(terminaldeficency)中間缺失(interstitialdeficency)二.缺失雜合體的染色體聯(lián)會(huì)三.缺失的遺傳學(xué)效應(yīng)

缺失區(qū)段太大，個(gè)體難以存活。缺失純合體比缺失雜合體

生活力更低。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(lái)。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(hào)染色體短臂部分缺失果蠅的翅缺刻性狀貓叫綜合癥5號(hào)染色體短臂頂端缺失5p15.2和5p15.3兩條帶四.缺失與基因定位成神經(jīng)細(xì)胞瘤黑素瘤肺小細(xì)胞癌腎胚細(xì)胞瘤睪丸腫瘤↓↓↓↓↓利用原位雜交技術(shù)定位基因染色體原位雜交技術(shù)270片段的位置第三節(jié)重復(fù)一.重復(fù)的類型順接重復(fù)（tandemduplication）反接重復(fù)（reverseduplication）abcdefghabcdefgefghabcdefggfeh二.重復(fù)雜合體的染色體聯(lián)會(huì)重復(fù)純合體中不對(duì)稱配對(duì)和重組產(chǎn)生較高階次的重復(fù)重復(fù)純合體↓不對(duì)稱配對(duì)↓交換↓三重復(fù)↓↓正常三.重復(fù)的遺傳學(xué)效應(yīng)

擾亂了基因的固有平衡重復(fù)區(qū)段太大，生活力降低，甚至不能存活。

劑量效應(yīng)（dosageeffect）

同一基因或片段對(duì)表型的作用隨數(shù)目增多而呈一定的累加增長(zhǎng)。

位置效應(yīng)（positioneffect）

由于重復(fù)的基因或染色體片段的相對(duì)位置改變而引起個(gè)體表型改變的效應(yīng)。果蠅棒眼的遺傳表現(xiàn)劑量效應(yīng)和位置效應(yīng)重復(fù)純合體↓不對(duì)稱配對(duì)和重組↓產(chǎn)生重棒眼地中海貧血癥Lepore地中海貧血癥Kenya重復(fù)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.重復(fù)與進(jìn)化血紅蛋白（Hb）結(jié)構(gòu)基因銜接重復(fù)（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(shí)期多肽鏈不同結(jié)合，產(chǎn)生有功能的血紅蛋白分子ABCDEFABEDCF第四節(jié)倒位倒位的類型臂內(nèi)倒位（paracentricinversion)臂間倒位

(pericentricinversion)ABCDEFADCBEF二.倒位雜合體的染色體聯(lián)會(huì)三.倒位的遺傳效應(yīng)改變了基因的鄰里關(guān)系和重組率倒位雜合體連鎖基因的重組率降低導(dǎo)致倒位雜合體的部分不育產(chǎn)生新的變異不育可育臂內(nèi)倒位雜合體交換形成染色體橋和無(wú)著絲粒斷片臂內(nèi)倒位形成的“后期I橋”臂間倒位圈內(nèi)單交換可育不育倒位沒有發(fā)生基因丟失，如果斷裂點(diǎn)不破壞重要基因，通常不會(huì)對(duì)細(xì)胞和個(gè)體的活力造成嚴(yán)重?fù)p害，含有完整倒位染色體的配子通常也是可育的；無(wú)論臂間倒位還是臂內(nèi)倒位，如果在倒位圈發(fā)生交換，產(chǎn)生的孢子一半敗育；如果未在倒位圈發(fā)生交換，孢子都可育；因此，倒位雜合體具有配子部分不育現(xiàn)象（<50%）；改變了連鎖關(guān)系，使基因間交換值也相應(yīng)改變1324123412341324倒位圈結(jié)構(gòu)具有降低倒位區(qū)段基因間的重組率的效應(yīng)，或稱交換抑制效應(yīng)原因：倒位圈內(nèi)非姊妹染色單體間發(fā)生單交換，產(chǎn)生的交換型配子都是缺失或重復(fù)-缺失型配子，最終敗育；未交換型配子才可育，因而測(cè)定的重組率降低，交換似乎被抑制倒位圈內(nèi)發(fā)生雙交換（偶數(shù)次交換）產(chǎn)生的配子不會(huì)有缺失-重復(fù)，重組型配子能正常成活如果倒位圈內(nèi)發(fā)生雙交換（偶數(shù)次交換），產(chǎn)生的重組型配子育性如何？位置效應(yīng)(Positioneffect):倒位改變基因位置倒位是物種進(jìn)化的重要因素之一，可能導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生（倒位使連鎖基因發(fā)生改變，從而使得種間產(chǎn)生遺傳性狀差異）靠近非必要末端的臂間倒位圈內(nèi)單交換產(chǎn)生一個(gè)存活的反接重復(fù)兩個(gè)重迭倒位產(chǎn)生一個(gè)反接重復(fù)倉(cāng)鼠染色體人染色體例如對(duì)3號(hào)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(hào)染色體：正常38%

倒位32%Dupq,Delp17%Dupp,Delq13%四.倒位的應(yīng)用

——果蠅的ClB測(cè)定法C：X染色體上一大段倒位l：隱性致死基因B：16A區(qū)段重復(fù)的棒眼易位的類型

1、相互易位(reciprocaltranslocation)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)易位

(translocation)易位雜合體和易位純合體ABCDABCDEFGHEFGHABCEABCEDFGHEFGH易位純合體易位雜合體ABCEABCD正常個(gè)體DFGHEFGH二.相互易位的細(xì)胞學(xué)特征

1.聯(lián)會(huì)易位雜合體的兩對(duì)同源染色體由于發(fā)生節(jié)段互換，聯(lián)會(huì)時(shí)常由四條染色體組成一個(gè)四重體(quadruple)的構(gòu)型。A為顯微照片B為示意圖玉米8號(hào)與10號(hào)染色體易位雜合體的十字形聯(lián)會(huì)大麥相互易位雜合體終變期構(gòu)型分離

ABIJKLEFGHIJKLABCDEFGHCDABCDEFGHIJKLABIJKL

EFGHCD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(jié)實(shí)率50%自交后代半不育三.易位的遺傳效應(yīng)

12122112正常易雜

1221易雜易純2.降低連鎖基因重組率例如，玉米t5—9a涉及第5染色體長(zhǎng)臂外側(cè)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Yg2—sh23%sh—wx20%易位雜合體11%5%又如，大麥正常4染色體t2－4at3－4at4－5ak－Bi40%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(guān)系abcdabcdefghIefghI連鎖群1連鎖群2……

efcd

efcdabghiabghi……例如直果曼佗羅將近一百個(gè)變異類型是通過(guò)易位形成的易位純合體。(2n=24，X=12)

原型一系1·2，3·4，5·6…23·24

原型二系1·18和2·17的易位純合體原型三系11·21和12·22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(robertsoniantranslocation)人2n=46發(fā)現(xiàn)異常核2n=4514，21，t(14,21)異常后代例如：進(jìn)化中的染色體重排http://

2009年12月14日03:20

南方都市報(bào)

大熊貓基因組測(cè)序研究結(jié)果表明：大熊貓有染色體21對(duì)，基因組大小2.4G，重復(fù)序列含量36%，基因兩萬(wàn)多個(gè)。研究還表明，大熊貓基因組仍然具備很高的雜合率和較高的遺傳多態(tài)性；在已經(jīng)進(jìn)行全基因組測(cè)序的物種中，大熊貓基因組與狗的基因組最接近。數(shù)據(jù)分析結(jié)果同時(shí)還進(jìn)一步支持了大多數(shù)科學(xué)家所持的“大熊貓是熊科的一個(gè)亞種”這一觀點(diǎn)。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(yīng)易位與人的疾病原癌基因伯基特氏淋巴瘤

Burkitt’s

淋巴瘤中8和14易位使c-myc

基因被置于抗體基因的增強(qiáng)子附近。表明：基因表達(dá)存在位置效應(yīng)四.易位的細(xì)胞學(xué)檢測(cè)（十字型聯(lián)會(huì)、四體環(huán)、多體環(huán)）鏈型環(huán)型8字型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終變期染色體構(gòu)型。Tx-y

與T1-2無(wú)關(guān)xy12×F1

2個(gè)四體環(huán)

xy

yx

1221Tx-y

的x是T1-2的1×F1

六體環(huán)

x（1）

y2

1221

xy

yxTx-y

就是T1-2二價(jià)體

xy

yx

1221×F1

Tx-y

與T1-2涉及相同染色體，但易位區(qū)段不同xy12×F1

xy

yx

1221

？Chromosomepainting

將易位斷點(diǎn)看成半不育的顯性遺傳單位T

正常染色體上相應(yīng)位點(diǎn)看成隱性遺傳單位t

則易位純合體TT育性正常易位雜合體Tt半不育正常個(gè)體tt育性正常采用兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)和三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)進(jìn)行定位五.易位的應(yīng)用1、連鎖分析與基因定位Tt1TT:2Tt:1tt可育半不育可育Tt×tt1Tt:1tt半不育可育TT×ttTt半不育例如玉米T1－2易位點(diǎn)的定位選擇第1，第2染色體上的標(biāo)記基因↓將易位純合體(TT)與具有相對(duì)性狀的測(cè)驗(yàn)種(tt)雜交↓再與隱性個(gè)體(tt)測(cè)交↓根據(jù)交換值確定大致位置↓對(duì)照正常連鎖圖找出鄰近標(biāo)記基因進(jìn)一步測(cè)定。例如，玉米長(zhǎng)節(jié)間基因Br(株高正常)對(duì)短節(jié)間基因br(矮化)為顯性，Br位于chr1；某玉米1、2染色體易位雜合體株高正常、配子半不育（BrbrTt）與完全可育的矮生品系（brbrtt）測(cè)交：2.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

96699Msms兩種胚囊，一種花粉可育Msms胚囊ms花粉雙雜合保持系DP—DF雄性可育雄性不育3.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(fù)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

1.兩個(gè)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(gè)純系雜交，產(chǎn)生的雜種育性有些下降。問(wèn)①B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？②繪圖說(shuō)明染色體畸變與Pl和sm基因的大致關(guān)系（可自定符號(hào)表示第6染色體上其它基因）；③為什么雜種的育性會(huì)下降？練習(xí)答案①Pl—sm重組率２６％，故包括的染色體區(qū)段較大，如果缺失則會(huì)致死，倒位比較合理。②Plabcdsmef

正常染色體

Plaesmdcbf