染色體畸變遺傳分析

UnderstandingGenetics（2ndpart）ChenFanguo

PhD&Prof.

Geneticresearchandteachinggroup,Schooloflifescience,ShandongUniversityTheKeyLaboratoryofPlantCellEngineeringandGermplasmInnovation,MinistryofEducation,SchoolofLifescience,ShandongUniversity,Jinan,PRChina,250100Contactdetails:E-mail:fanguo2002@;

64327目前一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點王國維進一步充實為做人的三重境界：1）不積跬步，沒有登高望遠，無以確定有價值的探索目標。2）沒有對目標的迫切愿望和自信，難以面對征程的漫長和艱辛。3）沒有千百度的上下求索，不會有瞬間的頓悟。國學大師王國維精妙地以三句詞道破人生之路：起初的迷惘，繼而的執(zhí)著和最終的頓悟。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索屈老的意思是趁天未全黑探路前行；現(xiàn)引申為不失時機地去尋求正確方法以解決面臨問題目前二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點吳培亨院士借用了王國維的“三重境界說”以利學養(yǎng)：第一種境界“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”，用在學術(shù)中就是要有扎實的基礎(chǔ)，數(shù)學、實驗、中文、英文等都應該掌握。第二種境界“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”，就是要在學術(shù)研究中全身心地投入，矢志不渝。第三種境界“眾里尋他千百度，暮然回首，那人卻在燈火闌珊處”，就是在追求學術(shù)成就的道路上要經(jīng)得起挫折，善于吸取失敗的教訓，百折不撓，愈挫愈勇，最終一覽群山。目前三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1、苔花如米小，也學牡丹開-------（清）袁枚含義：一個人要有自信展示自己，敢于發(fā)表自己的想法；互相交流，共同進步。2、多歧為貴，不取茍同-----（民國）蔡元培含義：學術(shù)分歧是可貴的，但不要勉強同意別人的意見，要有學術(shù)骨氣，堅持自己的觀點。3、文學藝術(shù)成功的標準是一部分人喜歡的要命，一部分人恨不得撕裂你-------（蘇聯(lián)）梅耶荷德引用幾句前人名言以共勉目前四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點青春為什么寶貴？因為隨著時間的流逝而一去不返！青春為什么精彩且難忘？因為有你的努力就一切皆有可能！珍惜青春年華，放飛激情夢想！目前五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點主要內(nèi)容：1、染色體畸變2、基因突變與修復3、細胞質(zhì)遺傳與雄性不育4、遺傳重組與機制5.1、遺傳與發(fā)育5.2、真核基因表達與調(diào)控6、基因與基因組學目前六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1染色體畸變（chromosomeaberration）重要性：本課程的重點和難點，考察的主要內(nèi)容之一。需要掌握：染色體結(jié)構(gòu)變異的類型、原因、遺傳學效應和應用，倒位和易位是難點；染色體組及多倍體的類型、特征、形成途徑與應用等。參考文獻：DanielL.Hartl《Genetics:AnalysisofGenesandGenomes》Chapter9HumanKaryotypes

andChromosomeBehavior目前七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點Preface(從遺傳到遺傳學）>Heredity:

Thestudyofcharacteristicsthatachildrecievesfrombothparents>Geneticsisthestudyofbiologicallyinheritedandmutanttraitsandhowheritabletraitsaretransmittedfromparentstotheiroffspring,includingtraitsthatareinfluencedinpartbyenvironment.ThisisoneofthelastphotographstakenofCharlesDarwin,whodevelopedthetheoryofevolution目前八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點>DNAisthegeneticmaterialofvirusandorganismgenome.>GenomeiscomposedofseveraldifferentDNAmolecules,orchromosomesplusanyDNAinorganelles,containedthecompletesetofhereditaryinformationofoneorganism.>Inheritedtraitsaredeterminedbygenesincludingwide-andmutanttypedefinedasfunctionalDNAsegments.>Theprocessofevolutiontakesplacewhenapopulationoforganismsdescendedfromacommonancestor

graduallychangesingeneticcompositionthroughtime.目前九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點進化的方向：復雜簡單？簡單復雜？完美病毒？依然依靠有機體進化的原因：內(nèi)因：遺傳物質(zhì)的變異

包括表觀和編碼的改變外因：物競天擇、適者生存（自然/人工選擇）BeautyandBeast目前十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點人類的表兄弟?約600萬年前，源自同一祖先的人類和黑猩猩在進化上分道揚鑣。黑猩猩與人(30億堿基對)序列相似度達98.6%(nature,2005)與人類相比，僅有1.4%的堿基序列差異，但外表差異巨大提出兩個問題：

（1）1%的差異產(chǎn)生的原因是什么？（2）微小的差異為什么會產(chǎn)生如此巨大的表型變異？目前十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點生物體的變異Environmentalvariation內(nèi)、外環(huán)境，如溫度、酸堿度Recombinantvariation非同源重組和同源重組MutationChromosomeaberrationGenemutation遺傳規(guī)律的認識得益于發(fā)現(xiàn)并使用恰當?shù)倪z傳材料，而研究染色體結(jié)構(gòu)變異的材料是果蠅的唾腺染色體和玉米的染色體。Epigenomicvariation表觀變異，如甲基化（可遺傳）目前十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點科學家為什么會選擇果蠅的唾腺染色體？孟德爾有絲/減數(shù)分裂染色體唾腺染色體陳凡國，果蠅唾腺多線染色體的研究進展及其在遺傳教學中的應用.遺傳，2015,37:605-612目前十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點一、唾腺染色體是染色體結(jié)構(gòu)變異分析的好材料快速、準確地獲得唾腺：位置形態(tài)結(jié)構(gòu)背景前1/3香蕉狀單層細胞透明（底燈亮，前圖）1.1染色體結(jié)構(gòu)變異分析目前十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點>Thegreatestcontributionofthismodelhasprovidedextraordinaryviewsofchromosomestructureandtheregulationofgeneexpression.Bands、interbands、puffs；Ashburnermodel>Analysisofthegeneralorganizationofreplicationandtranscriptionatthecytologicallevel;>Majorprogressinsolvingtheproblemsofdosagecompensationandpositioneffectofvariegationphenomenawasmainlyrelatedtostudiesonpolytenechromosomes.Numerousgeneticphenomenadiscoveredusingthismodel:目前十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點蛻皮激素目前十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點雙翅目昆蟲幼蟲的唾腺（salivarygland）細胞在有絲分裂間期核中可見唾腺染色體。唾腺染色體的結(jié)構(gòu)與功能特點：1、巨大而伸展核內(nèi)復制（特化有絲分裂）1,000～30,000拷貝的染色質(zhì)絲(S+G)；5μm寬，2,000μm長，比普通中期染色體大約100～150倍，又稱為多線染色體（實質(zhì)是間期染色質(zhì)），普通光鏡下可見。目前十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2、體細胞聯(lián)會有絲分裂過程中出現(xiàn)的同源配對現(xiàn)象，也稱為體細胞聯(lián)會，此時染色體呈單倍數(shù)，形成染色中心。減數(shù)分裂中聯(lián)會的意義是準確、平等、隨機的分配和產(chǎn)生變異，那體細胞聯(lián)會有何意義？（個人觀點：與蛻皮和免疫相關(guān)）目前十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點陳凡國,巴氏小體案例在遺傳教學中的應用.遺傳,

2012,

34:503-508陳凡國，燈刷染色體的研究進展及其在教學中的思考，遺傳，2016，38（1）:00-00細胞遺傳學中三大染色體之謎是什么？目前十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點bandinterband3、有深淺相間的橫紋橫紋代表了基因在染色體上的線性分布；不同染色體和物種的橫紋寬度和深淺各有不同，是鑒定染色體與物種的依據(jù)。小故事：摩爾根曾經(jīng)因為果蠅唾腺染色體橫紋的發(fā)現(xiàn)而不敢去領(lǐng)諾貝爾獎。目前二十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1909年，摩爾根把孟德爾通過表型統(tǒng)計進行分析推理后提出理論的方法稱為“高級雜?！?superiorjugglery）.不過自己也通過大量雜交試驗于1911年提出了基因在染色體上呈線性排列。1915年,摩爾根,Sturtevant,Muller和Bridges出版了《孟德爾遺傳的機理》.因此被授予1933年諾貝爾獎,但當年沒去領(lǐng)獎，原因：1）不好意思，因為嘲笑過孟德爾的方法，而自己也用同樣的方法；2）1933年發(fā)現(xiàn)果蠅的唾液腺多線染色體,他的理論推導立即面臨物理檢驗,所以他在看到答案后于1934年才更安心地領(lǐng)獎.目前二十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點果蠅唾腺染色體上的缺失環(huán)5、Cytologicalmap

4、顯見“蓬突”(puff)結(jié)構(gòu)黑腹果蠅唾腺X染色體部分分區(qū)是RNA的合成活躍的地方，與發(fā)育時間與不同因子誘導相關(guān)。Polytenechromosomeshaveaseriesofbandsthatcanbeusedascytologicalmap,(BridgesCB,1935);共分102區(qū)，利用分區(qū)進行發(fā)現(xiàn)畸變、染色體作圖與基因定位.目前二十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1、染色體結(jié)構(gòu)變異的類型（1）缺失（deletion）（2）重復(duplication)（3）倒位（inversion）（4）易位（translocation）基因數(shù)目變化基因數(shù)目不變?nèi)绻兤芜^大，均會導致核型可見的改變。二、染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及其機制目前二十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2、染色體結(jié)構(gòu)變異的機制

1）染色體水平的斷裂愈合假說由于染色體斷裂后的異常重接2）DNA分子水平的交換學說可能是重復DNA片段之間的交換染色體結(jié)構(gòu)變異也叫染色體重排(rearrangement）平衡重排:基因順序改變，而劑量不變（倒位和易位）非平衡重排：基因劑量改變（缺失和重復）目前二十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點

染色體水平DNA水平（同源重組的結(jié)果）3目前二十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點倒位易位

染色體水平DNA水平（部分同源重組導致）目前二十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（一）缺失（Deletion）與假顯性（pseudodominance)三、染色體結(jié)構(gòu)變異1、定義染色體某一區(qū)段的丟失。2、類型末端缺失terminaldeletion

：染色體某臂的外端缺失；中間缺失interstitialdeletion

：染色體某臂的內(nèi)段缺失；頂端著絲點染色體：染色體整條臂的丟失。目前二十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點缺失染色體（deficiencychromosome）缺失雜合體(deficiencyheterozygote)缺失純合體(deficiencyhomozygote)相關(guān)術(shù)語目前二十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（1）染色體損傷后產(chǎn)生斷裂（末端缺失）或非重建性愈合（中間缺失）會直接產(chǎn)生缺失；

末端缺失染色體和雙著絲粒染色體經(jīng)斷裂融合橋而產(chǎn)生新的缺失（和重復）；3、缺失產(chǎn)生的原因（2）染色體紐結(jié)導致中間缺失；目前二十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（3）等位基因的不等交換（unequalcrossingover），其實質(zhì)可能仍然是重復序列引起目前三十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（4）復制滑動（多發(fā)生在重復區(qū)）（5）轉(zhuǎn)座因子可以引起染色體的缺失（第四章介紹）目前三十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點4.缺失的鑒定（1）最初發(fā)生缺失的細胞在分裂時可見落后的無著絲粒斷片;（2）頂端缺失情況下有絲分裂出現(xiàn)斷裂-融合→橋；減數(shù)分裂聯(lián)會時，有未配對的游離區(qū)段和減2期的斷裂融合橋；（3）中間缺失在減數(shù)分裂時，同源染色體配對出現(xiàn)瘤或弧狀結(jié)構(gòu)（缺失環(huán)）。（4）染色粒、染色節(jié)缺少。與重復的區(qū)別：①染色體的正常長度；②染色粒的正常分布；③著絲點的正常位置。目前三十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點5、缺失的遺傳學效應

1）影響個體的生活力:

>缺失純合體往往致死；缺失雜合體生存活力也降低;>含缺失染色體的配子一般敗育，花粉尤甚，缺失一般通過雌配子傳遞。如5P-綜合征，患兒哭聲似貓叫，由5號染色體短臂缺失（5P-）所致，發(fā)病率約為1/5萬，生長和智能發(fā)育不全。2）假顯性（pseudodominance）:某染色體區(qū)段缺失包括顯性基因，則其同源染色體上的對應區(qū)段的隱性基因得以表現(xiàn)的現(xiàn)象。目前三十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點玉米的假顯性發(fā)生在單個花粉水平，而非母細胞水平的缺失目前三十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點6、缺失作圖根據(jù)缺失雜合體擬顯性現(xiàn)象，將某一隱性性狀個體與一系列（表現(xiàn)正常的）缺失雜合體進行雜交，對出現(xiàn)假顯性（隱性性狀）的個體進行細胞學鑒定（如果蠅唾腺染色體）以確定隱性基因在染色體上的位置。

例如果蠅小眼不齊基因的定位：aaXAa假顯性鑒定缺失片段的染色體位置-----n個目前三十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（二）、重復（Duplication）1、定義：染色體增加了與自己相同的某一區(qū)段。

相關(guān)術(shù)語重復染色體（duplicationchromosome）重復雜合體(duplicationheterozygote)重復純合體(duplicationhomozygote)目前三十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2、重復的類型串聯(lián)重復(tandemduplication)：指重復區(qū)段的基因序列與原染色體上基因的序列相同的重復。反向串聯(lián)重復(reversetandem

duplication)：指重復區(qū)段內(nèi)的基因順序發(fā)生了180度顛倒，與自己序列相反的重復。目前三十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3、重復的產(chǎn)生1）基因擴增（duplication）目前三十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點5）易位的產(chǎn)物（見易位部分）2）不等交換3）斷裂-融合-橋4）染色體扭結(jié)目前三十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點4.重復的鑒定a.缺失與重復往往相伴出現(xiàn)；b.重復區(qū)較長：重復雜合體聯(lián)會形成瘤或重復環(huán)；c.重復區(qū)較短：難觀察到重復環(huán)，不過，果蠅唾液腺染色體發(fā)生體細胞聯(lián)會，可以用橫紋帶鑒別缺失和重復；d.染色粒和染色節(jié)增多。注意：區(qū)分重復環(huán)（重復的部分）與缺失環(huán)（正常的部分）重復純合體也觀察不到重復環(huán)目前四十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點5、重復的遺傳效應1）擾亂了生物體本身固有的基因平衡;2）有害程度和對育性的影響；取決于重復區(qū)段基因數(shù)量的多少及其重要性，若重復區(qū)段過長，往往使個體致死;重復雜合體一般敗育。影響比缺失輕，主要改變原有的進化適應關(guān)系。如果蠅的眼色遺傳：紅色(V+)對朱紅色(V)為顯性，但V+V紅色，V+VV朱紅色，說明2個隱性基因的作用大于1個顯性等位基因，改變了原有的顯/隱性基因的關(guān)系。劑量效應：某基因出現(xiàn)次數(shù)越多，表現(xiàn)型效應越顯著。目前四十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3）重復引起表型變異-位置效應這里，B/B和+/BB雖然16A基因數(shù)目相同，但由于該基因所在染色體位置不同而致小眼數(shù)目改變叫位置效應（基因由于變換了在染色體上的位置導致表型效應發(fā)生改變）。Sturtevant實驗提出不等交換的假設(shè)并構(gòu)建了雜合體雌蠅，在X染色體重復棒眼基因左側(cè)加了一個叉毛基因（f)，右側(cè)加了融合基因(fu)為標記，預測后代雄蠅出現(xiàn)正常眼+叉毛和超棒眼+融合類型；

Bridges用唾腺染色體證明?，F(xiàn)象：純合的棒眼果蠅雜交后代不穩(wěn)定，有少量野生型和超棒眼出現(xiàn)。目前四十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點6、重復的遺傳意義1）基因重復是進化過程中新基因起源的基礎(chǔ)，是形成多基因家族的機制之一，形成多基因家族的三個原因：

重復；多倍化；基因突變?nèi)缧←湽鹊鞍准易迥壳八氖揬總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2）、動態(tài)突變（dynamicmutation）DNA序列中因寡核苷酸拷貝數(shù)目的增加或減少引起的基因突變叫動態(tài)突變。特點：動態(tài)突變中，重復單位從3~33bp不等，3bp常見；拷貝數(shù)的增加或減少往往使基因功能發(fā)生改變；這種增加或減少拷貝數(shù)的突變是不穩(wěn)定的，它可能隨世代的傳遞進一步的擴大或縮小，所以稱為動態(tài)突變。目前四十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點

疾病密碼子正?？截惢颊呖截惣顾杓∪馕s癥CAG(gln)11-3340--62亨廷頓癥CAG(gln)11-3440--100脆性X染色體CGG(arg)6-54250-4000強直型肌營養(yǎng)不良CTG(leu)7-2349-75小腦共濟失調(diào)CAG(gln)4-1840-200三聯(lián)體密碼子的重復與疾病意義：豐富了遺傳學關(guān)于基因突變的認識。動態(tài)突變使子代染色體不同于親代；基因突變不僅僅是堿基的插入、缺失、替換等等，也包括了寡核苷酸拷貝數(shù)的變化；動態(tài)突變?yōu)檫z傳病在子代中的“早現(xiàn)”現(xiàn)象提供了合理解釋。目前四十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點亨廷頓病（Huntington’sdisease，HD）一種家族性顯性遺傳病，臨床上以舞蹈樣動作和癡呆為特點；病理學上以紋狀體和大腦皮質(zhì)神經(jīng)元選擇性死亡為特征。一般病齡較晚，病程長，難以治愈且代代相傳，可藥物部分控制，有自殺傾向。預防：生育篩查，患者應避免生育。該病主要是由精子中HD基因第一外顯子中CAG序列過度重復（>35）編碼突變亨廷頓蛋白（mutanthuntingtin，mHtt）所致。mHtt在神經(jīng)元胞質(zhì)和核內(nèi)形成不溶性聚集物，影響神經(jīng)突觸的功能。mHtt導致神經(jīng)功能障礙的機制由李曉江等揭示（JCellBiol，2013）。目前四十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（三）、倒位（Inversion）1.定義：染色體某區(qū)段正常順序顛倒了。2.倒位的類型臂間倒位(pericenticinversion)：倒位發(fā)生在兩臂之間，含著絲粒。臂內(nèi)倒位(paracentricinversion)：倒位發(fā)生在染色體的某一臂內(nèi)。目前四十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點

相關(guān)術(shù)語倒位染色體（inversionchromosome）：含有倒位片段的染色體。倒位雜合體(inversion

heterozygote)：同源染色體中，有一個正常而另一個是倒位染色體的生物個體。倒位純合體(inversionhomozygote)：同源染色體中，每個染色體都含有相同的倒位片段且倒位類別相同的生物個體。目前四十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3、倒位的產(chǎn)生(1)染色體紐結(jié)、斷裂和重接g目前四十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點沙門氏菌通過啟動子方向的改變來調(diào)節(jié)H1和H2合成的。hix為反向重復序列，它們之間的H片段可在Hin控制下進行特異位點重組(倒位)。(2)自發(fā)倒位有些沙門氏菌有2個不能同時表達的鞭毛蛋白H1（1相）和H2（2相）。在分裂中有1/1000的概率會出現(xiàn)由一相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪幌?，稱為相轉(zhuǎn)變。目前五十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點4.倒位的細胞學鑒定1）同源染色體聯(lián)會時C、倒位區(qū)段較短——正常部分配對，其余不配對A、倒位區(qū)段過長倒過來配對B、倒位區(qū)段適中成倒位環(huán)倒位環(huán)是由一對染色體形成，而缺失與重復雜合體的環(huán)則是單個染色體形成。目前五十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2）配子的半不育性（環(huán)內(nèi)單次交換）

臂內(nèi)倒位目前五十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點50%配子是重組型的，存在嚴重的缺失，不育；50%配子是非重組型的，可育目前五十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點臂間倒位雜合體的交換目前五十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點倒位抑制了重組配子的形成，但交換的確存在！50%配子是重組型的，存在嚴重的缺失/重復，不育；50%配子是非重組型的，可育目前五十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點5.倒位的遺傳學效應1）倒位改變了基因在染色體上的排列：基因間距離關(guān)系發(fā)生改變；可能引起倒位區(qū)段基因的位置效應；2）

倒位雜合體的基因間交換值降低（原因？）

倒位圈的結(jié)構(gòu)影響聯(lián)會復合體的正常形成；倒位圈內(nèi)發(fā)生交換后產(chǎn)生的交換型配子是不育的。目前五十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點不過應該注意：

>倒位環(huán)內(nèi)偶數(shù)次交換重組子正常存活；>倒位純合體聯(lián)會、育性完全正常，但會產(chǎn)生位置效應；>雄果蠅減數(shù)分裂時不發(fā)生交換，倒位雜合體的育性不受影響。3）倒位雜合體的半不育現(xiàn)象：>倒位圈內(nèi)發(fā)生單交換后，產(chǎn)生50%的重復缺失型配子，這類配子是不育的;>倒位點可以當作一個顯性基因位點看待，其性狀表現(xiàn)就是倒位雜合體部分不育。目前五十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點

4)倒位可以形成新種，促進生物進化：倒位雜合體通過自交后形成倒位純合體，由于基因間距離的改變和位置效應導致與其原來的物種受孕率降低，多次倒位最終形成新種。百合（n=12）：這兩種百合的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6個相同染色體發(fā)生臂內(nèi)倒位形成的。

目前五十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點如果蠅有不同倒位特點的種，分布在不同地理區(qū)域。人和黑猩猩的四號染色體因一個臂間倒位而不同。當然還存在其他大量的變異才導致巨大的表型差異！目前五十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點6.倒位交換抑制效應的應用（1）平衡致死品系(balancedlethalstrain)一對同源染色體各帶有一個座位不同的隱性純合致死基因(要點1），通過倒位使得這對同源染色體之間不能發(fā)生交換（要點2），所以隱性致死基因可以雙雜合子的狀態(tài)永久保存下來，該品系被稱為平衡致死品系。平衡致死品系D++GL倒位D+GL+D:展翅，顯性；純合致死(D/D)，3號chr上；GL:粘膠眼，顯性，純合致死(GL/GL)，3號chr上。目前六十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點D+X+++++GLD++GL選出通過引入GL基因為什么要創(chuàng)制平衡致死品系呢？某學者為了研究D基因，長期保存D/+品系,但最終失敗。（為什么？）目前六十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點該品系自交的結(jié)果：D+XD++GL+GLD+D++GLD++GL+GL死亡保存

死亡用D+/+GL品系可以長期保存致死基因D嗎？分析：然而，這種保存方法依賴于在D和GL之間沒有交換發(fā)生，事實上盡管二者緊密連鎖，很少發(fā)生交換，但還是有交換發(fā)生，因而引入倒位就可以很好的解決該問題。目前六十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點在D和GL之間造成倒位后的品系將永遠以隱性致死基因的雜合態(tài)保存下來，這樣的品系就是平衡致死品系。平衡致死品系D++GL倒位D+GL+目前六十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（2）果蠅的ClB測定法ClB是果蠅的一個倒位雜合體母本品系，是在X射線照射下，使雌果蠅的一條X染色體發(fā)生倒位，而另一X染色體正常，倒位的X染色體稱為ClB染色體。

“C”表示起抑制交換作用的倒位區(qū)段；“l(fā)”表示倒位區(qū)段內(nèi)的一個隱性致死基因，可使胚胎在最初發(fā)育階段死亡；“B”表示該倒位區(qū)段范圍之外的一個16區(qū)A段的重復區(qū)段，其表現(xiàn)型為顯性“棒眼”性狀，能為倒位的X染色體在某個體內(nèi)的存在從表型上提供識別的依據(jù)(linked)。目前六十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點測定X染色體上基因是否發(fā)生隱性突變的一種方法。用X射線照射正常雄蠅，以期產(chǎn)生某種變異，記為X-Y

PX-Y×XClBX+（棒眼）F1XCIBX-×X+YX+X-XClBY

棒眼雌蠅正常眼雄蠅正常眼雌蠅胚胎早期死亡F2XClBX+X-YX+X-

棒眼雌蠅待測突變體雄蠅正常眼雌蠅待測目前六十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（四）、易位（Translocation）1.定義：兩個非同源染色體間發(fā)生片段轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象,也稱非法交換。

2.易位的產(chǎn)生和類型染色體的斷裂與重接相互易位(reciprocaltranslocation)：簡單易位(simpletranslocation)(單向)：目前六十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點簡單易位相互易位目前六十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點羅伯遜易位（Robertsoniantranslocation）

也叫著絲粒融合或整臂融合兩條非同源的近端或端著絲粒染色體間在著絲?；蚪z粒處的交換。易位后一條幾乎包含兩條染色體的大部份甚至全部基因；另一條僅含極少量的基因，在減數(shù)分裂過程中極易丟失。目前六十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點

相關(guān)術(shù)語易位染色體（translocationchromosome）易位雜合體(translocationheterozygote)易位純合體(translocationhomozygote)易位和交換的異同相同：均為染色體片段的交換。區(qū)別：首先交換是發(fā)生在同源染色體(非姊妹染色單體)之間，易位是發(fā)生在非同源染色體之間；交換發(fā)生在粗線期，易位可以發(fā)生在各個時期。目前六十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點相互易位雜合體同源染色體聯(lián)會粗線期呈十字形配對3.易位的細胞學鑒定單向易位雜合體同源染色體聯(lián)會粗線期呈圖象是T字形配對相互易位純合體：同源染色體聯(lián)會一切正常。目前七十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點目前七十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點50%50%相鄰分離相間分離粗線期配對中期牽引目前七十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點相鄰分離相間分離目前七十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1）打破原有的連鎖群，形成新的連鎖關(guān)系；

（原來連鎖的基因由于易位成為獨立遺傳；而原來獨立遺傳的基因由于易位成為連鎖遺傳）十字形結(jié)構(gòu)交叉端化四體環(huán)相間分離相鄰分離不育配子可育配子4、易位的遺傳學效應2）半不育是易位雜合體的突出特點；目前七十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3）易位造成假連鎖現(xiàn)象果蠅：bw（褐眼）和e（黑檀體）位于不同染色體上bw+e+bw+bwee+bwbweebwebwebwe×（野生型）（雙隱性）♂

♀理論上產(chǎn)生4種配子，實際上bw+e和bwe+不育，只產(chǎn)生兩種可育的配子，造成形式上的不同連鎖群上的bw和e基因假連鎖！只產(chǎn)生1種配子目前七十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點家族性先天愚型:易位造成的21三體（4）易位對個體的生長發(fā)育造成不良影響，甚至死亡。平衡易位：主要遺傳物質(zhì)沒有丟失，個體表型正常。不平衡易位：主要遺傳物質(zhì)丟失，個體發(fā)育受影響。人、動物中多為平衡易位。目前七十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（5）導致染色體數(shù)目改變，形成新的物種或變種如羅伯遜易位：家豬（2n=38）15、17號染色體羅伯遜易位形成一對中著絲粒染色體，兩個小的丟失2n=36（6）位置效應：Ph1（費城染色體:46,XXorXY,t（9：22））易位使人類9號染色體長臂上的原癌基因abl和22號染色體上的bcr基因重組成融合基因，從而激活酪氨酸激酶，這是慢性粒細胞性白血病發(fā)病的原因。目前七十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點臨床意義：約92％的慢性粒細胞性白血病病例都是ph陽性：A.可以區(qū)別臨床癥狀相似，但ph為陰性的其它血液??；B.ph1先于臨床癥狀出現(xiàn)，用于早期診斷.目前七十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點四、染色體畸變的鑒別方法1.多線染色體（polytenechromosome)的觀察2.觀察聯(lián)會復合體目前七十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點上左：人正常核型上右：易位46，XX，t(2p-;7p+)下左：

G帶分析（富AT），用蛋白水解酶，尿素處理中期染色體標本即可。3.染色體核型、帶型的分析目前八十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點倒位和易位導致半不育效應的原因有何不同？倒位雜合體的半不育現(xiàn)象：倒位圈內(nèi)發(fā)生單交換后，產(chǎn)生的交換型配子(50%)含重復/缺失型染色體，這類配子是不育的;易位雜合體的半不育現(xiàn)象：易位雜合體十字形配對進行相間分離所產(chǎn)生的配子的染色體都是正?；蚱胶庖孜坏?，因而是可育的；而進行相鄰式分離產(chǎn)生的配子染色體因存在嚴重的重復/缺失，因而是不育的，相鄰式與交換式各占50％，配子半不育?？偨Y(jié)：目前八十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1、A染色體和B染色體

有些生物的細胞中除具有正常恒定數(shù)目的染色體以外，還常出現(xiàn)額外的染色體。把正常的稱為A染色體，額外的稱為為B染色體：

>近800多種動植物中發(fā)現(xiàn)B染色體，如玉米；

>較小，多由異染色質(zhì)組成，無基因，但自我復制并傳給后代，一般對生存沒有影響，但當數(shù)量增加一定數(shù)量時不利于生存；>可以用于染色體工程，制備植物人工染色體。1.2染色體數(shù)目的變異一、染色體的數(shù)目及其變異類型目前八十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2、染色體的數(shù)目特征>同一物種染色體數(shù)目恒定，是本物種重要特征；>同一染色體在體細胞中是成對的，在性細胞中是成單的；

物種染色體數(shù)目通常用2n（體細胞）和n（配子）表示，如水稻2n=24，n=12；面包小麥2n=42，n=21。>不同物種染色體數(shù)目差異大，但染色體數(shù)目多少與物種進化程度無關(guān)。馬蛔蟲有1對染色體（n=1），一種蝴蝶有191對，n=191；瓶爾小草屬（Ophioglossum）的一些物種有400-600對。目前八十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3、染色體組/基因組（genome）維持生物體生命活動所需要的最低限度的一套基本染色體，也可指一個配子中全部的染色體，特點：A、染色體組中各染色體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和連鎖群不同，其上攜帶基因不同，因而功能各異；目前八十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點B、染色體組是一個完整而協(xié)調(diào)的體系，共同支配生物體的生長、發(fā)育、遺傳和變異，缺少一個就會造成不育或性狀的變異。小麥缺體系目前八十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點4、多倍體中的基本種與染色體基數(shù)玉米：二倍體(2n=20,n=10)水稻：二倍體(2n=24,n=12)人類：二倍體（2n=46,n=23)目前八十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點如小麥染色體組包含著若干個祖先種（基本種）的染色體組?；痉N的染色體組稱為基本染色體組，用符號x表示，它所包含的染色體數(shù)為染色體基數(shù)，不同基本種來自同一屬的物種，所以染色體基數(shù)是一致的。普通小麥：六倍體(2n=6x=42,n=3x=21,x=7)目前八十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點符號n和x的區(qū)別：n指配子中的染色體數(shù)（染色體組），x則指基本種的染色體基數(shù)。n可以等于x，例如，水稻配子中的染色體數(shù)是n=12，僅1個基本染色體組，所以染色體基數(shù)是x=12；也可能是x的倍數(shù),例如：面包小麥配子染色體數(shù)是n=21，有3個基本染色體組，染色體基數(shù)x=7，即n=3x。各種生物的n與x是否相等，必須對該物種的染色體組作進化分析方能確定。目前八十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點整倍體（euploid）：體細胞中的染色體數(shù)呈完整染色體組的個體。整倍體變異：在正常染色體數(shù)（2n）的基礎(chǔ)上，體細胞中染色體數(shù)目按染色體組（x）成倍數(shù)增加或減少的現(xiàn)象。非整倍體（aneuploid）：體細胞中染色體數(shù)比正常個體染色體數(shù)（2n）增加或減少1至數(shù)條的個體。非整倍體變異：在正常染色體數(shù)（2n）的基礎(chǔ)上，體細胞中的染色體數(shù)目增加或減少1至數(shù)條的現(xiàn)象。

5、染色體數(shù)目變異的概念與主要類型目前八十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點類別名稱染色體組染色體組成整倍體單倍體n(abcd)二倍體2n(abcd)(abcd)三倍體3n(abcd)(abcd)(abcd)同源四倍體4n(abcd)(abcd)(abcd)(abcd)異源四倍體2(2n)(abcd)(abcd)(efgh)(efgh)非整倍體單體2n-1(abcd)(abc)缺體2n-2(abc)(abc)雙單體2n-1-1(abc)(abd)三體2n+1(abcd)(abcd)(a)雙三體2n+1+1(abcd)(abcd)(ab)四體2n+2(abcd)(abcd)(aa)目前九十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點二、整倍體(Euploid)變異（一）單倍體（haploid）：具有本物種配子染色體數(shù)的個體。1.分類單元單倍體:即一倍體，含1個基本染色體組的單倍體，由二倍體產(chǎn)生如玉米2n=2x=20的單倍體n=x=10；多元單倍體：含2個及以上相異基本染色體組的單倍體，如小麥2n=6x=42的單倍體n=3x=212.特點1）高度不育，一般不能產(chǎn)生種子。主要原因在減數(shù)分裂期間都是單價體，無法聯(lián)會形成含不平衡染色體的配子而不育。2）細胞、組織、器官和植株一般都比它的二倍體弱小。目前九十一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3.單倍體的獲得對于高等植物來說：1）在自然界中一般通過孤雌生殖，也有孤雄生殖的情況；2）人工技術(shù)：通過花粉、花藥和子房等的組織培養(yǎng)。人工技術(shù)：遠緣雜交如小麥和玉米的雜交，玉米染色體消減后育成小麥單倍體。目前九十二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點對于低等植物來說：單倍體是大多數(shù)低等植物生命的主要階段，故不存在育性的問題。如：苔蘚的配子體世代：目前九十三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1）單倍體中不管是顯性還是隱性基因均可充分表現(xiàn)，是研究基因性質(zhì)及其作用的好材料；2）單倍體經(jīng)加倍處理后變?yōu)殡p單倍體，即每對染色體都是純合的，表型正常且遺傳穩(wěn)定，育種上可大大縮短育種年限；3）單倍體母細胞減數(shù)分裂時異源聯(lián)會的研究，分析各個染色體組之間的同源或部分同源的關(guān)系。4）可以構(gòu)建單倍體作圖群體，用于遺傳圖的繪制。4.應用價值目前九十四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（二）同源多倍體1.定義：

多倍體（polyploid）：含多個染色體組。同源多倍體（autopolyploid）多個染色體組起源相同。馬鈴薯是同源四倍體2n=4x=AAAA=48，4個染色體組源于同一物種，每組12條染色體，那么它的單倍體n=2x=24。2.產(chǎn)生：

自發(fā)產(chǎn)生（完成復制后不分裂，有絲、減數(shù)）誘發(fā)產(chǎn)生（秋水仙堿處理，抑制紡錘體形成）3.特點:1)器官外形和氣孔等變大，但增大有一定限度，如玉米同源八倍體植株比同源四倍體短而壯，不育。煙草2倍體，4倍體和8倍體葉片表皮細胞比較目前九十五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點2）基因產(chǎn)物的增加，如四倍體番茄VC含量比二倍體高1倍，3）同源多倍體一般有不同程度的不育性，與減數(shù)分裂能否形成正常的配子有關(guān)。4．減數(shù)分裂時染色體的行為（1）同源三倍體配對情況III三價體II+I雙價體+單價體形成的配子中染色體組合成分均不平衡，使其高度不育，形成平衡配子2x或x的幾率小。目前九十六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點聯(lián)會配對不緊密，為局部聯(lián)會。目前九十七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點應用香蕉與葡萄：如葡萄天然的同源三倍體2n=3x=33。無籽西瓜：2n=2x=22在幼苗期加倍成4n=4x=44作為母本，和2n=2x=22雜交，得到的種子就是2n=3x=33，種下就是無子西瓜。偶爾也結(jié)子，概率極低。（2）同源四倍體均衡式分離占多數(shù)，育性有所下降。目前九十八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（三）異源多倍體（allopolyploid）異源多倍體是物種進化的一個重要因素，同時導致一些植物產(chǎn)量增加，抗逆性增強：

中歐植物中，652個屬，有419個屬是異源多倍體；

被子植物綱內(nèi)，占30~35%，主要分布在蓼科、景天科、

薔薇科、錦葵科、禾本科等；

禾本科中約占70%，如栽培的小麥、燕麥、甘蔗；

果樹中有蘋果、梨、櫻桃等；

花卉中有菊花、大理菊、水仙、郁金香等。目前九十九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1.定義：多個染色體組起源不同2.產(chǎn)生途徑原理：（1）AAxBB-----AB-------AABB（2）AAAAxBBBB----------AABB3.特點：（1）形態(tài)巨大性與同源多倍體相似（2）由于染色體組來自不同物種，一般表現(xiàn)為雙親中間類型（3）偶倍數(shù)異源多倍體育性正常，常見；奇數(shù)倍的異源多倍體是不育的，少見。目前一百頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點4.普通小麥的起源目前一百零一頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點T.monococcum(一粒小麥)2n=14,AA

T.speltoides(擬斯卑爾脫山羊草)2n=14,BBT.Squarrosa(方穗山羊草)2n=14,DDT.Dicoccoides(擬二粒小麥)2n=28,AABBT.aestivum(普通小麥)2n=42,AABBDDABD不育AB不育染色體加倍染色體加倍目前一百零二頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點5.異源八倍體小黑麥的培育鮑文奎（1916.5.8—1995.9）：幾十年潛心研究禾谷類多倍體遺傳育種，培育了異源八倍小黑麥，被認為是世界未來小麥新類型，并使我國成為這一品種國際上首先推廣應用的國家。穗大、粒大和抗逆性強，面粉質(zhì)量好。目前一百零三頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點三、非整倍體（aneuploid）非整倍體主要有單體、缺體、三體等；產(chǎn)生的原因：減數(shù)分裂不正常，同源染色體不聯(lián)會或聯(lián)會后不分離，產(chǎn)生n-1,n+1配子，正常情況下產(chǎn)生n配子。n-1n+1nn-1n+1n缺體或雙單體二倍體單體二倍體雙三體或四體三體單體三體二倍體二倍體生物較少出現(xiàn)單體或缺體；多倍體生物經(jīng)常出現(xiàn)非整倍體；二倍體和多倍體均可出現(xiàn)超倍體(三體、四體等)

目前一百零四頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（一）單體（monosomic)和缺體（nullisomic）常見于異源多倍體生物中，例如普通煙草（異源四倍體，2n=4x=TTSS=48）是第一個分離出全部24個不同單體的植物。普通小表也有21個不同染色體單體。另外，普通小麥的21對染色體都有了各自的缺體。1.特點（1）生活力低（2）育性低2.應用于基因定位

ey/ey:果蠅無眼；+/+果蠅有眼，單體果蠅：2n-1

ey/eyX2n-1（一系列）

ey/+ey/-

有眼無眼如與4號染色體單體雜交，出現(xiàn)了無眼果蠅，證明ey基因在4染色體上。目前一百零五頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點如果是缺體，則可直接把某個性狀與染色體相對應。普通小麥中的中國春擁有全套的缺體系和缺四體系（思考：為何缺四體系與缺體系相比更容易保存？）小鼠和人擁有缺體細胞系。正常小麥1A-Null小麥有1號HMW-GS無1號HMW-GS證明編碼1號HMW-GS的基因在1A染色體上目前一百零六頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（二）三體（trisomic）1910年在直果曼陀羅中發(fā)現(xiàn)了一種球形蒴果突變型。1920年才知道這種突變型比正常的直果曼陀羅多一個染色體。三體在普通二倍體和異源多倍體中都有存在。例如番茄的12對染色體都有三體。水稻的12對染色體也有全套的三體。目前一百零七頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點1、三體的類別初級三體：多出的一條染色體是染色體組中某一條完整的染色體。如水稻1號初級三體，是多出整條1號染色體。次級三體：多出的一條染色體是某個成員的等臂染色體（兩個臂完全相同）。如水稻1號次級三體。三級三體：多出的一條染色體是兩種染色體的各一段連接而成的，稱三級三體。如水稻1號與9染色體易位產(chǎn)生的三級三體。目前一百零八頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點3.應用2.特點與單體與缺體相比，三體對生活力的影響較小，容易存活。但多種三體之間的表現(xiàn)型變異比較明顯。增加的染色體使花粉部分不育，額外的染色體都是通過雌配子傳遞的。（1）用于基因定位第四染色體三體先與無眼果蠅雜交，子一代再與無眼果蠅分別測交，如果有的測交后代出現(xiàn)野生型：無眼=5:1，則說明無眼基因在第四染色體上。目前一百零九頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點ey/ey+/+/+第四號三體+/ey+/+/ey+/+/eyey/ey1+/+1ey2+/ey2+ey+/+/eyey/ey+/ey/ey+/ey1:1:2:2野生型無眼野生型野生型目前一百一十頁\總數(shù)一百一十九頁\編于十九點（2）用于雜交制種大麥基因：ms---雄性不