染色体结构变异.ppt

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1、第第6 6章章 染色体结构变异染色体结构变异第第6 6章章 染色体结构变异染色体结构变异导导 言言 introduction 第第1 1节节 缺失缺失 deficiency 第第2 2节节 重复重复 duplication第第3 3节节 倒位倒位 inversion第第4 4节节 易位易位 translocation 导 言u染色体结构变异的概念和形成机理染色体结构变异的概念和形成机理 u结构变异的类型结构变异的类型 u染色体变异的自发和诱发染色体变异的自发和诱发 精确的细胞分裂是遗传规律的细胞学基础细胞的有丝分裂是在时间上、空间上协调细胞的有丝分裂是在时间上、空间上协调一致的有序过程，产生出

2、可以进行科学预一致的有序过程，产生出可以进行科学预测的分裂产物。测的分裂产物。有丝分裂形成两个核遗传组成完全相同的有丝分裂形成两个核遗传组成完全相同的子细胞。子细胞。减数分裂形成各种基因型的四分孢子。减数分裂形成各种基因型的四分孢子。染色体也会发生变异l 随着遗传学研究的对象越来越多，涉及面越来随着遗传学研究的对象越来越多，涉及面越来越广，偏离规律的异常现象日益增多。越广，偏离规律的异常现象日益增多。l 最初，将这些异常现象一律用突变来解释。最初，将这些异常现象一律用突变来解释。l 随着细胞学研究逐步深入到遗传学领域，人们随着细胞学研究逐步深入到遗传学领域，人们才认识到，除了基因突变以外才认识

3、到，除了基因突变以外，染色体的结构，染色体的结构和数目也会产生变异，从而导致偏离遗传规律和数目也会产生变异，从而导致偏离遗传规律的异常结果。的异常结果。果蝇棒眼的遗传 棒眼棒眼B B正常眼正常眼B B+ +，该，该基因位于基因位于XchrXchr. .上，伴上，伴性遗传。性遗传。 红眼红眼蝇蝇棒眼棒眼蝇，蝇，F F1 1代代蝇应该是棒眼，蝇应该是棒眼， 蝇应该是正常红眼。蝇应该是正常红眼。棒眼棒眼正常眼正常眼缺失造成假显性但但C.B.BridgesC.B.Bridges在某些杂交组合的子一代群体内在某些杂交组合的子一代群体内却发现了正常眼雌蝇。却发现了正常眼雌蝇。唾腺细胞中，体细胞联会的两条唾

4、腺细胞中，体细胞联会的两条XchrXchr中有一条短中有一条短缺了一小段缺了一小段 。据此，据此，BridgesBridges推测子一代中之所以出现正常红推测子一代中之所以出现正常红眼眼蝇，是因为来自精子的那一条蝇，是因为来自精子的那一条XchrXchr短缺了一短缺了一小段，而缺少的这一小段，正是基因小段，而缺少的这一小段，正是基因B B 所在的区所在的区段，这就使得正常段，这就使得正常X X chrchr上的上的B B+ +处于半合状态，处于半合状态，正常红眼效应得到了表达的机会，发育为正常红正常红眼效应得到了表达的机会，发育为正常红眼雌蝇。眼雌蝇。一、染色体结构变异的概念和形成机理一、染色

5、体结构变异的概念和形成机理u在正常情况下，一个物种在正常情况下，一个物种( (species)chrspecies)chr的数目、形态和结构都是相对稳定的。的数目、形态和结构都是相对稳定的。u细胞分裂时，细胞分裂时，chrchr准确地复制和分配到子准确地复制和分配到子细胞中去，保证了物种的遗传稳定性。细胞中去，保证了物种的遗传稳定性。染色体会发生断裂染色体会发生断裂自然辐射、温度、营养、生理环境等因素自然辐射、温度、营养、生理环境等因素的异常变化，都可能使染色体发生断裂。的异常变化，都可能使染色体发生断裂。人为地用某些物理因素（如人为地用某些物理因素（如UVUV、x xrayray、-ray-

6、ray、中子等）或化学试剂处理生物体、中子等）或化学试剂处理生物体、细胞，细胞，chrchr断裂的频率还会大大提高。断裂的频率还会大大提高。断裂愈合假说：断裂愈合假说：染色体发生断裂以后，形成粘性末端染色体发生断裂以后，形成粘性末端（cohesive endcohesive end），具有与另一个断裂末端愈），具有与另一个断裂末端愈合的能力，而不能稳定存在。合的能力，而不能稳定存在。A A重建愈合（重建愈合（restitution fusionrestitution fusion）B B断裂末端自身愈合，或者称为自身封闭断裂末端自身愈合，或者称为自身封闭C C错接，改变基因顺序，甚至改变连锁群

7、错接，改变基因顺序，甚至改变连锁群 非重建愈合导致非重建愈合导致chr.结构变异结构变异: 断裂末端自身愈合和错接，都会导致断裂末端自身愈合和错接，都会导致chrchr结构发生变异。结构发生变异。 称为非重建愈合称为非重建愈合二结构变异的类型二结构变异的类型chrchr结构变异：结构变异： 单个染色体片段的缺失、增加单个染色体片段的缺失、增加 少数染色体之间片断互换少数染色体之间片断互换根据涉及到的染色体数归为两类：根据涉及到的染色体数归为两类：染色体内变异：染色体内变异： 只涉及一条只涉及一条chr，包括缺失、重复、倒位，包括缺失、重复、倒位染色体间变异：染色体间变异： 涉及两个以上非同源涉

8、及两个以上非同源chr，包括易位、染，包括易位、染色体间移位型重复色体间移位型重复三染色体变异的自发和诱发三染色体变异的自发和诱发断裂断裂愈合假说：愈合假说： 断裂或损伤；断裂或损伤； 伤口的接触；伤口的接触； 重接或交易等过程重接或交易等过程。断裂是发生结构变异的前提。断裂是发生结构变异的前提。断裂、重接或交换的过程可以是自发的断裂、重接或交换的过程可以是自发的（SpontoneousSpontoneous aberration aberration），可以是），可以是人工诱发的（人工诱发的（Induced aberrationInduced aberration）。自发变异的诱因自发变异的

9、诱因A遗传因素遗传因素B营养条件和生理状况营养条件和生理状况C自然辐射自然辐射 D微生物尤其是病毒的侵染微生物尤其是病毒的侵染 营养条件和生理状况与营养条件和生理状况与chr结构变异：结构变异：在植株生长期间，如果缺在植株生长期间，如果缺CaCa、MgMg，chrchr结结构变异显著增加，而且这种植株对构变异显著增加，而且这种植株对X-rayX-ray也特别敏感。也特别敏感。种子长期贮藏也有增加种子长期贮藏也有增加chrchr结构变异的趋结构变异的趋势。原因势。原因: :长期脱水。长期脱水。自然辐射自然辐射大量事实证明，辐射处理不仅是诱发基大量事实证明，辐射处理不仅是诱发基因突变的重要途径，也

10、是诱发因突变的重要途径，也是诱发chrchr结构变结构变异的重要途径。异的重要途径。自然辐射是引起自然辐射是引起chrchr断裂的重要因素。断裂的重要因素。 微生物尤其是病毒的侵染微生物尤其是病毒的侵染 人类在受到病毒（如寻麻疹，水痘，人类在受到病毒（如寻麻疹，水痘，SVSV4040，脑膜炎）的侵染后染色体可能发生断裂脑膜炎）的侵染后染色体可能发生断裂和重排。和重排。 结构变异的人工诱发结构变异的人工诱发物理因素诱变物理因素诱变化学因素诱变化学因素诱变X Xrayray和和rayray等电离辐射穿透细胞以后使等电离辐射穿透细胞以后使得被击中的物质发生电离，放出电子，电子又得被击中的物质发生电离

11、，放出电子，电子又冲击其他原子，发生次级电离，引起一连串的冲击其他原子，发生次级电离，引起一连串的连锁反应。连锁反应。原子和分子由于电子数量的改变，从稳定状态原子和分子由于电子数量的改变，从稳定状态变为不稳定的状态，发生各式各样的化学反应，变为不稳定的状态，发生各式各样的化学反应，使使chrchr断裂，从而产生结构变异。断裂，从而产生结构变异。现在已知的化学诱变剂已经有很多种，如现在已知的化学诱变剂已经有很多种，如芥子气芥子气亚硝酸亚硝酸2 2，3-3-环氧丙醚环氧丙醚8-8-乙氧基咖啡硷乙氧基咖啡硷顺丁烯联胺顺丁烯联胺甲醛甲醛5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶蓖麻油蓖麻油某些抗菌素等。某些抗菌素等。第

12、第1 1节节 缺缺 失失一一 缺失的概念和种类缺失的概念和种类二二 缺失的效应缺失的效应三三 缺失的细胞学鉴定缺失的细胞学鉴定四四 缺失的遗传学鉴定缺失的遗传学鉴定一缺失的概念和种类一缺失的概念和种类丢失了某一区段的丢失了某一区段的chrchr称为缺失称为缺失chrchr（deficiencydeficiency，deletiondeletion）中间缺失中间缺失末端缺失末端缺失缺失的类型与形成缺失的类型与形成末端缺失末端缺失一次断裂，形成一个有着丝粒的片段和一次断裂，形成一个有着丝粒的片段和一个无着丝粒的片段。一个无着丝粒的片段。无着丝粒片段在后来的细胞分裂过程中无着丝粒片段在后来的细胞分裂

13、过程中丢失。丢失。有着丝粒片段的断头具有粘性，因而也有着丝粒片段的断头具有粘性，因而也是不稳定的，将会在后续的分裂过程中是不稳定的，将会在后续的分裂过程中产生一系列的连锁变化。产生一系列的连锁变化。中间缺失中间缺失 一个染色体的中间区段丢失称为中间缺失。一个染色体的中间区段丢失称为中间缺失。中间缺失至少牵涉到两个断裂中间缺失至少牵涉到两个断裂。二二 缺失的细胞学鉴定缺失的细胞学鉴定末端缺失，形成异末端缺失，形成异形二价体形二价体 倘若缺失区段很小倘若缺失区段很小在形态上很难看出在形态上很难看出 中间缺失，则形成中间缺失，则形成缺失环缺失环 缺失杂合体和缺失纯合体缺失杂合体和缺失纯合体l 一对染

14、色体中一条缺失，另一条正常，一对染色体中一条缺失，另一条正常，这样的个体或细胞称为缺失杂合体这样的个体或细胞称为缺失杂合体（deficiency heterozygotedeficiency heterozygote）。）。l 一对同源染色体缺失相同区段，这样的一对同源染色体缺失相同区段，这样的个体或细胞称为缺失纯合体个体或细胞称为缺失纯合体（deficiency homozygotedeficiency homozygote）三三 缺失的效应缺失的效应缺失势必丢失缺失区段内的遗传物质。缺失势必丢失缺失区段内的遗传物质。致死（致死（lethal） 假显性（假显性（Pseudodominance

15、）1 1缺失与致死缺失与致死缺失区段较大，或缺失纯合体，大多致缺失区段较大，或缺失纯合体，大多致死。至于缺失片段较小的个体，则情况死。至于缺失片段较小的个体，则情况较复杂一些。较复杂一些。缺失的致死效应可分为合子致死和配子缺失的致死效应可分为合子致死和配子致死有两种情况。致死有两种情况。 1 1缺失与致死缺失与致死 19151915年，年，C.B.Bridges报道了关于果蝇报道了关于果蝇X X染染色体上决定棒眼（色体上决定棒眼（B）性状的区段缺失。）性状的区段缺失。他发现该区段的缺失能引起雄性个体致他发现该区段的缺失能引起雄性个体致死。死。猫叫综合症猫叫综合症智力差，面部小，哭声似猫叫。智力

16、差，面部小，哭声似猫叫。配子体对缺失更敏感在高等植物中，大多数物种的配子体对缺失的在高等植物中，大多数物种的配子体对缺失的反应更为敏感，尤其是雄配子。反应更为敏感，尤其是雄配子。含缺失染色体的花粉不完全败育，在受精过程含缺失染色体的花粉不完全败育，在受精过程中也会因竞争不过正常花粉而不能参与受精。中也会因竞争不过正常花粉而不能参与受精。低等生物对缺失的忍受性相当强低等生物对缺失的忍受性相当强有些低等生物，如细菌和噬菌体，对缺有些低等生物，如细菌和噬菌体，对缺失的忍受性相当坚强，而他们却都是单失的忍受性相当坚强，而他们却都是单倍体。倍体。在基因工程上，用噬菌体作克隆基因的在基因工程上，用噬菌体作

17、克隆基因的载体，切除了其本身的相当一部分载体，切除了其本身的相当一部分DNA，甚至是大部分甚至是大部分DNA，而代之以外源，而代之以外源DNA。2 2缺失与假显性现象缺失与假显性现象u 在缺失杂合体内，如果某一隐性基因所在缺失杂合体内，如果某一隐性基因所对应的等位显性基因正好位于缺失区段对应的等位显性基因正好位于缺失区段内，而缺失区段又很小，不至于影响基内，而缺失区段又很小，不至于影响基本生命活动，则该隐性基因因处于半合本生命活动，则该隐性基因因处于半合状态而得以表现。状态而得以表现。u 从表面现象上看，似乎该基因是显性的。从表面现象上看，似乎该基因是显性的。因而称之为假显性现象因而称之为假显

18、性现象（pseudodominancepseudodominance）。 玉米植株颜色的假显性玉米植株颜色的假显性第第2节节 重复重复 1重复的概念和种类重复的概念和种类 2重复的细胞学鉴定重复的细胞学鉴定 三三 重复的遗传学效应重复的遗传学效应 一一 重复的概念和种类重复的概念和种类 染色体某一区段加倍的结构变异称为重染色体某一区段加倍的结构变异称为重复复(duplication)(duplication)。 生物体对染色体重复的耐受性大于对缺生物体对染色体重复的耐受性大于对缺失的耐受性。失的耐受性。 重复的种类重复的种类 染色体内重复染色体内重复 染色体间重复染色体间重复 染色体重复的类型

19、与形成染色体重复的类型与形成染色体内重复可分为染色体内重复可分为 ：u同臂重复同臂重复 顺接重复顺接重复 abcde cdefghi 反接重复反接重复 abcde edcfghiu异臂重复异臂重复 abcdefcde ghi 不等交换与果蝇不等交换与果蝇16A16A区段重复区段重复二二 重复的细胞学鉴定重复的细胞学鉴定 根据重复杂合体（根据重复杂合体（duplication duplication heterozygoteheterozygote）在减数分裂过程中的联在减数分裂过程中的联合现象。合现象。 要求熟悉正常染色体的形态和结构，如染色粒、要求熟悉正常染色体的形态和结构，如染色粒、染色带

20、、染色纽、随体和核仁组织区等染色体染色带、染色纽、随体和核仁组织区等染色体特殊结构的有无、大小和位置等。特殊结构的有无、大小和位置等。 重复杂合体在减数分裂中的联会重复杂合体在减数分裂中的联会三三 重复的遗传学效应重复的遗传学效应 重复导致基因组的演化重复导致基因组的演化基因剂量的改变引起剂量效应基因剂量的改变引起剂量效应位置变化引起位置效应位置变化引起位置效应1、重复是生物进化的源泉之一、重复是生物进化的源泉之一u总体上说，重复对生物体是有害的，但总体上说，重复对生物体是有害的，但其危害程度小于缺失。其危害程度小于缺失。u重复导致基因在重复导致基因在chrchr上的相对位置改变。上的相对位置

21、改变。u重复区域及其附近基因间的重组率降低。重复区域及其附近基因间的重组率降低。u重复使染色体含量增加，为积累变异提重复使染色体含量增加，为积累变异提供了材料。供了材料。2 2重复的剂量效应和位置效应重复的剂量效应和位置效应 果蝇的果蝇的X Xchrchr上与眼色有关的基因上与眼色有关的基因v v+ +v v，位于第位于第1010区区B B段与段与C C段的交界处。段的交界处。v v+ +红色红色v v朱红色，朱红色，v v+ +/v/v基因型基因型蝇蝇为红眼。为红眼。C.B.BridgesC.B.Bridges得到一条得到一条X Xchrchr，其上有，其上有v v，又又重复了载有重复了载有

22、v v+ +的一个区段，的一个区段，v v+ +v v。重复纯合体蝇重复纯合体蝇v v+ +v/vv/v+ +v v，红色。红色。果蝇眼色的遗传果蝇眼色的遗传蝇蝇v v+ +v/vv/v+ +v v v/Y v/Y F F1 1 v v+ +v v/Y /Y 红色眼红色眼 v v+ +v/vv/v 眼色却是朱红色的眼色却是朱红色的两倍剂量的两倍剂量的v v表型效应超过了只有一倍剂量的表型效应超过了只有一倍剂量的显性基因显性基因v v+ +的表型效应。的表型效应。改变了一个隐性基因与一个显性基因之间的平改变了一个隐性基因与一个显性基因之间的平衡关系。衡关系。果蝇棒眼果蝇棒眼 重复的剂量效应和位置

23、效应重复的剂量效应和位置效应 果蝇的棒眼性状也是伴性遗传的，棒眼果蝇的棒眼性状也是伴性遗传的，棒眼的效应与的效应与XchrXchr上上1616区区A A段内的一个重复有段内的一个重复有关。关。 如果这个区段重复，果蝇复眼内小眼的如果这个区段重复，果蝇复眼内小眼的数目就下降，形成棒眼。数目就下降，形成棒眼。 小眼的数目与重复的次数、重复的位置小眼的数目与重复的次数、重复的位置有关。有关。 第一条第一条X X染色体染色体16A16A区段区段重复次数重复次数蝇小眼蝇小眼数数第二条第二条X X染色体染色体16A16A区段重复区段重复次数和蝇小眼数次数和蝇小眼数B+/B+B/B+BB/B+/748.87

24、79.4B+B/91.0358.468.1B+BB/29.045.536.425.0位置效应位置效应(position effect) 基因的功能不仅决定于它的自身结构基因的功能不仅决定于它的自身结构和剂量，也决定于它所在的位置及其与和剂量，也决定于它所在的位置及其与邻近基因间的相互联系。邻近基因间的相互联系。 拟等位基因（拟等位基因（pseudo allelespseudo alleles）u所谓拟等位基因是指控制同一个单位性所谓拟等位基因是指控制同一个单位性状，位置非常靠近的不同基因。状，位置非常靠近的不同基因。u在互补测验中它们表现为功能上的等位在互补测验中它们表现为功能上的等位性，但又

25、可通过交换发生重组。性，但又可通过交换发生重组。第第3 3节节 倒倒 位位（inversion） 倒位的概念和类型倒位的概念和类型chr断裂之后，某一区段或某些区段的正常基断裂之后，某一区段或某些区段的正常基因顺序颠倒之后又重接起来的过程，称为染色因顺序颠倒之后又重接起来的过程，称为染色体的倒位。体的倒位。倒位了的倒位了的chr称为倒位称为倒位chr。倒位的类型很多。倒位的类型很多。简单倒位简单倒位复杂倒位复杂倒位倒位的类型与形成倒位的类型与形成简单倒位简单倒位 臂间倒位：倒位的区段包含着丝粒。臂间倒位：倒位的区段包含着丝粒。 臂内倒位：倒位的区段不包含着丝粒。臂内倒位：倒位的区段不包含着丝粒

26、。 倒位杂合体的配对和重组倒位杂合体的配对和重组 u倒位纯合体减数分裂前期倒位纯合体减数分裂前期完全可以进行完全可以进行正常配对和交换。减数分裂过程和产物正常配对和交换。减数分裂过程和产物都是正常的。都是正常的。u倒位杂合体，正常的线性配对是不可能倒位杂合体，正常的线性配对是不可能的。的。u根据倒位区段的大小，减数分裂时倒位根据倒位区段的大小，减数分裂时倒位杂合体以不同的方式进行联合。杂合体以不同的方式进行联合。 倒位杂合体联会模式图倒位杂合体联会模式图光镜下观察到的果蝇多线染色体倒位环光镜下观察到的果蝇多线染色体倒位环电镜下观察到的倒位环电镜下观察到的倒位环光光镜镜下下观观察察到到的的果果蝇

27、蝇多多线线染染色色体体倒倒位位环环3 3 倒位杂合体的减数分裂行为倒位杂合体的减数分裂行为 u不论是臂内倒位杂合体还是臂间倒位杂不论是臂内倒位杂合体还是臂间倒位杂合体，在减数分裂时正常染色体和倒位合体，在减数分裂时正常染色体和倒位染色体联会时形成的染色体联会时形成的“倒位圈倒位圈”。u倒位圈内外非姐妹染色单体会发生交换。倒位圈内外非姐妹染色单体会发生交换。 臂臂间间倒倒位位杂杂合合体体的的减减数数分分裂裂行行为为 倒位对连锁基因重组和配子败育的影响倒位对连锁基因重组和配子败育的影响 倒位最直接的效应就是改变了倒位区段倒位最直接的效应就是改变了倒位区段内的基因和倒位区段两侧基因之间的顺内的基因和

28、倒位区段两侧基因之间的顺序和距离。序和距离。 倒位的一个最明显的遗传效应就是倒位倒位的一个最明显的遗传效应就是倒位杂合体上基因的重组率降低了。杂合体上基因的重组率降低了。u玉米的臂间倒位玉米的臂间倒位In3a (L.4-.9)In3a (L.4-.9)uLg2-lg2Lg2-lg2和和Al-alAl-al两个基因座在倒位圈内两个基因座在倒位圈内uLg2-lg2Lg2-lg2和和Al-alAl-al之间的正常重组率为之间的正常重组率为28%28%，而而In3a (L.4-.9)In3a (L.4-.9)杂合体的重组率下降为杂合体的重组率下降为0.5%0.5%或或1.9%1.9%。 连锁基因重组率

29、下降幅度与倒位区段的长短有密切的关系连锁基因重组率下降幅度与倒位区段的长短有密切的关系 倒位区段越短，重组率下降越多，甚至倒位区段越短，重组率下降越多，甚至可以表现为完全连锁。可以表现为完全连锁。 因为，当倒位区段很短时，根本不与正因为，当倒位区段很短时，根本不与正常区段联会，不形成倒位圈，当然不会常区段联会，不形成倒位圈，当然不会发生交换，更不会有重组。发生交换，更不会有重组。玉米玉米In5a(S.o-L.67)In5a(S.o-L.67)臂间倒位臂间倒位 b t 1 p r 24%0.4% b t 1 b m 1 1%0 b t 1 a2 8%4.5% 果蝇第果蝇第3 3染色体由染色体由e

30、 es s经经roro至至caca的一段倒位的一段倒位 srsr与与e es s之间的之间的细胞学细胞学距离增距离增大了，大了，而遗传而遗传距离反距离反而变小而变小了了。 臂内倒位杂合体的花粉败育率一般高于胚囊臂内倒位杂合体的花粉败育率一般高于胚囊花粉可育率花粉可育率% %胚囊可育率胚囊可育率% %In3aIn3a（L.4-.9L.4-.9）81488In4a（L.35-.88）71896In2c（L.1-.6）835100倒位可以作为重组抑制因子倒位可以作为重组抑制因子倒位能抑制重组，倒位能抑制重组，称为交换抑制因子（称为交换抑制因子（crossover crossover supresso

31、rsupressor）实际上是抑制重组，而不是抑制交换！实际上是抑制重组，而不是抑制交换！早在早在19281928年，倒位就被当作一个抑制年，倒位就被当作一个抑制XchrXchr重组的显性标志。重组的显性标志。 ClB检验法 C C：倒位，交换抑制者：倒位，交换抑制者cross-over suppressorcross-over suppressor。l l：lethallethal，倒位区段内有一个隐性致死基因，倒位区段内有一个隐性致死基因，使果蝇在胚胎发育的最初阶段死亡。使果蝇在胚胎发育的最初阶段死亡。B B：棒眼，倒位区段外侧：棒眼，倒位区段外侧1616A A区段重复，提供了识区段重复，

32、提供了识别的依据。别的依据。这样的这样的XchrXchr被称为被称为ClBClB chrchr。X XClBClB/X/X+ + 杂合体蝇被称为杂合体蝇被称为ClBClB系（系（ClBClB stock stock）。）。正常正常XChrXChr上的上的“L”L”是抑制致死的显性基是抑制致死的显性基因。因。 X XClBClB/X/XClBClB 蝇和蝇和 X XClBClB/蝇，都受隐蝇，都受隐性致死基因的作用而死亡。性致死基因的作用而死亡。只有只有 X XClBClB/X/X+ + 才能存活，才能存活，X XClBClB 染色体才染色体才能得以保存和传递。能得以保存和传递。 X XClBC

33、lB/X/X+ + 用于检测用于检测XchrXchr上的隐性突变及其频率上的隐性突变及其频率方法与步骤：方法与步骤： X-rayX-ray处理野生型蝇。由于蝇只有处理野生型蝇。由于蝇只有一条一条XchrXchr，X-rayX-ray可能使精母细胞的可能使精母细胞的XchrXchr上的基因发生突变。发生了突变的上的基因发生突变。发生了突变的XchrXchr以以X X代表。代表。经经X-rayX-ray处理过的蝇与处理过的蝇与ClBClB系杂交。系杂交。子代群体内的棒眼蝇与正常蝇杂交子代群体内的棒眼蝇与正常蝇杂交 X XClBClB/X/X+ + 用于检测用于检测XchrXchr上的隐性突变及其频

34、率上的隐性突变及其频率如果当初如果当初X-rayX-ray处理确使处理确使XChrXChr上的某个基上的某个基因或某些基因发生了突变，则突变基因的因或某些基因发生了突变，则突变基因的表现型即可在表现型即可在X X- -/Y/Y个体中表现出来。个体中表现出来。通过计数可以获得突变频率。通过计数可以获得突变频率。因为因为X X- -/Y/Y中的中的X X- -chrchr上的各个基因从未因上的各个基因从未因交换而转移过。交换而转移过。 第第4 4节节 易易 位（位（translocationtranslocation）一一 概念、类型、来源及细胞学鉴定概念、类型、来源及细胞学鉴定二二 遗传学效应遗

35、传学效应 三三 相互易位杂合体半不育性的细胞学机制相互易位杂合体半不育性的细胞学机制四四 易位的应用易位的应用 一、易位的概念一、易位的概念两个非同源两个非同源chr之间区段的转移或互换。之间区段的转移或互换。易位是易位是染色体间染色体间的结构变异，的结构变异，易位的类型与形成易位的类型与形成易位的分类易位的分类简单易位（简单易位（simple translocationsimple translocation） 相互易位（相互易位（reciprocal translocationreciprocal translocation复杂易位（复杂易位（complex translocationco

36、mplex translocation）涉及三涉及三对非同源染色体的易位。对非同源染色体的易位。交互易位是最常见的类型交互易位是最常见的类型 简单易位、复杂易位与相互易位相比，是很少简单易位、复杂易位与相互易位相比，是很少见的。见的。二、相互易位杂合体的细胞学鉴定二、相互易位杂合体的细胞学鉴定 相互易位纯合体在细胞学上是正常的。相互易位纯合体在细胞学上是正常的。相互易位杂合体在减数分裂前期相互易位杂合体在减数分裂前期的联的联会是不正常的，是鉴别易位的主要细胞会是不正常的，是鉴别易位的主要细胞学证据。学证据。相互易位涉及两对相互易位涉及两对chrchr，前期，前期都能形成都能形成四联体（四联体（

37、quadruplequadruple）。）。三、三、 易位的遗传学效应易位的遗传学效应 致死效应致死效应 产生新的连锁群产生新的连锁群 杂合体的半不孕性杂合体的半不孕性 杂合体降低有关连锁基因的重组率杂合体降低有关连锁基因的重组率 引致基因的位置效应引致基因的位置效应 易位的致死效应易位的致死效应在形成易位的过程中，处于断裂点附近在形成易位的过程中，处于断裂点附近的的DNADNA会受到不同程度的损伤，使某些基会受到不同程度的损伤，使某些基因伤失功能。因伤失功能。在果蝇中，人工诱发或自发产生的易位纯合体是不能在果蝇中，人工诱发或自发产生的易位纯合体是不能存活的（隐性致死）。存活的（隐性致死）。在

38、玉米中，大多数易位都会伴随缺失，致死。在玉米中，大多数易位都会伴随缺失，致死。在大麦中，隐性致死突变也常常和易位相联系。在大麦中，隐性致死突变也常常和易位相联系。易位产生新的连锁群易位产生新的连锁群易位改变原来的基因间的连锁关系。易位改变原来的基因间的连锁关系。易位一旦纯合，就会产生新的连锁群。易位一旦纯合，就会产生新的连锁群。易位杂合体的半不孕性易位杂合体的半不孕性易位杂合体减数分裂产物中有一半左右是遗易位杂合体减数分裂产物中有一半左右是遗传不平衡的。传不平衡的。易位杂合体的半不孕性易位杂合体的半不孕性由半不孕的由半不孕的F F1 1种子长出来的种子长出来的F F2 2群体，又有群体，又有半

39、数不孕，半数正常可孕。半数不孕，半数正常可孕。可孕可孕F F2 2的后代的后代F F3 3全部是正常可孕的，而半全部是正常可孕的，而半不孕的不孕的F F2 2产生的产生的F F3 3群体中又有一半是半不群体中又有一半是半不孕的。孕的。 Semisterility results from translocation heterozygotes 50% of gametes arise from alternate segregation and are viableFig. 13.18 d相相互互易易位位杂杂合合体体的的减减数数分分裂裂易易位位杂杂合合体体的的半半不不孕孕性性假假说说易位杂合体

40、降低有关连锁基因的重组率易位杂合体降低有关连锁基因的重组率在正常的第在正常的第9 9染色体上：染色体上：Yg2-yg2Yg2-yg2与与Sh-shSh-sh重组重组率为率为23%23%，Sh-shSh-sh与与Wx-wxWx-wx的重组的重组率为率为30%30%； T5-9aT5-9a易位杂合体：易位杂合体：这两个重组率分别下这两个重组率分别下降到降到1111和和5 5。基因。基因距易位点。距易位点。（T T）越近，重组率下越近，重组率下降越多。降越多。Yg2-yg2Yg2-yg2与与Sh-shSh-sh之间下降了之间下降了12%12%，而而Sh-shSh-sh与与Wx-wxWx-wx之间之间

41、却下降了却下降了25%25%。 相互易位杂合体孢母相互易位杂合体孢母细胞减数分裂产生的细胞减数分裂产生的孢子中，只有含两个孢子中，只有含两个正常染色体或两个易正常染色体或两个易位染色体的两种孢子位染色体的两种孢子才是可育的，其余都才是可育的，其余都是败育的。是败育的。 自交或互交的子代群自交或互交的子代群体是两种可育配子随体是两种可育配子随机组合的结果，机组合的结果，1/41/4回复为正常双体，回复为正常双体，1/41/4是新的易位纯合是新的易位纯合体，体，1/21/2仍是易位杂仍是易位杂合体。合体。 易位点（易位点（T T）及其正常等位点（）及其正常等位点（t t）：四、四、 易位与进化易位

42、与进化 易位与生物进化的关系较其他染色体结构变异易位与生物进化的关系较其他染色体结构变异更为密切。更为密切。 易位可以改变基因间的连锁关系易位可以改变基因间的连锁关系 易位可以改变染色体的形态易位可以改变染色体的形态 易位可以改染色体的数目易位可以改染色体的数目这些都可能导致变种和新种的形成。这些都可能导致变种和新种的形成。易位也可以杂合体的形式传递。易位也可以杂合体的形式传递。易位与植物进化的关系则更为密切易位与植物进化的关系则更为密切。发生于近端着丝粒染色体之间的特殊易位方式。发生于近端着丝粒染色体之间的特殊易位方式。断点位于着丝断点位于着丝粒附近，两条粒附近，两条染色体的长臂染色体的长臂

43、粘接成一条较粘接成一条较大的衍生染色大的衍生染色体，短臂粘接体，短臂粘接成一条小染色成一条小染色体（往往丢体（往往丢失）失）。罗伯逊易位罗伯逊易位 (Robertson translocation)(Robertson translocation)易位在进化中的意义易位在进化中的意义易位是新物种起源的重要途径。易位是新物种起源的重要途径。大熊猫的大熊猫的1号染色体可能是熊的号染色体可能是熊的2、3号染色体号染色体罗伯逊易位的产物；罗伯逊易位的产物；2号染色体可能是熊的号染色体可能是熊的1、9号易位；号易位；3号染色体可能是熊的号染色体可能是熊的6、16号易位。号易位。 大熊猫与熊染色体的比较大

44、熊猫与熊染色体的比较人（人（humanhuman）与黑猩猩（）与黑猩猩（chimpchimp）、大猩猩（）、大猩猩（gorillagorilla）、）、猩猩（猩猩（orangutanorangutan）、长臂猿（）、长臂猿（gibbongibbon）的进化历程：）的进化历程： 人类二号染色人类二号染色体有一个罗伯体有一个罗伯逊易位，在黑逊易位，在黑猩猩、大猩猩猩猩、大猩猩与猩猩中均无。与猩猩中均无。 G带表明，人带表明，人类发生罗伯逊类发生罗伯逊易位的两条近易位的两条近端着丝粒祖先端着丝粒祖先染色体在其他染色体在其他三类灵长类动三类灵长类动物中仍然存在物中仍然存在.易位能改变染色体的结构和数目

45、易位能改变染色体的结构和数目 易位常常导致染色体的形态变化，改变易位常常导致染色体的形态变化，改变着丝粒的位置，改变臂比。着丝粒的位置，改变臂比。Robertson 易位是交互易位中的一种特殊易位是交互易位中的一种特殊类型，在人类中最为常见。类型，在人类中最为常见。人类的人类的2号染色体号染色体据研究，人类的据研究，人类的2号染色体就是由巨猿的号染色体就是由巨猿的两条近端着丝粒染色体经两条近端着丝粒染色体经Robertson 易位易位而形成的。而形成的。Philadelphia Chromosome人类慢性骨髓性白血病人类慢性骨髓性白血病（chronic chronic myelogenous

46、myelogenous leukemia leukemia） Chr9 Chr9和和Chr22Chr22相互易位相互易位 使得使得Chr9Chr9上的上的c-ablc-abl oncogeneoncogene和和Chr22Chr22上的上的bcrbcr gene gene相连，形成融合基因。相连，形成融合基因。 其产物是一个融合蛋白其产物是一个融合蛋白 这个融合蛋白使细胞不受细胞周期的控制，这个融合蛋白使细胞不受细胞周期的控制，导致白血病。导致白血病。 只要一个细胞带有这种易位只要一个细胞带有这种易位ChrChr，就会致病。，就会致病。正常的正常的c-Ablc-Abl蛋白是一个激酶，蛋白是一个

47、激酶，BcrBcr蛋白激活磷酸化反应。蛋白激活磷酸化反应。多易位杂合体物种的形成多易位杂合体物种的形成 曼佗罗（曼佗罗（2n=24）染色体组型的演变染色体组型的演变 月见草的多易位复合杂合体系及其遗传月见草的多易位复合杂合体系及其遗传 紫万年青属的易位复合体紫万年青属的易位复合体 曼佗罗（曼佗罗（2 2n=24n=24）染色体组型的演变染色体组型的演变 以加拿大的一个品系作以加拿大的一个品系作“原型原型1”。它在减数。它在减数分裂时联合成分裂时联合成12。将这将这12对染色体的两个臂分别以对染色体的两个臂分别以12，34，562324代表。代表。通过大量的杂交，对各个杂交组合的通过大量的杂交，

48、对各个杂交组合的F1植株进植株进行细胞学检查分析，除行细胞学检查分析，除“原型原型1”外，又从几外，又从几百个突变系中划分出百个突变系中划分出“原型原型2”、“原型原型3”、“原型原型4”、“原型原型7”、“原型原型87”、“原型原型88”等几个不同类群。等几个不同类群。原型原型2 2u原型原型1 1：1 12 2、17 17 1818u原型原型2 2：1 11818、2 217 17 易位纯合体易位纯合体u原型原型1 1与原型与原型2 2杂交，杂交，F F1 1是（是（1 12 2），），（17171818），（），（1 11818）和（）和（2 21717）的易位）的易位杂合体。杂合体。u

49、减数分裂时出现一个四体环和减数分裂时出现一个四体环和1010个二价个二价体（体（O O4 4+10+10）。）。原型原型3“原型原型3”3”是（是（11112121）和（）和（12122222），易位纯合体。），易位纯合体。“原型原型4”4”是（是（3 32121）和（）和（4 42222），易位纯合体。），易位纯合体。“原型原型7” 7” 是（是（9 92020）和（）和（10101919），易位纯合体，），易位纯合体，“原型原型88” 88” 是（是（15152323）和（）和（16162424），易位纯合），易位纯合体。体。“原型原型3 3、4 4、7 7、88”88”分别与分别与“原型

50、原型1”1”杂交，杂交， F F1 1在减数分裂时都应该出现在减数分裂时都应该出现O O4 4+10+10。原型原型87“原型原型87”是（是（312）、（）、（422）和（）和（1121）三个易位染色体的纯合体。与三个易位染色体的纯合体。与“原型原型1”杂交杂交后，后，F1在减数分裂时形成在减数分裂时形成O6+9。经过多次杂交和反复分析才确定这经过多次杂交和反复分析才确定这O6是由是由（34），（），（422）（）（2122），（），（1121），），（1112）和（）和（312）。其中的（）。其中的（34），），（1122），（），（2122）来自原型）来自原型1，（，（422），），（1