染色体异常细胞遗传学行为

1、在某些植物分生组织细胞（如蚕豆根尖细胞、玉米组织培养形成的在某些植物分生组织细胞（如蚕豆根尖细胞、玉米组织培养形成的 愈伤组织细胞，等）的有丝分裂和孢母细胞减数分裂前的有丝分裂愈伤组织细胞，等）的有丝分裂和孢母细胞减数分裂前的有丝分裂 的中期的中期时，也能观察到体细胞联会或配对现象（图时，也能观察到体细胞联会或配对现象（图9-2）。）。 图图 9-2 玉米愈伤组织体细胞染色体联会情况，箭头所指玉米愈伤组织体细胞染色体联会情况，箭头所指 （引自郑（引自郑 晓健，晓健，1995） 第2页/共39页 （二）体细胞交换（二）体细胞交换 不仅在减数分裂过程中有遗传物质的交换及重新组合，而不仅在减数分裂过

2、程中有遗传物质的交换及重新组合，而 且在有丝分裂中这种现象也是存在且在有丝分裂中这种现象也是存在这就是体细胞交换这就是体细胞交换 （somatic crossing over)somatic crossing over)。 体细胞交换也称作体细胞交换也称作有丝分裂交换有丝分裂交换，就是指体细胞有丝分裂，就是指体细胞有丝分裂 中同源的两条染色体不像减数分裂那样明显且严整的联会中同源的两条染色体不像减数分裂那样明显且严整的联会 而形成四分体，但也能各自复制后形成而形成四分体，但也能各自复制后形成“四线体四线体”，在四，在四 线期同源染色体的两条非姐妹染色单体间有时也可以进行线期同源染色体的两条非姐

3、妹染色单体间有时也可以进行 等价交换，两个互换了片段的染色单体到了分裂的后期同等价交换，两个互换了片段的染色单体到了分裂的后期同 时趋向细胞的同一极或各自趋向一极，从而导致了体细胞时趋向细胞的同一极或各自趋向一极，从而导致了体细胞 染色体分离重组的现象。染色体分离重组的现象。 第3页/共39页 体细胞染色体交换重组的频率比减数分裂的低得多；并体细胞染色体交换重组的频率比减数分裂的低得多；并 且在一个细胞中，如果发生了一次有丝分裂的染色体交且在一个细胞中，如果发生了一次有丝分裂的染色体交 换重组，则在同一条染色体上或甚至不同的染色体上再换重组，则在同一条染色体上或甚至不同的染色体上再 次发生染色

4、体重组的机会是非常小的次发生染色体重组的机会是非常小的. 体细胞交换体细胞交换产生的遗传学效应分别产生的遗传学效应分别取决于取决于非姐妹染色单非姐妹染色单 体体交换的位置交换的位置和和着丝粒在细胞着丝粒在细胞有丝有丝分裂中的取向分裂中的取向这两个这两个 因素因素。 第4页/共39页 （三）（三）姊妹染色单体互换姊妹染色单体互换 u体细胞体细胞中中不仅同源染色体的非姊妹染色单体之间可发生不仅同源染色体的非姊妹染色单体之间可发生联会联会交换交换，而且，而且 同一条染色体的两条姐妹染色单体在同一位置也可以发生同源片段的交同一条染色体的两条姐妹染色单体在同一位置也可以发生同源片段的交 换，即姐妹染色单

5、体交换（换，即姐妹染色单体交换（sister chromatid exchange，SCE）。 uSCE有简单互换有简单互换(single exchnge)和和孪生互换孪生互换(twin exchange)两两种类型种类型: （1）简单互换简单互换是指是指同源染色体之一的同源染色体之一的姐妹姐妹染色单体在某一点上发生互染色单体在某一点上发生互 换换； （2）孪生互换孪生互换是指一是指一对同对同源源染色体的染色体的姐妹姐妹染色单体在同一点上发生染色单体在同一点上发生一一 个个SCE。 u在在染色体染色体的不同位置，的不同位置，SCE的发生频率的发生频率是不同的，如是不同的，如蚕豆蚕豆的实验结果的

6、实验结果表表 明明次缢次缢痕附近频率最高痕附近频率最高，而且还有不等交换。这种不等而且还有不等交换。这种不等SCE会造成缺失会造成缺失- 重复重复，并且，并且具有具有积累积累效应。这种不均等的效应。这种不均等的SCE可能可能是导致是导致DNA串联重复串联重复 序列序列的重要原因。的重要原因。 第5页/共39页 二、二、染色体消减染色体消减及其应用及其应用 生物的生物的正常有丝分裂正常有丝分裂过程过程形成形成的两的两个子细胞个子细胞，它们的，它们的染色体数目和染色体数目和 遗传遗传组成与母细胞组成与母细胞是是完全相同的完全相同的，这样有利于维持生物的稳定性。，这样有利于维持生物的稳定性。 但这不

7、是绝对的，研究发现，但这不是绝对的，研究发现，在一些远缘在一些远缘杂交后代体细胞杂交后代体细胞有丝分裂有丝分裂 及受精卵中，及受精卵中，其中一方的全部或绝大多数染色体受到排斥会逐渐丢其中一方的全部或绝大多数染色体受到排斥会逐渐丢 失而只保留另一方的染色体失而只保留另一方的染色体； 双翅类、膜翅类等昆虫的胚在特定的卵核分裂中，部分染色体不进双翅类、膜翅类等昆虫的胚在特定的卵核分裂中，部分染色体不进 入核也会产生染色体丢失的现象。入核也会产生染色体丢失的现象。 这些现象统称为这些现象统称为染色体消染色体消除除(chromosome elim- ination )或或染色体消染色体消 减减(chro

8、mosome diminution)现象现象，是，是指多倍体或混倍体组织回复到指多倍体或混倍体组织回复到 二倍体亲本之一原来的染色体数目的趋势二倍体亲本之一原来的染色体数目的趋势。 第6页/共39页 染色体消减的种种染色体消减的种种实验体系实验体系和和细胞系已成为细胞细胞系已成为细胞 遗传学及分子遗传学的重要研究方法及实验材料遗传学及分子遗传学的重要研究方法及实验材料。 随着染色体消减现象研究的深入，其已经广泛运用随着染色体消减现象研究的深入，其已经广泛运用 于单倍体育种、远缘杂交、细胞变异体等研究中，于单倍体育种、远缘杂交、细胞变异体等研究中， 如：胡萝卜（如：胡萝卜（2n=16）与川西獐牙

9、菜（）与川西獐牙菜（2n=20）不）不 对称体细胞融合产生单倍体（赵军胜等，对称体细胞融合产生单倍体（赵军胜等， 2004)(图图9-10)。 第7页/共39页 三、内源有丝分裂三、内源有丝分裂 内源有丝分裂（内源有丝分裂（endogenous mitosis）是指在一个间）是指在一个间 期细胞内，染色体复制以后，染色体发生了凝缩期细胞内，染色体复制以后，染色体发生了凝缩-松松 开开-伸长等一系列过程，但细胞质不发生分裂，其结伸长等一系列过程，但细胞质不发生分裂，其结 果是长期处于间期核状态。内源有丝分裂包括三种果是长期处于间期核状态。内源有丝分裂包括三种 情况：情况： （1）染色体复制和核分

10、裂正常进行，但不发生细胞）染色体复制和核分裂正常进行，但不发生细胞 质分裂，最终形成具有多个游离细胞核的多核细胞质分裂，最终形成具有多个游离细胞核的多核细胞 (multinucleate cell，polykaryocyte) （图图9-11）。如：）。如： 单子叶植物胚乳形成早期。单子叶植物胚乳形成早期。 第8页/共39页 （2）细胞核内染色体一再复制却不发生着丝点分裂，并且不）细胞核内染色体一再复制却不发生着丝点分裂，并且不 进行核、质分裂，整个细胞经常性处于间期状态，使得染进行核、质分裂，整个细胞经常性处于间期状态，使得染 色体的染色质线成倍增加，从而形成多线染色体色体的染色质线成倍增加

11、，从而形成多线染色体(polytene chromosome)。如：在果蝇中唾腺染色体经。如：在果蝇中唾腺染色体经1011次内源有次内源有 丝分裂可形成丝分裂可形成1024、2048条染色质线的多线染色体。条染色质线的多线染色体。 （3）核内有丝分裂）核内有丝分裂(endomitosis)：细胞核内复制后的染色体：细胞核内复制后的染色体 发生着丝粒分裂，则核内染色体的数目按倍性水平增加，发生着丝粒分裂，则核内染色体的数目按倍性水平增加， 最终形成内源多倍性最终形成内源多倍性(endopolyploidy)细胞。如：花药绒毡细胞。如：花药绒毡 层细胞。层细胞。 第9页/共39页 四、多次有丝分裂

12、四、多次有丝分裂 多次有丝分裂（多次有丝分裂（polymitosis）是指减数分裂形成的四分）是指减数分裂形成的四分 孢子的进一步分裂过程中，染色体没有发生复制，但细孢子的进一步分裂过程中，染色体没有发生复制，但细 胞核和细胞质连续发生多次分裂且染色体是随机分配到胞核和细胞质连续发生多次分裂且染色体是随机分配到 子细胞中去，使得子细胞的染色体数目极不完整，还会子细胞中去，使得子细胞的染色体数目极不完整，还会 出现只有一条染色体甚至没有染色体的小细胞的现象。出现只有一条染色体甚至没有染色体的小细胞的现象。 第10页/共39页 第二节第二节 细胞减数分裂染色体的细胞减数分裂染色体的 异常行为异常行

13、为 第11页/共39页 一、一、 减数分裂联会变异减数分裂联会变异 减数分裂联会变异主要减数分裂联会变异主要包含两种情况：包含两种情况：不联会和联会消失不联会和联会消失。 不联会不联会(asynapsis) 是指是指在减数分裂时，在减数分裂时，同源染色体在偶线期同源染色体在偶线期 完全不能配对或不完全不能配对或不能能完整配对完整配对的现象的现象。造成这种变异的造成这种变异的突变突变 基因基因为不联会基因（为不联会基因（as）。 联会消失联会消失（desynapsis）是指在减数分裂过程中，）是指在减数分裂过程中，同源染色体同源染色体 在在偶线期开始配对偶线期开始配对，但在中期但在中期以前以前（

14、即双线期或刚过双线即双线期或刚过双线 期期）就就提前分开，在第一次分裂前期作为提前分开，在第一次分裂前期作为价染色体而移动价染色体而移动 的现象。造成的现象。造成这种这种变异的基因变异的基因被命名为被命名为des。 as突变和突变和des突变的不同点是：（突变的不同点是：（1）在于偶线期联会复合体在于偶线期联会复合体 （SC）的形成与否的形成与否；（；（2）as突变和突变和des突变突变发生发生在减数分裂在减数分裂 进程上进程上是非同步化的（是非同步化的（图图9-13）；（）；（3）as 突变的遗传效应是突变的遗传效应是 扰乱染色体联会配对，而扰乱染色体联会配对，而des突变则是降低了交叉结频

15、率或完突变则是降低了交叉结频率或完 全阻止了交叉结的形成。全阻止了交叉结的形成。第12页/共39页 （一）（一）基因突变基因突变型异常型异常 基因突变是引起减数分裂不联会和联会消失的主基因突变是引起减数分裂不联会和联会消失的主 要因素，也是研究的重点。要因素，也是研究的重点。 多年来，虽然发现了许多受遗传控制的不联会或多年来，虽然发现了许多受遗传控制的不联会或 联会消失的证据，联会消失的证据，但就其但就其发生机理、发生机理、染色体行为染色体行为 及遗传学研究进行得较少及遗传学研究进行得较少，现研究较为深入的现研究较为深入的as 和和des突变体突变体有：这当中不联会突变体有油菜、有：这当中不联

16、会突变体有油菜、 曼陀罗、大麦、水稻和豌豆等；而联会消失突变曼陀罗、大麦、水稻和豌豆等；而联会消失突变 体有赖草、燕麦、大豆、香碗豆、番茄、豌豆、体有赖草、燕麦、大豆、香碗豆、番茄、豌豆、 普通小麦、火葱等普通小麦、火葱等。 这些突变均为单基因隐性突变这些突变均为单基因隐性突变，都是在分离群体都是在分离群体 中发现的中发现的，因为它们往往雄性不育而与正常因为它们往往雄性不育而与正常个个体体 明显不同。明显不同。 第13页/共39页 （二）（二）远缘杂种后代的不联会远缘杂种后代的不联会 远缘远缘杂交不仅产生染色体消减，还导致染色体联会混乱。杂交不仅产生染色体消减，还导致染色体联会混乱。 远缘杂交

17、的两个远缘杂交的两个亲缘物种亲缘物种由于在由于在长期进化过程长期进化过程使得使得染色体染色体已已 有所改变，它们的有所改变，它们的DNA序列同源性序列同源性已不尽相同，势必已不尽相同，势必导致配导致配 对频率下降。对频率下降。同时，同时，一些一些DNA序列同源性序列同源性相近、相近、分化不算很分化不算很 久久的的物种间物种间，正常情况下，正常情况下，它们的染色体它们的染色体是能够是能够联会联会配对的；配对的； 但但由于由于as/des基因的控制基因的控制，其，其杂种杂种F1染色染色体却没有发生体却没有发生配对配对， 表现为单价体表现为单价体。 通过细胞遗传学方法分析证明，小麦族部分同源染色体通

18、过细胞遗传学方法分析证明，小麦族部分同源染色体 配对行为是受配对行为是受小麦染色体配对小麦染色体配对控制控制基因基因影响的。在小麦染色影响的。在小麦染色 体配对控制体系中，体配对控制体系中，Ph1和和Ph2是主要的抑制部分同源配对是主要的抑制部分同源配对 基因，另外在基因，另外在3AS、4D、3BS、7A上还存在弱的抑制部分同上还存在弱的抑制部分同 源配对基因；而在源配对基因；而在5BS、5AS、3BL、3DL、2AS上则存在弱上则存在弱 的促进部分同源配对基因的促进部分同源配对基因。 第14页/共39页 （三）（三）非整倍体非整倍体 在非整倍体中，往往会有在非整倍体中，往往会有单价体的出现单

19、价体的出现，这样含有，这样含有as 或或des基因的物种，由于这些基因的作用就会导致染色基因的物种，由于这些基因的作用就会导致染色 体不联会或消失，结果是雄性不育或体不联会或消失，结果是雄性不育或结实率下降结实率下降，甚至甚至 雄性不育雄性不育；而；而携有携有as基因的人基因的人，其性母细胞的染色体粗其性母细胞的染色体粗 线期配对、终变期交叉结形成都受到干扰线期配对、终变期交叉结形成都受到干扰，因而丧失生因而丧失生 育能力。育能力。 （四）遗传因素或外界环境条件的诱发（四）遗传因素或外界环境条件的诱发 外界环境条件的影响也会导致减数分裂不联会或联外界环境条件的影响也会导致减数分裂不联会或联 会

20、消失。于恒秀等于会消失。于恒秀等于2000年发现一株因自然环境条件影年发现一株因自然环境条件影 响下产生的联会消失突变体植株，并且在终变期观察到响下产生的联会消失突变体植株，并且在终变期观察到 因联会消失形成的单价体现象（因联会消失形成的单价体现象（图图9-14）。）。 第15页/共39页 二、二、不减数配子不减数配子现象现象 染色体数目为染色体数目为2n的性母细胞经过正常减数分裂的性母细胞经过正常减数分裂过程，过程，形成形成的的 配子染色体数目为配子染色体数目为单倍（单倍（n）。但也存在异常情况，）。但也存在异常情况，减数分减数分 裂会裂会由于基因突变、远缘杂交、极端环境等原因而由于基因突变

21、、远缘杂交、极端环境等原因而发生异常发生异常， 进而进而产生产生2n，甚至甚至产生产生3n、4n 等多倍体等多倍体（不减数不减数）配子配子（图图 9-15）。 （一）（一）不减数配子的发生不减数配子的发生 不减数配子不减数配子（unreduced gamete）的发生最早是的发生最早是在在20世纪世纪 30年代从植物年代从植物杂交后代中的多倍体个体杂交后代中的多倍体个体中中推测而来的推测而来的，主要，主要 是指是指2n配子配子。与许多植物减数分裂突变体不一样，与许多植物减数分裂突变体不一样，2n 配子基配子基 本上是可育的，当二倍体卵细胞与二倍体花粉结合后，便产本上是可育的，当二倍体卵细胞与二

22、倍体花粉结合后，便产 生四倍体的后代，这种由生四倍体的后代，这种由2n 配子受精而产生的有性多倍体是配子受精而产生的有性多倍体是 植物多倍体自然发生的主要方式。植物多倍体自然发生的主要方式。 第16页/共39页 （二）（二）不不减数减数配子形成配子形成的机制的机制 在不同的物种或不同倍性的物种中，不减数配子形成的在不同的物种或不同倍性的物种中，不减数配子形成的 细胞学和遗传学机制，也表现出一定的差异。有三类形细胞学和遗传学机制，也表现出一定的差异。有三类形 成机制：减数分裂前异常、减数分裂异常、胞质分裂异成机制：减数分裂前异常、减数分裂异常、胞质分裂异 常都有可能产生不减数配子。常都有可能产生

23、不减数配子。 1. 1. 多倍体雄配子多倍体雄配子 1.1 1.1 减数减数分裂分裂前前异常异常 （1 1）孢原细胞核内有丝分裂孢原细胞核内有丝分裂一些植物一些植物PMCPMC在前减数分裂由于在前减数分裂由于 不正常的有丝分裂而引起早期或中期不正常的有丝分裂而引起早期或中期染色体数目加倍染色体数目加倍 的现象。的现象。 第17页/共39页 (2)共共二二倍性倍性(syndiploidy) 是指是指在减数分裂在减数分裂以以前前，雄，雄 性生殖细胞最后一次有丝分裂后产生的两个分离细性生殖细胞最后一次有丝分裂后产生的两个分离细 胞发生融合形成胞发生融合形成共共二倍体的现象。二倍体的现象。 （3）无孢

24、子生殖（）无孢子生殖（apospory） 无孢子生殖是指没有无孢子生殖是指没有 经过孢子减数分裂过程，而是由体细胞组织（珠心经过孢子减数分裂过程，而是由体细胞组织（珠心 或珠被细胞）通过有丝分裂直接发育配子体的现象。或珠被细胞）通过有丝分裂直接发育配子体的现象。 第18页/共39页 1.2 减数分裂异常减数分裂异常 （1）减数分裂核减数分裂核重重组组（meiotic nuclear restitution） 是指在减数分裂是指在减数分裂或或失败后失败后，由未减数的染色体而不是由未减数的染色体而不是 由由两两个减数的细胞核形成个减数的细胞核形成一一个个染色体未减数的染色体未减数的细胞核的过程细胞

25、核的过程。 而具有未减数的染色体的单体核被称为重组核。按照不减数而具有未减数的染色体的单体核被称为重组核。按照不减数 配子形成时核重组发生的时期，可分为配子形成时核重组发生的时期，可分为“第一次分裂重组第一次分裂重组” （first division restitution，FDR）和）和“第二次分裂再组第二次分裂再组” （second division restitution，SDR）。）。 （2）不正常的细胞质分裂（）不正常的细胞质分裂（abnormal cytokinesis） 不正常的不正常的 细胞质分裂包括有胞质分裂提前分裂（细胞质分裂包括有胞质分裂提前分裂（prematural c

26、ytokineswis）和胞质不分裂（）和胞质不分裂（noncytokinesis）两种类型。）两种类型。 第19页/共39页 (3) 纺锤体互定向纺锤体互定向 (spindle coorientation) 具体是指在同时型具体是指在同时型 孢质分裂物种的第二次正常孢质分裂物种的第二次正常减数分裂减数分裂中，中，两个取向互相垂两个取向互相垂 直直的的纺锤体纺锤体，或者或者是是在同时型胞质分裂形成四分体前转变在同时型胞质分裂形成四分体前转变 为互相垂直为互相垂直的两个的两个垂直纺锤体垂直纺锤体，由于某种原因而偏离形成，由于某种原因而偏离形成 一定取向的现象。一定取向的现象。从立体的角度看从立体

27、的角度看，这两，这两个纺锤体个纺锤体四四个极个极 点位于四面体的点位于四面体的四四个角上。这一构型的偏离和变异，会形个角上。这一构型的偏离和变异，会形 成平行纺锤体（成平行纺锤体（parrallel spindle）或三极纺锤体（）或三极纺锤体（tripolar spindle）或融合纺锤体（）或融合纺锤体（fused spindle）。）。 (4) 假同型分裂假同型分裂 是指染色体没有配对，而是在中期是指染色体没有配对，而是在中期初始阶初始阶 段染色体分散于纺锤体中，随后集结于赤道上，两条染色段染色体分散于纺锤体中，随后集结于赤道上，两条染色 单体因着丝点形成二分体，二分体直接形成单体因着丝

28、点形成二分体，二分体直接形成2n配子的分裂配子的分裂 过程。过程。 第20页/共39页 2、二倍体雌配子二倍体雌配子 Werner和和Peloquin于于1991年对年对43个能产生个能产生2n雌配子的马铃雌配子的马铃 薯单倍体及其基因型进行细胞学观察，得出了薯单倍体及其基因型进行细胞学观察，得出了2n雌配子雌配子 主要是由减数分裂主要是由减数分裂和减数分裂和减数分裂的异常产生的结论，的异常产生的结论， 具体共有具体共有5种机制种机制(图图9-17所示所示)。 （1）联会联会变异变异(synapsis variant，SV) （2）延迟减数分裂延迟减数分裂(delayed meiotic di

29、vision，DD) （3）第二次减数分裂）第二次减数分裂消失消失 (omission of second division，OS) (4) 异常后期异常后期现象现象(irregular anaphase ) （5）末期）末期细胞质分裂失败细胞质分裂失败 第21页/共39页 （三）不减数配子的遗传学效应（三）不减数配子的遗传学效应 不减数配子含有两个、三个甚至四个等位基因，而且存不减数配子含有两个、三个甚至四个等位基因，而且存 在一个杂合和纯合的问题。在一个杂合和纯合的问题。 导致不减数配子的机制很多，通过导致不减数配子的机制很多，通过“第一次分裂重组第一次分裂重组” （first divis

30、ion restitution，FDR）和）和“第二次分裂再组第二次分裂再组” （second division restitution，SDR） 途径都能产生未减途径都能产生未减 数配子，并且染色体数目也相同，但由于其形成途径不数配子，并且染色体数目也相同，但由于其形成途径不 同，从而在遗传组成和遗传效应上有很大差异。而且，同，从而在遗传组成和遗传效应上有很大差异。而且， 在相同类型的不减数配子之间，又因基因位点与着丝粒在相同类型的不减数配子之间，又因基因位点与着丝粒 的距离不同，所产生的配子的基因型也不一致。的距离不同，所产生的配子的基因型也不一致。(图图 9-18 ) 第22页/共39页

31、 （四）不减数配子形成的遗传控制（四）不减数配子形成的遗传控制 一般认为，同一物种的不减数配子可能有不同的形成机一般认为，同一物种的不减数配子可能有不同的形成机 制，这些机制主要是受遗传控制的；同时也是受极端高制，这些机制主要是受遗传控制的；同时也是受极端高 温或低温、光周期变化以及病毒侵染等外界环境条件的温或低温、光周期变化以及病毒侵染等外界环境条件的 影响。影响。 到目前为止，发现控制减数分裂行为异常的基因只有：到目前为止，发现控制减数分裂行为异常的基因只有： 联会消失突变基因联会消失突变基因(ds)，控制平行纺锤体、，控制平行纺锤体、融合纺锤体融合纺锤体形形 成的单隐性基因成的单隐性基因

32、(分别是分别是ps、fs基因基因)，控制减数分裂，控制减数分裂消消 失的隐性基因（失的隐性基因（dy），导致胞质较早分离的隐性基因），导致胞质较早分离的隐性基因(pc) 等（等（表表9-2） 第23页/共39页 （五）不减数配子的用途（五）不减数配子的用途 1、培育多倍体、培育多倍体 2、提高杂种优势、提高杂种优势 3、无核品种的培育、无核品种的培育 (三倍体) 第24页/共39页 第三节第三节 染色体的其它异常行为染色体的其它异常行为 一、染色体的不均等传递一、染色体的不均等传递 （一）（一）减数分裂趋动减数分裂趋动 减数分裂趋动减数分裂趋动(meiotic drive)是是指所有指所有 因

33、因染色体传递不均等性而影响群体中基因频率的染色体传递不均等性而影响群体中基因频率的减数分减数分 裂异常现象，裂异常现象，主要发生在结构变异杂合体中。主要发生在结构变异杂合体中。 （二）（二）减数后有丝分裂不均等减数后有丝分裂不均等 如如B染色体染色体不不分裂就进入生分裂就进入生 殖核殖核(精子精子) （三）（三）受精受精不均等不均等竞争竞争 第25页/共39页 二、染色体在运动中的异常行为二、染色体在运动中的异常行为 （一）（一）微核微核 （二）（二）染色体断片染色体断片 （三）（三）染色体粘连和染色体落后现象染色体粘连和染色体落后现象 （四）（四）染色体桥现象染色体桥现象 第26页/共39页

34、 图图 9-1 吉里果蝇脑神经节体细胞染色体联会配对吉里果蝇脑神经节体细胞染色体联会配对 情况，箭头所指（引自钱远槐等，情况，箭头所指（引自钱远槐等，2006） 第27页/共39页 图图 9-10 胡萝卜与川西獐牙菜不对称体细胞杂交产生的单倍体杂种胡萝卜与川西獐牙菜不对称体细胞杂交产生的单倍体杂种 （引自赵军胜（引自赵军胜 等，等，2004） A、胡萝卜、胡萝卜 （2n=16），）， B、川西獐牙菜、川西獐牙菜 （2n=20），）， C、体细胞杂、体细胞杂 种种 （2n=16），）， D、体细胞杂种、体细胞杂种 （2n=20） A B C D 第28页/共39页 图图 9-11 小麦花药绒毡层

35、细胞（小麦花药绒毡层细胞（2核）核） （引自（引自http:/ 第29页/共39页 图图 9-13 减数分裂不同时期突变示意图减数分裂不同时期突变示意图 （引自（引自R. J. Singh，1992） 第30页/共39页 图图 9-14 联会消失联会消失突变水稻的花粉母细胞在终变期早期，因部分联会突变水稻的花粉母细胞在终变期早期，因部分联会 消失而形成单价体消失而形成单价体 （引自于恒秀等，（引自于恒秀等，2000） 第31页/共39页 图图 9-15 不减数配子形成模式图（引自廖祥儒，不减数配子形成模式图（引自廖祥儒，1996） 第32页/共39页 图图 9-17 二倍体雌配子的形成机制（引

36、自二倍体雌配子的形成机制（引自Werner和和Peloquin，1991） 第33页/共39页 图图 9-18 不减数配子的遗传组成不减数配子的遗传组成 （引自（引自Veilleux，1985） 第34页/共39页 表表 9-2 植物不减数配子形成的遗传控制植物不减数配子形成的遗传控制 （转引自刘大钧，（转引自刘大钧，1999） 植植 物物基因名称基因名称基因称号基因称号雌雌/雄雄 曼陀罗曼陀罗二分体二分体dy雌雌 玉米玉米elongateel雌雌 大麦大麦诱导三倍体诱导三倍体tri雌雌 紫花苜蓿紫花苜蓿特大花粉特大花粉jp雄雄 再组花粉再组花粉rp雄雄 马铃薯马铃薯联会突变体联会突变体sy雌

37、雌/雄雄 平行突变体平行突变体ps雄雄 提前胞质分裂提前胞质分裂pc-1雄雄 提前胞质分裂提前胞质分裂pc-2雄雄 联会消失联会消失ds雄雄 第35页/共39页 图图 9-19A 紫斑牡丹小孢子形成紫斑牡丹小孢子形成 过程末期过程末期形成的微核，箭头形成的微核，箭头 所指所指 （引自于玲等（引自于玲等 ，2000） 图图 9-19B 大麦根尖在一定浓度的镉溶大麦根尖在一定浓度的镉溶 液处理下形成的微核，箭头所指液处理下形成的微核，箭头所指 （引（引 自张义贤等自张义贤等 ，2000） 第36页/共39页 图图 9-20 黄牡丹花粉母细胞减数分裂中期黄牡丹花粉母细胞减数分裂中期赤道外赤道外 的染

38、色体断片，箭头所指的染色体断片，箭头所指 （引自何丽霞，（引自何丽霞，2004） 第37页/共39页 图图 9-21A 紫斑牡丹小孢子形成过程紫斑牡丹小孢子形成过程 末期末期形成的落后染色体，箭头所形成的落后染色体，箭头所 指指 （引自于玲等，（引自于玲等，2000） 图图 9-21B 大蒜根尖细胞被工业废水处大蒜根尖细胞被工业废水处 理后，在分裂过程中形成的染色体粘理后，在分裂过程中形成的染色体粘 连，箭头所指连，箭头所指 （引自周爱灵等，（引自周爱灵等，2002） 第38页/共39页 图图 9-22A 大麦根尖在一定浓度镉大麦根尖在一定浓度镉 溶液处理后导致后期染色体桥的出溶液处理后导致后

39、期染色体桥的出 现，箭头所指（引自张义贤等，现，箭头所指（引自张义贤等， 1994） 图图 9-22B 紫斑牡丹小孢子形成过程紫斑牡丹小孢子形成过程 后期后期中产生的染色体桥（箭头中产生的染色体桥（箭头1 所指）和落后染色体（箭头所指）和落后染色体（箭头2所指）所指） （引自于玲等，（引自于玲等，2000） 第39页/共39页 （2）细胞核内染色体一再复制却不发生着丝点分裂，并且不）细胞核内染色体一再复制却不发生着丝点分裂，并且不 进行核、质分裂，整个细胞经常性处于间期状态，使得染进行核、质分裂，整个细胞经常性处于间期状态，使得染 色体的染色质线成倍增加，从而形成多线染色体色体的染色质线成倍增

40、加，从而形成多线染色体(polytene chromosome)。如：在果蝇中唾腺染色体经。如：在果蝇中唾腺染色体经1011次内源有次内源有 丝分裂可形成丝分裂可形成1024、2048条染色质线的多线染色体。条染色质线的多线染色体。 （3）核内有丝分裂）核内有丝分裂(endomitosis)：细胞核内复制后的染色体：细胞核内复制后的染色体 发生着丝粒分裂，则核内染色体的数目按倍性水平增加，发生着丝粒分裂，则核内染色体的数目按倍性水平增加， 最终形成内源多倍性最终形成内源多倍性(endopolyploidy)细胞。如：花药绒毡细胞。如：花药绒毡 层细胞。层细胞。 第9页/共39页 （一）（一）基

41、因突变基因突变型异常型异常 基因突变是引起减数分裂不联会和联会消失的主基因突变是引起减数分裂不联会和联会消失的主 要因素，也是研究的重点。要因素，也是研究的重点。 多年来，虽然发现了许多受遗传控制的不联会或多年来，虽然发现了许多受遗传控制的不联会或 联会消失的证据，联会消失的证据，但就其但就其发生机理、发生机理、染色体行为染色体行为 及遗传学研究进行得较少及遗传学研究进行得较少，现研究较为深入的现研究较为深入的as 和和des突变体突变体有：这当中不联会突变体有油菜、有：这当中不联会突变体有油菜、 曼陀罗、大麦、水稻和豌豆等；而联会消失突变曼陀罗、大麦、水稻和豌豆等；而联会消失突变 体有赖草、燕麦、大豆、香碗豆、番茄、豌豆、体有赖草、燕麦、大豆、香碗豆、番茄、豌豆、 普通小麦、火葱等普通小麦、火葱等。 这些突变均为单基因隐性突变这些突变均为单基因隐性突变，都是在分离群体都是在分离群体 中发现的中发现的，因为它们往往雄性不育而与正常因为它们往往雄性不育而与正常个个体体 明显不同。明显不同。 第13页/共39页 1.2 减数分裂异常减数分裂异常 （1）减数分裂核减数分裂核重重组组