染色体畸变遗传分析

UnderstandingGenetics（2ndpart）ChenFanguo

PhD&Prof.

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

64327当前1页，总共119页。王国维进一步充实为做人的三重境界：1）不积跬步，没有登高望远，无以确定有价值的探索目标。2）没有对目标的迫切愿望和自信，难以面对征程的漫长和艰辛。3）没有千百度的上下求索，不会有瞬间的顿悟。国学大师王国维精妙地以三句词道破人生之路：起初的迷惘，继而的执着和最终的顿悟。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索屈老的意思是趁天未全黑探路前行；现引申为不失时机地去寻求正确方法以解决面临问题当前2页，总共119页。吴培亨院士借用了王国维的“三重境界说”以利学养：第一种境界“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”，用在学术中就是要有扎实的基础，数学、实验、中文、英文等都应该掌握。第二种境界“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，就是要在学术研究中全身心地投入，矢志不渝。第三种境界“众里寻他千百度，暮然回首，那人却在灯火阑珊处”，就是在追求学术成就的道路上要经得起挫折，善于吸取失败的教训，百折不挠，愈挫愈勇，最终一览群山。当前3页，总共119页。1、苔花如米小，也学牡丹开-------（清）袁枚含义：一个人要有自信展示自己，敢于发表自己的想法；互相交流，共同进步。2、多歧为贵，不取苟同-----（民国）蔡元培含义：学术分歧是可贵的，但不要勉强同意别人的意见，要有学术骨气，坚持自己的观点。3、文学艺术成功的标准是一部分人喜欢的要命，一部分人恨不得撕裂你-------（苏联）梅耶荷德引用几句前人名言以共勉当前4页，总共119页。青春为什么宝贵？因为随着时间的流逝而一去不返！青春为什么精彩且难忘？因为有你的努力就一切皆有可能！珍惜青春年华，放飞激情梦想！当前5页，总共119页。主要内容：1、染色体畸变2、基因突变与修复3、细胞质遗传与雄性不育4、遗传重组与机制5.1、遗传与发育5.2、真核基因表达与调控6、基因与基因组学当前6页，总共119页。1染色体畸变（chromosomeaberration）重要性：本课程的重点和难点，考察的主要内容之一。需要掌握：染色体结构变异的类型、原因、遗传学效应和应用，倒位和易位是难点；染色体组及多倍体的类型、特征、形成途径与应用等。参考文献：DanielL.Hartl《Genetics:AnalysisofGenesandGenomes》Chapter9HumanKaryotypes

andChromosomeBehavior当前7页，总共119页。Preface(从遗传到遗传学）>Heredity:

Thestudyofcharacteristicsthatachildrecievesfrombothparents>Geneticsisthestudyofbiologicallyinheritedandmutanttraitsandhowheritabletraitsaretransmittedfromparentstotheiroffspring,includingtraitsthatareinfluencedinpartbyenvironment.ThisisoneofthelastphotographstakenofCharlesDarwin,whodevelopedthetheoryofevolution当前8页，总共119页。>DNAisthegeneticmaterialofvirusandorganismgenome.>GenomeiscomposedofseveraldifferentDNAmolecules,orchromosomesplusanyDNAinorganelles,containedthecompletesetofhereditaryinformationofoneorganism.>Inheritedtraitsaredeterminedbygenesincludingwide-andmutanttypedefinedasfunctionalDNAsegments.>Theprocessofevolutiontakesplacewhenapopulationoforganismsdescendedfromacommonancestor

graduallychangesingeneticcompositionthroughtime.当前9页，总共119页。进化的方向：复杂简单？简单复杂？完美病毒？依然依靠有机体进化的原因：内因：遗传物质的变异

包括表观和编码的改变外因：物竞天择、适者生存（自然/人工选择）BeautyandBeast当前10页，总共119页。人类的表兄弟?约600万年前，源自同一祖先的人类和黑猩猩在进化上分道扬镳。黑猩猩与人(30亿碱基对)序列相似度达98.6%(nature,2005)与人类相比，仅有1.4%的碱基序列差异，但外表差异巨大提出两个问题：

（1）1%的差异产生的原因是什么？（2）微小的差异为什么会产生如此巨大的表型变异？当前11页，总共119页。生物体的变异Environmentalvariation内、外环境，如温度、酸碱度Recombinantvariation非同源重组和同源重组MutationChromosomeaberrationGenemutation遗传规律的认识得益于发现并使用恰当的遗传材料，而研究染色体结构变异的材料是果蝇的唾腺染色体和玉米的染色体。Epigenomicvariation表观变异，如甲基化（可遗传）当前12页，总共119页。科学家为什么会选择果蝇的唾腺染色体？孟德尔有丝/减数分裂染色体唾腺染色体陈凡国，果蝇唾腺多线染色体的研究进展及其在遗传教学中的应用.遗传，2015,37:605-612当前13页，总共119页。一、唾腺染色体是染色体结构变异分析的好材料快速、准确地获得唾腺：位置形态结构背景前1/3香蕉状单层细胞透明（底灯亮，前图）1.1染色体结构变异分析当前14页，总共119页。>Thegreatestcontributionofthismodelhasprovidedextraordinaryviewsofchromosomestructureandtheregulationofgeneexpression.Bands、interbands、puffs；Ashburnermodel>Analysisofthegeneralorganizationofreplicationandtranscriptionatthecytologicallevel;>Majorprogressinsolvingtheproblemsofdosagecompensationandpositioneffectofvariegationphenomenawasmainlyrelatedtostudiesonpolytenechromosomes.Numerousgeneticphenomenadiscoveredusingthismodel:当前15页，总共119页。蜕皮激素当前16页，总共119页。双翅目昆虫幼虫的唾腺（salivarygland）细胞在有丝分裂间期核中可见唾腺染色体。唾腺染色体的结构与功能特点：1、巨大而伸展核内复制（特化有丝分裂）1,000～30,000拷贝的染色质丝(S+G)；5μm宽，2,000μm长，比普通中期染色体大约100～150倍，又称为多线染色体（实质是间期染色质），普通光镜下可见。当前17页，总共119页。2、体细胞联会有丝分裂过程中出现的同源配对现象，也称为体细胞联会，此时染色体呈单倍数，形成染色中心。减数分裂中联会的意义是准确、平等、随机的分配和产生变异，那体细胞联会有何意义？（个人观点：与蜕皮和免疫相关）当前18页，总共119页。陈凡国,巴氏小体案例在遗传教学中的应用.遗传,

2012,

34:503-508陈凡国，灯刷染色体的研究进展及其在教学中的思考，遗传，2016，38（1）:00-00细胞遗传学中三大染色体之谜是什么？当前19页，总共119页。bandinterband3、有深浅相间的横纹横纹代表了基因在染色体上的线性分布；不同染色体和物种的横纹宽度和深浅各有不同，是鉴定染色体与物种的依据。小故事：摩尔根曾经因为果蝇唾腺染色体横纹的发现而不敢去领诺贝尔奖。当前20页，总共119页。1909年，摩尔根把孟德尔通过表型统计进行分析推理后提出理论的方法称为“高级杂耍”(superiorjugglery）.不过自己也通过大量杂交试验于1911年提出了基因在染色体上呈线性排列。1915年,摩尔根,Sturtevant,Muller和Bridges出版了《孟德尔遗传的机理》.因此被授予1933年诺贝尔奖,但当年没去领奖，原因：1）不好意思，因为嘲笑过孟德尔的方法，而自己也用同样的方法；2）1933年发现果蝇的唾液腺多线染色体,他的理论推导立即面临物理检验,所以他在看到答案后于1934年才更安心地领奖.当前21页，总共119页。果蝇唾腺染色体上的缺失环5、Cytologicalmap

4、显见“蓬突”(puff)结构黑腹果蝇唾腺X染色体部分分区是RNA的合成活跃的地方，与发育时间与不同因子诱导相关。Polytenechromosomeshaveaseriesofbandsthatcanbeusedascytologicalmap,(BridgesCB,1935);共分102区，利用分区进行发现畸变、染色体作图与基因定位.当前22页，总共119页。1、染色体结构变异的类型（1）缺失（deletion）（2）重复(duplication)（3）倒位（inversion）（4）易位（translocation）基因数目变化基因数目不变如果畸变片段过大，均会导致核型可见的改变。二、染色体结构变异的类型及其机制当前23页，总共119页。2、染色体结构变异的机制

1）染色体水平的断裂愈合假说由于染色体断裂后的异常重接2）DNA分子水平的交换学说可能是重复DNA片段之间的交换染色体结构变异也叫染色体重排(rearrangement）平衡重排:基因顺序改变，而剂量不变（倒位和易位）非平衡重排：基因剂量改变（缺失和重复）当前24页，总共119页。

染色体水平DNA水平（同源重组的结果）3当前25页，总共119页。倒位易位

染色体水平DNA水平（部分同源重组导致）当前26页，总共119页。（一）缺失（Deletion）与假显性（pseudodominance)三、染色体结构变异1、定义染色体某一区段的丢失。2、类型末端缺失terminaldeletion

：染色体某臂的外端缺失；中间缺失interstitialdeletion

：染色体某臂的内段缺失；顶端着丝点染色体：染色体整条臂的丢失。当前27页，总共119页。缺失染色体（deficiencychromosome）缺失杂合体(deficiencyheterozygote)缺失纯合体(deficiencyhomozygote)相关术语当前28页，总共119页。（1）染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或非重建性愈合（中间缺失）会直接产生缺失；

末端缺失染色体和双着丝粒染色体经断裂融合桥而产生新的缺失（和重复）；3、缺失产生的原因（2）染色体纽结导致中间缺失；当前29页，总共119页。（3）等位基因的不等交换（unequalcrossingover），其实质可能仍然是重复序列引起当前30页，总共119页。（4）复制滑动（多发生在重复区）（5）转座因子可以引起染色体的缺失（第四章介绍）当前31页，总共119页。4.缺失的鉴定（1）最初发生缺失的细胞在分裂时可见落后的无着丝粒断片;（2）顶端缺失情况下有丝分裂出现断裂-融合→桥；减数分裂联会时，有未配对的游离区段和减2期的断裂融合桥；（3）中间缺失在减数分裂时，同源染色体配对出现瘤或弧状结构（缺失环）。（4）染色粒、染色节缺少。与重复的区别：①染色体的正常长度；②染色粒的正常分布；③着丝点的正常位置。当前32页，总共119页。5、缺失的遗传学效应

1）影响个体的生活力:

>缺失纯合体往往致死；缺失杂合体生存活力也降低;>含缺失染色体的配子一般败育，花粉尤甚，缺失一般通过雌配子传递。如5P-综合征，患儿哭声似猫叫，由5号染色体短臂缺失（5P-）所致，发病率约为1/5万，生长和智能发育不全。2）假显性（pseudodominance）:某染色体区段缺失包括显性基因，则其同源染色体上的对应区段的隐性基因得以表现的现象。当前33页，总共119页。玉米的假显性发生在单个花粉水平，而非母细胞水平的缺失当前34页，总共119页。6、缺失作图根据缺失杂合体拟显性现象，将某一隐性性状个体与一系列（表现正常的）缺失杂合体进行杂交，对出现假显性（隐性性状）的个体进行细胞学鉴定（如果蝇唾腺染色体）以确定隐性基因在染色体上的位置。

例如果蝇小眼不齐基因的定位：aaXAa假显性鉴定缺失片段的染色体位置-----n个当前35页，总共119页。（二）、重复（Duplication）1、定义：染色体增加了与自己相同的某一区段。

相关术语重复染色体（duplicationchromosome）重复杂合体(duplicationheterozygote)重复纯合体(duplicationhomozygote)当前36页，总共119页。2、重复的类型串联重复(tandemduplication)：指重复区段的基因序列与原染色体上基因的序列相同的重复。反向串联重复(reversetandem

duplication)：指重复区段内的基因顺序发生了180度颠倒，与自己序列相反的重复。当前37页，总共119页。3、重复的产生1）基因扩增（duplication）当前38页，总共119页。5）易位的产物（见易位部分）2）不等交换3）断裂-融合-桥4）染色体扭结当前39页，总共119页。4.重复的鉴定a.缺失与重复往往相伴出现；b.重复区较长：重复杂合体联会形成瘤或重复环；c.重复区较短：难观察到重复环，不过，果蝇唾液腺染色体发生体细胞联会，可以用横纹带鉴别缺失和重复；d.染色粒和染色节增多。注意：区分重复环（重复的部分）与缺失环（正常的部分）重复纯合体也观察不到重复环当前40页，总共119页。5、重复的遗传效应1）扰乱了生物体本身固有的基因平衡;2）有害程度和对育性的影响；取决于重复区段基因数量的多少及其重要性，若重复区段过长，往往使个体致死;重复杂合体一般败育。影响比缺失轻，主要改变原有的进化适应关系。如果蝇的眼色遗传：红色(V+)对朱红色(V)为显性，但V+V红色，V+VV朱红色，说明2个隐性基因的作用大于1个显性等位基因，改变了原有的显/隐性基因的关系。剂量效应：某基因出现次数越多，表现型效应越显著。当前41页，总共119页。3）重复引起表型变异-位置效应这里，B/B和+/BB虽然16A基因数目相同，但由于该基因所在染色体位置不同而致小眼数目改变叫位置效应（基因由于变换了在染色体上的位置导致表型效应发生改变）。Sturtevant实验提出不等交换的假设并构建了杂合体雌蝇，在X染色体重复棒眼基因左侧加了一个叉毛基因（f)，右侧加了融合基因(fu)为标记，预测后代雄蝇出现正常眼+叉毛和超棒眼+融合类型；

Bridges用唾腺染色体证明。现象：纯合的棒眼果蝇杂交后代不稳定，有少量野生型和超棒眼出现。当前42页，总共119页。6、重复的遗传意义1）基因重复是进化过程中新基因起源的基础，是形成多基因家族的机制之一，形成多基因家族的三个原因：

重复；多倍化；基因突变如小麦谷蛋白家族当前43页，总共119页。2）、动态突变（dynamicmutation）DNA序列中因寡核苷酸拷贝数目的增加或减少引起的基因突变叫动态突变。特点：动态突变中，重复单位从3~33bp不等，3bp常见；拷贝数的增加或减少往往使基因功能发生改变；这种增加或减少拷贝数的突变是不稳定的，它可能随世代的传递进一步的扩大或缩小，所以称为动态突变。当前44页，总共119页。

疾病密码子正常拷贝患者拷贝脊髓肌肉萎缩症CAG(gln)11-3340--62亨廷顿症CAG(gln)11-3440--100脆性X染色体CGG(arg)6-54250-4000强直型肌营养不良CTG(leu)7-2349-75小脑共济失调CAG(gln)4-1840-200三联体密码子的重复与疾病意义：丰富了遗传学关于基因突变的认识。动态突变使子代染色体不同于亲代；基因突变不仅仅是碱基的插入、缺失、替换等等，也包括了寡核苷酸拷贝数的变化；动态突变为遗传病在子代中的“早现”现象提供了合理解释。当前45页，总共119页。亨廷顿病（Huntington’sdisease，HD）一种家族性显性遗传病，临床上以舞蹈样动作和痴呆为特点；病理学上以纹状体和大脑皮质神经元选择性死亡为特征。一般病龄较晚，病程长，难以治愈且代代相传，可药物部分控制，有自杀倾向。预防：生育筛查，患者应避免生育。该病主要是由精子中HD基因第一外显子中CAG序列过度重复（>35）编码突变亨廷顿蛋白（mutanthuntingtin，mHtt）所致。mHtt在神经元胞质和核内形成不溶性聚集物，影响神经突触的功能。mHtt导致神经功能障碍的机制由李晓江等揭示（JCellBiol，2013）。当前46页，总共119页。（三）、倒位（Inversion）1.定义：染色体某区段正常顺序颠倒了。2.倒位的类型臂间倒位(pericenticinversion)：倒位发生在两臂之间，含着丝粒。臂内倒位(paracentricinversion)：倒位发生在染色体的某一臂内。当前47页，总共119页。

相关术语倒位染色体（inversionchromosome）：含有倒位片段的染色体。倒位杂合体(inversion

heterozygote)：同源染色体中，有一个正常而另一个是倒位染色体的生物个体。倒位纯合体(inversionhomozygote)：同源染色体中，每个染色体都含有相同的倒位片段且倒位类别相同的生物个体。当前48页，总共119页。3、倒位的产生(1)染色体纽结、断裂和重接g当前49页，总共119页。沙门氏菌通过启动子方向的改变来调节H1和H2合成的。hix为反向重复序列，它们之间的H片段可在Hin控制下进行特异位点重组(倒位)。(2)自发倒位有些沙门氏菌有2个不能同时表达的鞭毛蛋白H1（1相）和H2（2相）。在分裂中有1/1000的概率会出现由一相转变为另一相，称为相转变。当前50页，总共119页。4.倒位的细胞学鉴定1）同源染色体联会时C、倒位区段较短——正常部分配对，其余不配对A、倒位区段过长倒过来配对B、倒位区段适中成倒位环倒位环是由一对染色体形成，而缺失与重复杂合体的环则是单个染色体形成。当前51页，总共119页。2）配子的半不育性（环内单次交换）

臂内倒位当前52页，总共119页。50%配子是重组型的，存在严重的缺失，不育；50%配子是非重组型的，可育当前53页，总共119页。臂间倒位杂合体的交换当前54页，总共119页。倒位抑制了重组配子的形成，但交换的确存在！50%配子是重组型的，存在严重的缺失/重复，不育；50%配子是非重组型的，可育当前55页，总共119页。5.倒位的遗传学效应1）倒位改变了基因在染色体上的排列：基因间距离关系发生改变；可能引起倒位区段基因的位置效应；2）

倒位杂合体的基因间交换值降低（原因？）

倒位圈的结构影响联会复合体的正常形成；倒位圈内发生交换后产生的交换型配子是不育的。当前56页，总共119页。不过应该注意：

>倒位环内偶数次交换重组子正常存活；>倒位纯合体联会、育性完全正常，但会产生位置效应；>雄果蝇减数分裂时不发生交换，倒位杂合体的育性不受影响。3）倒位杂合体的半不育现象：>倒位圈内发生单交换后，产生50%的重复缺失型配子，这类配子是不育的;>倒位点可以当作一个显性基因位点看待，其性状表现就是倒位杂合体部分不育。当前57页，总共119页。

4)倒位可以形成新种，促进生物进化：倒位杂合体通过自交后形成倒位纯合体，由于基因间距离的改变和位置效应导致与其原来的物种受孕率降低，多次倒位最终形成新种。百合（n=12）：这两种百合的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6个相同染色体发生臂内倒位形成的。

当前58页，总共119页。如果蝇有不同倒位特点的种，分布在不同地理区域。人和黑猩猩的四号染色体因一个臂间倒位而不同。当然还存在其他大量的变异才导致巨大的表型差异！当前59页，总共119页。6.倒位交换抑制效应的应用（1）平衡致死品系(balancedlethalstrain)一对同源染色体各带有一个座位不同的隐性纯合致死基因(要点1），通过倒位使得这对同源染色体之间不能发生交换（要点2），所以隐性致死基因可以双杂合子的状态永久保存下来，该品系被称为平衡致死品系。平衡致死品系D++GL倒位D+GL+D:展翅，显性；纯合致死(D/D)，3号chr上；GL:粘胶眼，显性，纯合致死(GL/GL)，3号chr上。当前60页，总共119页。D+X+++++GLD++GL选出通过引入GL基因为什么要创制平衡致死品系呢？某学者为了研究D基因，长期保存D/+品系,但最终失败。（为什么？）当前61页，总共119页。该品系自交的结果：D+XD++GL+GLD+D++GLD++GL+GL死亡保存

死亡用D+/+GL品系可以长期保存致死基因D吗？分析：然而，这种保存方法依赖于在D和GL之间没有交换发生，事实上尽管二者紧密连锁，很少发生交换，但还是有交换发生，因而引入倒位就可以很好的解决该问题。当前62页，总共119页。在D和GL之间造成倒位后的品系将永远以隐性致死基因的杂合态保存下来，这样的品系就是平衡致死品系。平衡致死品系D++GL倒位D+GL+当前63页，总共119页。（2）果蝇的ClB测定法ClB是果蝇的一个倒位杂合体母本品系，是在X射线照射下，使雌果蝇的一条X染色体发生倒位，而另一X染色体正常，倒位的X染色体称为ClB染色体。

“C”表示起抑制交换作用的倒位区段；“l”表示倒位区段内的一个隐性致死基因，可使胚胎在最初发育阶段死亡；“B”表示该倒位区段范围之外的一个16区A段的重复区段，其表现型为显性“棒眼”性状，能为倒位的X染色体在某个体内的存在从表型上提供识别的依据(linked)。当前64页，总共119页。测定X染色体上基因是否发生隐性突变的一种方法。用X射线照射正常雄蝇，以期产生某种变异，记为X-Y

PX-Y×XClBX+（棒眼）F1XCIBX-×X+YX+X-XClBY

棒眼雌蝇正常眼雄蝇正常眼雌蝇胚胎早期死亡F2XClBX+X-YX+X-

棒眼雌蝇待测突变体雄蝇正常眼雌蝇待测当前65页，总共119页。（四）、易位（Translocation）1.定义：两个非同源染色体间发生片段转移的现象,也称非法交换。

2.易位的产生和类型染色体的断裂与重接相互易位(reciprocaltranslocation)：简单易位(simpletranslocation)(单向)：当前66页，总共119页。简单易位相互易位当前67页，总共119页。罗伯逊易位（Robertsoniantranslocation）

也叫着丝粒融合或整臂融合两条非同源的近端或端着丝粒染色体间在着丝粒或近着丝粒处的交换。易位后一条几乎包含两条染色体的大部份甚至全部基因；另一条仅含极少量的基因，在减数分裂过程中极易丢失。当前68页，总共119页。

相关术语易位染色体（translocationchromosome）易位杂合体(translocationheterozygote)易位纯合体(translocationhomozygote)易位和交换的异同相同：均为染色体片段的交换。区别：首先交换是发生在同源染色体(非姊妹染色单体)之间，易位是发生在非同源染色体之间；交换发生在粗线期，易位可以发生在各个时期。当前69页，总共119页。相互易位杂合体同源染色体联会粗线期呈十字形配对3.易位的细胞学鉴定单向易位杂合体同源染色体联会粗线期呈图象是T字形配对相互易位纯合体：同源染色体联会一切正常。当前70页，总共119页。当前71页，总共119页。50%50%相邻分离相间分离粗线期配对中期牵引当前72页，总共119页。相邻分离相间分离当前73页，总共119页。1）打破原有的连锁群，形成新的连锁关系；

（原来连锁的基因由于易位成为独立遗传；而原来独立遗传的基因由于易位成为连锁遗传）十字形结构交叉端化四体环相间分离相邻分离不育配子可育配子4、易位的遗传学效应2）半不育是易位杂合体的突出特点；当前74页，总共119页。3）易位造成假连锁现象果蝇：bw（褐眼）和e（黑檀体）位于不同染色体上bw+e+bw+bwee+bwbweebwebwebwe×（野生型）（双隐性）♂

♀理论上产生4种配子，实际上bw+e和bwe+不育，只产生两种可育的配子，造成形式上的不同连锁群上的bw和e基因假连锁！只产生1种配子当前75页，总共119页。家族性先天愚型:易位造成的21三体（4）易位对个体的生长发育造成不良影响，甚至死亡。平衡易位：主要遗传物质没有丢失，个体表型正常。不平衡易位：主要遗传物质丢失，个体发育受影响。人、动物中多为平衡易位。当前76页，总共119页。（5）导致染色体数目改变，形成新的物种或变种如罗伯逊易位：家猪（2n=38）15、17号染色体罗伯逊易位形成一对中着丝粒染色体，两个小的丢失2n=36（6）位置效应：Ph1（费城染色体:46,XXorXY,t（9：22））易位使人类9号染色体长臂上的原癌基因abl和22号染色体上的bcr基因重组成融合基因，从而激活酪氨酸激酶，这是慢性粒细胞性白血病发病的原因。当前77页，总共119页。临床意义：约92％的慢性粒细胞性白血病病例都是ph阳性：A.可以区别临床症状相似，但ph为阴性的其它血液病；B.ph1先于临床症状出现，用于早期诊断.当前78页，总共119页。四、染色体畸变的鉴别方法1.多线染色体（polytenechromosome)的观察2.观察联会复合体当前79页，总共119页。上左：人正常核型上右：易位46，XX，t(2p-;7p+)下左：

G带分析（富AT），用蛋白水解酶，尿素处理中期染色体标本即可。3.染色体核型、带型的分析当前80页，总共119页。倒位和易位导致半不育效应的原因有何不同？倒位杂合体的半不育现象：倒位圈内发生单交换后，产生的交换型配子(50%)含重复/缺失型染色体，这类配子是不育的;易位杂合体的半不育现象：易位杂合体十字形配对进行相间分离所产生的配子的染色体都是正常或平衡易位的，因而是可育的；而进行相邻式分离产生的配子染色体因存在严重的重复/缺失，因而是不育的，相邻式与交换式各占50％，配子半不育。总结：当前81页，总共119页。1、A染色体和B染色体

有些生物的细胞中除具有正常恒定数目的染色体以外，还常出现额外的染色体。把正常的称为A染色体，额外的称为为B染色体：

>近800多种动植物中发现B染色体，如玉米；

>较小，多由异染色质组成，无基因，但自我复制并传给后代，一般对生存没有影响，但当数量增加一定数量时不利于生存；>可以用于染色体工程，制备植物人工染色体。1.2染色体数目的变异一、染色体的数目及其变异类型当前82页，总共119页。2、染色体的数目特征>同一物种染色体数目恒定，是本物种重要特征；>同一染色体在体细胞中是成对的，在性细胞中是成单的；

物种染色体数目通常用2n（体细胞）和n（配子）表示，如水稻2n=24，n=12；面包小麦2n=42，n=21。>不同物种染色体数目差异大，但染色体数目多少与物种进化程度无关。马蛔虫有1对染色体（n=1），一种蝴蝶有191对，n=191；瓶尔小草属（Ophioglossum）的一些物种有400-600对。当前83页，总共119页。3、染色体组/基因组（genome）维持生物体生命活动所需要的最低限度的一套基本染色体，也可指一个配子中全部的染色体，特点：A、染色体组中各染色体形态、结构和连锁群不同，其上携带基因不同，因而功能各异；当前84页，总共119页。B、染色体组是一个完整而协调的体系，共同支配生物体的生长、发育、遗传和变异，缺少一个就会造成不育或性状的变异。小麦缺体系当前85页，总共119页。4、多倍体中的基本种与染色体基数玉米：二倍体(2n=20,n=10)水稻：二倍体(2n=24,n=12)人类：二倍体（2n=46,n=23)当前86页，总共119页。如小麦染色体组包含着若干个祖先种（基本种）的染色体组。基本种的染色体组称为基本染色体组，用符号x表示，它所包含的染色体数为染色体基数，不同基本种来自同一属的物种，所以染色体基数是一致的。普通小麦：六倍体(2n=6x=42,n=3x=21,x=7)当前87页，总共119页。符号n和x的区别：n指配子中的染色体数（染色体组），x则指基本种的染色体基数。n可以等于x，例如，水稻配子中的染色体数是n=12，仅1个基本染色体组，所以染色体基数是x=12；也可能是x的倍数,例如：面包小麦配子染色体数是n=21，有3个基本染色体组，染色体基数x=7，即n=3x。各种生物的n与x是否相等，必须对该物种的染色体组作进化分析方能确定。当前88页，总共119页。整倍体（euploid）：体细胞中的染色体数呈完整染色体组的个体。整倍体变异：在正常染色体数（2n）的基础上，体细胞中染色体数目按染色体组（x）成倍数增加或减少的现象。非整倍体（aneuploid）：体细胞中染色体数比正常个体染色体数（2n）增加或减少1至数条的个体。非整倍体变异：在正常染色体数（2n）的基础上，体细胞中的染色体数目增加或减少1至数条的现象。

5、染色体数目变异的概念与主要类型当前89页，总共119页。类别名称染色体组染色体组成整倍体单倍体n(abcd)二倍体2n(abcd)(abcd)三倍体3n(abcd)(abcd)(abcd)同源四倍体4n(abcd)(abcd)(abcd)(abcd)异源四倍体2(2n)(abcd)(abcd)(efgh)(efgh)非整倍体单体2n-1(abcd)(abc)缺体2n-2(abc)(abc)双单体2n-1-1(abc)(abd)三体2n+1(abcd)(abcd)(a)双三体2n+1+1(abcd)(abcd)(ab)四体2n+2(abcd)(abcd)(aa)当前90页，总共119页。二、整倍体(Euploid)变异（一）单倍体（haploid）：具有本物种配子染色体数的个体。1.分类单元单倍体:即一倍体，含1个基本染色体组的单倍体，由二倍体产生如玉米2n=2x=20的单倍体n=x=10；多元单倍体：含2个及以上相异基本染色体组的单倍体，如小麦2n=6x=42的单倍体n=3x=212.特点1）高度不育，一般不能产生种子。主要原因在减数分裂期间都是单价体，无法联会形成含不平衡染色体的配子而不育。2）细胞、组织、器官和植株一般都比它的二倍体弱小。当前91页，总共119页。3.单倍体的获得对于高等植物来说：1）在自然界中一般通过孤雌生殖，也有孤雄生殖的情况；2）人工技术：通过花粉、花药和子房等的组织培养。人工技术：远缘杂交如小麦和玉米的杂交，玉米染色体消减后育成小麦单倍体。当前92页，总共119页。对于低等植物来说：单倍体是大多数低等植物生命的主要阶段，故不存在育性的问题。如：苔藓的配子体世代：当前93页，总共119页。1）单倍体中不管是显性还是隐性基因均可充分表现，是研究基因性质及其作用的好材料；2）单倍体经加倍处理后变为双单倍体，即每对染色体都是纯合的，表型正常且遗传稳定，育种上可大大缩短育种年限；3）单倍体母细胞减数分裂时异源联会的研究，分析各个染色体组之间的同源或部分同源的关系。4）可以构建单倍体作图群体，用于遗传图的绘制。4.应用价值当前94页，总共119页。（二）同源多倍体1.定义：

多倍体（polyploid）：含多个染色体组。同源多倍体（autopolyploid）多个染色体组起源相同。马铃薯是同源四倍体2n=4x=AAAA=48，4个染色体组源于同一物种，每组12条染色体，那么它的单倍体n=2x=24。2.产生：

自发产生（完成复制后不分裂，有丝、减数）诱发产生（秋水仙碱处理，抑制纺锤体形成）3.特点:1)器官外形和气孔等变大，但增大有一定限度，如玉米同源八倍体植株比同源四倍体短而壮，不育。烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞比较当前95页，总共119页。2）基因产物的增加，如四倍体番茄VC含量比二倍体高1倍，3）同源多倍体一般有不同程度的不育性，与减数分裂能否形成正常的配子有关。4．减数分裂时染色体的行为（1）同源三倍体配对情况III三价体II+I双价体+单价体形成的配子中染色体组合成分均不平衡，使其高度不育，形成平衡配子2x或x的几率小。当前96页，总共119页。联会配对不紧密，为局部联会。当前97页，总共119页。应用香蕉与葡萄：如葡萄天然的同源三倍体2n=3x=33。无籽西瓜：2n=2x=22在幼苗期加倍成4n=4x=44作为母本，和2n=2x=22杂交，得到的种子就是2n=3x=33，种下就是无子西瓜。偶尔也结子，概率极低。（2）同源四倍体均衡式分离占多数，育性有所下降。当前98页，总共119页。（三）异源多倍体（allopolyploid）异源多倍体是物种进化的一个重要因素，同时导致一些植物产量增加，抗逆性增强：

中欧植物中，652个属，有419个属是异源多倍体；

被子植物纲内，占30~35%，主要分布在蓼科、景天科、

蔷薇科、锦葵科、禾本科等；

禾本科中约占70%，如栽培的小麦、燕麦、甘蔗；

果树中有苹果、梨、樱桃等；

花卉中有菊花、大理菊、水仙、郁金香等。当前99页，总共119页。1.定义：多个染色体组起源不同2.产生途径原理：（1）AAxBB-----AB-------AABB（2）AAAAxBBBB----------AABB3.特点：（1）形态巨大性与同源多倍体相似（2）由于染色体组来自不同物种，一般表现为双亲中间类型（3）偶倍数异源多倍体育性正常，常见；奇数倍的异源多倍体是不育的，少见。当前100页，总共119页。4.普通小麦的起源当前101页，总共119页。T.monococcum(一粒小麦)2n=14,AA

T.speltoides(拟斯卑尔脱山羊草)2n=14,BBT.Squarrosa(方穗山羊草)2n=14,DDT.Dicoccoides(拟二粒小麦)2n=28,AABBT.aestivum(普通小麦)2n=42,AABBDDABD不育AB不育染色体加倍染色体加倍当前102页，总共119页。5.异源八倍体小黑麦的培育鲍文奎（1916.5.8—1995.9）：几十年潜心研究禾谷类多倍体遗传育种，培育了异源八倍小黑麦，被认为是世界未来小麦新类型，并使我国成为这一品种国际上首先推广应用的国家。穗大、粒大和抗逆性强，面粉质量好。当前103页，总共119页。三、非整倍体（aneuploid）非整倍体主要有单体、缺体、三体等；产生的原因：减数分裂不正常，同源染色体不联会或联会后不分离，产生n-1,n+1配子，正常情况下产生n配子。n-1n+1nn-1n+1n缺体或双单体二倍体单体二倍体双三体或四体三体单体三体二倍体二倍体生物较少出现单体或缺体；多倍体生物经常出现非整倍体；二倍体和多倍体均可出现超倍体(三体、四体等)

当前104页，总共119页。（一）单体（monosomic)和缺体（nullisomic）常见于异源多倍体生物中，例如普通烟草（异源四倍体，2n=4x=TTSS=48）是第一个分离出全部24个不同单体的植物。普通小表也有21个不同染色体单体。另外，普通小麦的21对染色体都有了各自的缺体。1.特点（1）生活力低（2）育性低2.应用于基因定位

ey/ey:果蝇无眼；+/+果蝇有眼，单体果蝇：2n-1

ey/eyX2n-1（一系列）

ey/+ey/-

有眼无眼如与4号染色体单体杂交，出现了无眼果蝇，证明ey基因在4染色体上。当前105页，总共119页。如果是缺体，则可直接把某个性状与染色体相对应。普通小麦中的中国春拥有全套的缺体系和缺四体系（思考：为何缺四体系与缺体系相比更容易保存？）小鼠和人拥有缺体细胞系。正常小麦1A-Null小麦有1号HMW-GS无1号HMW-GS证明编码1号HMW-GS的基因在1A染色体上当前106页，总共119页。（二）三体（trisomic）1910年在直果曼陀罗中发现了一种球形蒴果突变型。1920年才知道这种突变型比正常的直果曼陀罗多一个染色体。三体在普通二倍体和异源多倍体中都有存在。例如番茄的12对染色体都有三体。水稻的12对染色体也有全套的三体。当前107页，总共119页。1、三体的类别初级三体：多出的一条染色体是染色体组中某一条完整的染色体。如水稻1号初级三体，是多出整条1号染色体。次级三体：多出的一条染色体是某个成员的等臂染色体（两个臂完全相同）。如水稻1号次级三体。三级三体：多出的一条染色体是两种染色体的各一段连接而成的，称三级三体。如水稻1号与9染色体易位产生的三级三体。当前108页，总共119页。3.应用2.特点与单体与缺体相比，三体对生活力的影响较小，容易存活。但多种三体之间的表现型变异比较明显。增加的染色体使花粉部分不育，额外的染色体都是通过雌配子传递的。（1）用于基因定位第四染色体三体先与无眼果蝇杂交，子一代再与无眼果蝇分别测交，如果有的测交后代出现野生型：无眼=5:1，则说明无眼基因在第四染色体上。当前109页，总共119页。ey/ey+/+/+第四号三体+/ey+/+/ey+/+/eyey/ey1+/+1ey2+/ey2+ey+/+/eyey/ey+/ey/ey+/ey1:1:2:2野生型无眼野生型野生型当前110页，总共119页。（2）用于杂交制种大麦基因：ms---雄性不育，MS---雄性可