染色体变异ppt课件

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1、ABCFDEGHNormalAFDEGHBCFDEGHInterstitialTerminal35 445312124 312351245缺失5重复5断裂融合桥(breakage fusion bridge)12312377465deletion loopNormal chromotidsDeletion chromotids假显性(pesudo-dominance)如果缺失的部分包括某些显性基因，那么同源染色体上与这一缺失相对位置上的隐性基因就得以表现，这一现象称为假显性。如果蝇的缺刻翅遗传。+Nw红眼缺刻翅X+XN白眼正常翅XwY+w红眼正常+红眼正常wN白眼缺刻N死亡 缺失与进化 进化的

2、趋势是基因组C值的增加，而缺失减小C值，因此它在进化中没有直接的作用。缺失的应用 作为一种研究手段用来探测某些调控元件和蛋白质的结合位点，如E.coli的复制起始区的分析等。利用假显性原理可以进行基因的利用假显性原理可以进行基因的缺失定位缺失定位(deletion mapping)。ABCFDEGHBCFADEGHBCCBFADEGHBCABCFDEGHBCNormalTandemReverseDisplaced果蝇棒眼的遗传果蝇的棒眼基因(Bar,B)位于X染色体上，对野生型的复眼呈不完全显性，表型效应是减少复眼中的小眼数，使圆而大的复眼呈棒状。棒眼是由于X染色体上一个小片段(16A1A6区

3、段)的顺接重复所造成。棒眼作为一个纯系很不稳定，大约16002000个子代个体中，会出现一个野生型的正常复眼和一个眼睛更窄小的棒眼，名为“双棒眼”。正常复眼由约800个小眼组成，棒眼约有70个小眼，而双棒眼只有45个小眼。重复与进化 重复增加基因组含量和新基因，是进化的一种重要途径。重复的应用 通过重复可以研究位置效应。在细胞学研究中可以通过重复来给某一染色体进行标记。在育种中可用来固定杂种优势。对A/a来说因A，a会分离，但如通过不等交换获得了顺式，就不会分离而可固定杂种优势。ABCFDEGABCFDEGABCFDEGParacentricABCFDEGABCFDEGACBFEDGPeric

4、entricSingle inversionMultiple inversion 倒位的应用1)、ClB技术 是摩尔根学生Muller在20世纪20年代利用果蝇建立的一套检测基因隐性突变和致死突变的技术。C表示交换(crossover)，Muller选择了X染色体上存在倒位的果蝇，目的是抑制交换。l 指致死基因(lethal)，即在倒位的X染色体上带有一个隐性致死基因。B指棒眼(Bar)基因，为显性突变。ABCFDEMNQOPAFDEMNQOPBCInterstitial translocationABCFDEMNQOPABCQOPMNFDEReciprocal translocationRo

5、bertsonian translocation 易位的鉴定和细胞学效应鉴定：根据杂合体在偶线期和粗线期的联会 形象。单向易位杂合体减数分裂同源染色体联会时，易位片段呈游离端，较简单；易位纯合体在细胞学上没有什么特殊的形态特征。易位的遗传学效应1)、假连锁现象(pesudolinkage)非同源染色体上的基因在形成配子时相互不能自由组合的现象称为假连锁。由于只有交互分离的产物可育，邻近分离的产物不可育，这样自由组合的类型就不会出现在后代中。2)、花斑型位置效应(variegated position effect)指由于位于常染色质区的基因经易位而移到异染色质区或其附近，引起这一基因的异染色质

6、化，使其作用受到抑制，表现出不稳定的表型效应。如果蝇的红眼基因W+易位。bwbwee褐眼黑檀体+表型:野生型2332bwbwee+bwe2/23/3/32易位杂合体bwbwee褐眼黑檀体+bw+e野生型+bwee致死:2缺失,3重复+ebwbw致死:3缺失,2重复果蝇假连锁现象当果蝇X染色体上的红眼基因W+易位到异染色质区时会出现红白相间的复眼3)、基因重排导致癌基因(oncogene)的活化产生肿瘤4)、异位可导致人类家族性染色体异常和动物繁殖机能和生产性能降低5)、改变正常的连锁群 易位、倒位与进化 易位和倒位与进化较为密切，它们是引起爆发式新种起源的重要途径。易位的应用 用于动、植物育种

7、。利用易位控制虫害：方法是以适当剂量的放射线照射雄虫，导致易位，使其后代约50%不能孵化，出现半不育。6.3.1 整倍体(euploid)6.3.1.1 二倍体和单倍体大多数真核生物是二倍体(diploid)。单倍体(haploid)含有配子染色体数目。由二倍体产生的单倍体也称为一倍体(monoploid)。雄性蜜蜂、黄蜂、蚁都是一倍体。单倍体一般可由无融合生殖产生，也可通过花粉和花药培养来获得。单倍体植株矮小，生活力很弱，而且完全不育。单倍体通过染色体加倍，可获得纯合的二倍体。整倍体(euploid)：一套基本的染色体数目称为染色 体组(x)(x)。带有染色体组数的生物称为整倍体(euplo

8、id(euploid)。整倍体可分为一倍体、二倍体、多倍体。非整倍体非整倍体(aneuploid(aneuploid)：少数二倍体生物增加或减少了一条或几条完整的染色体，而不发生整套染色体的增减，称为非整倍体(aneuploid(aneuploid)。罗伯逊易位 减数分裂 罗伯逊易位亲本 产生配子 合子 正常亲本 产生配子正常配子 21-三体 21-单体 14-三体 表型正常的 14-单体 携带者 正常个体 图 22-2 人类 21，14 染色体罗伯逊易位的个体其减数分裂有三种分离的方式，当和正常人婚配可能 产生 21-三体，21-单体，14 三体，14 单体，携带者和正常人，形成了家族性染色

9、体异常。表 22-2 母亲年龄和 21-三体发生率的关系母亲的年龄21-三体发生率291/300030-341/60035-391/28040-441/7045-491/40 母亲年龄的频率分布（）40 正常群体 Down s 综合征 30 患儿的母亲 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 母亲的年龄 图 22-Down s 综合征患儿的母亲的年龄频率分布和 正常人群年龄频率分布的比较 T.turgidum AABB 7+7 AA T.monococcum (2n=28)(2n=14)14+7 7+7 7+7 T.aestivum(2n=42)14 AABBDD

10、 14 7+7 7+7 T.searsii BB 14 DD T.taus (2n=14)(2n=14)图 22-38 小麦属(Tyiticum)中，几种野生小麦和普通小麦的染色体组分析 2 个二价体 1 个四价体 单价体 +三价体 图 22-34 同源多倍体减数分裂时 4 条同源染色体可能的配对形式及分离 伞花山羊(A.umbellulata)二粒小麦(T.dicoccoides)CC AABB 不育杂种 ABC 染色体加倍 普通小麦(T.aestivum)异源多倍体 AABBDD AABBCC 杂种 普通小麦 AA BB C D 回交 AA BB DD 配子 配子 某些配子：A B D+几

11、条 C 染色体 A B D 选择：AA BB DD+抗性染色体 诱变 小麦 AA BB DD 经照射后的花粉 选育成抗性 AA BB DD 染色体上含抗性基 图 22-37 E.R.Sears 培育具有抗锈病小麦的技术路线 培养成单粒小麦 一种野生二倍体小麦 一种野生二倍体小麦 AA (T.monococcum)可能(T.searsii)AA BB A B (2)一种野生四倍体小麦 (T.turgidum)AA BB 一种野生二倍体小麦 经一万年栽培成二粒小麦 DD AA BB A B D (2 约 8 千年前)六倍体小麦 (T.aestivum)AA BB DD 图 22-33 现在的六培体

12、小麦可能的演化途径 (引自 Griffiths A.J.F.et alAn Introduction to Genetic Analysis5th Ed.1993,Fig.9.12.)花椰菜(2n=18)(B.oleracea)n=9 n=9 阿比西尼亚芥菜(2n=34)芜菁(2n=38)(B.carinata)(B.napus)n=8 n=10 黑芥菜(2n=16)n=8 卷叶甘蓝(2n=36)n=10 中国甘蓝(2n=20)(B.nigra)(B.juncea)B.campestris 图 22-32 芸苔属植物中由三个亲本种相互杂交，经染色体加倍形成了不同的四倍体新种 (仿 Griffi

13、ths A.J.F.et alAn Introduction to Genetic Analysis5th Ed.1993,Fig.9.1.)二倍体和单倍体：大多数真核生物是二倍体(diploid)。单倍体(haploid)含有配子染色体数目。由二倍体产生的单倍体也称为一倍体(monoploid)。雄性蜜蜂、黄蜂、蚁都是一倍体。单倍体一般可由无融合生殖产生，也可通过花粉和花药培养来获得。单倍体植株矮小，生活力很弱，而且完全不育。单倍体通过染色体加倍，可获得纯合的二倍体。多倍体(polyploid)具有3套以上染色体组的细胞或个体称为多倍体。染色体加倍可自然发生，也可利用秋水仙素等方法人工诱发。

14、秋水仙素的作用主要是抑制细胞分裂时纺缍丝的形成，使已复制并分开了的子染色体不能分向两极，而仍留在一个细胞内，染色体就由此加倍。显花植物中有许多物种是多倍体，在大约15200种的显花植物中多倍体物种约占50%。单子叶植物中多倍体物种占90%以上的有天南星科、鸢尾科、龙舌兰科、兰科等。1)、同源多倍体(autopolyploid)具有3套以上相同染色体组的细胞或个体称为同源多倍体，通常是由同一物种的染色体加倍而成。同源四倍体（AAAA）：与其原来的二倍体相比，茎粗叶大，花器、果实、种子等也大些，叶色也较深。但也出现叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、成熟延迟及育性降低等不良反应。同源三倍体（AAA）：其

15、主要特点是高度不育，基本上不结种子。但许多三倍体植物都具有很强的生活力，营养器官十分繁茂。2)、同源多倍体减数分裂和基因分离的特点同源三倍体同源三倍体在减数分裂前期或形成一个三价体，或形成一个二价体和一个单价体，无论何种配对方式，最后都是一条染色体走向一极，另两条走向一极。具有两条染色体的配子(2n)的概率是(1/2)n，具有一条染色体的配子(n)的概率也是(1/2)n。三倍体所产生的绝大多数配子的染色体数目是在n和2n之间，这些配子的染色体都是不平衡的。TrivalentBivalent Univalent+同源三倍体联会的可能方式二倍体西瓜2n=2x=22 秋水仙素加倍四倍体西瓜2n=4x

16、=44四倍体西瓜2n=4x=44x二倍体西瓜2n=2x=22 配子：n=2x=22配子：n=X=11三倍体西瓜2n=3x=33同源四倍体同源四倍体联会时可形成一个四价体，或一个三价体和一个单价体，或两个二价体等。如果同源四倍体的各个染色体在减数分裂中期 I 都以四价体或二价体的构型出现，则后期 I的分离将基本上是均等的，形成的配子多数是可育的。但多数物种的同源四倍体都是部分不育或高度不育，主要原因是三价体和单价体的频率较高，染色体分配不均衡，造成配子的染色体组成不平衡。同源四倍体在减数分裂是的可能配对方式Quadrivalent Two bivalents Trivalent Univalen

17、t+同源四倍体：对于基因(A,a)来讲，二倍体有3种基因型，四倍体有5种基因型。即：AAAA(四式)、AAAa(三式)、AAaa(复式)、Aaaa(单式)、aaaa(零式)。3种杂合体分离形成配子的种类和比例，取决于其是按染色体随机分离(基因座位和着丝粒紧密连锁，不发生交换)还是按染色单体随机分离(基因座位和着丝粒距离较远，要考虑交换)。1234AAaa12AA34aa13Aa24Aa14Aa23Aa配对由于纺缍丝的随机拉动形成配子1+3 Aa2+4 Aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+3 Aa2+4 Aa同源四倍体AAaa复

18、式的基因分离同源四倍体某座位的等位基因按染色体随机分离3)、异源多倍体(allopolyploid)两个或两个以上的不同物种杂交，它们的杂种经染色体加倍形成的多倍体称异源多倍体，偶倍数的异源多倍体是可育的。普通小麦、棉花、烟草、油菜和甘蔗等都是异源多倍体，它们是长期进化的产物。人工创造异源多倍体的途径，一般也是先杂交，再将杂种染色体加倍。但为了保证杂交的成功，其原始亲本之间大都是有一定亲缘关系的。一粒小麦T.monococum2n=14AA斯氏山羊草(或拟斯卑尔脱山羊草)T.searsii(或T.Aegilops speltoides)2n=14BBAB不育杂种染色体加倍拟二粒小麦T.dico

19、ccoides2n=28AABB方穗山羊草T.tauschii2n=14DDABD不育杂种染色体加倍普通小麦T.aestivum2n=42AABBDD异源六倍体普通小麦可能的起源途径花椰菜(2n=18)B.oleracea阿比西尼亚芥菜(2n=34)B.carinata黑芥菜(2n=16)B.nigra芜菁(2n=38)B.napus中国甘蓝(2n=20)B.campestris卷叶甘蓝(2n=36)B.juncean=9n=9n=8n=8n=10n=10芸苔属植物中由三个亲本种相互杂交，经染色体加倍形成了不同的四倍体新种人工创造的异源多倍体是由G.Karpechenko于1928年合成的萝卜

20、甘蓝.将萝卜(Raphanus sativa,2n=18)与甘蓝(Brassica oleracea,2n=18)杂交，杂种经染色体加倍形成了一个新种萝卜甘蓝Raphanobrassice),其与预期目的相反长出了萝卜的叶子和甘蓝的根。虽没经济价值，但提供了产生种间和属间杂种的可能性及在短期内人工创造新物种的方法。异源八倍体的小黑麦(Triticale)是我国鲍文奎用普通小麦和黑麦(Secale cereale)杂交，并经染色体加倍而后培育而成的。普通小麦 AABBDDX黑麦RRABDR不育染色体加倍 AABBDDRR八倍体小黑麦超倍体超倍体三体：2n+1四体：2n+2双三体：2n+1+1双四

21、体：2n+2+2 可在自然群体中出现单体：2n-1双单体：2n-1-1缺体：2n-2 在二倍体的自然群体中很难出现；只有异源多倍体才有出现的可能性Chromosomal arrangement of a woman with trisomy 21An individual with Downs syndromeAn individual with Downs syndromeChild with trisomy 186.3.2 体细胞非整倍体在体细胞或培养细胞中也会产生非整倍体。例如嵌合体(genetic mosaic)就是在发育早期产生了非整倍体。两性嵌合体人既具有男性内生殖腺睾丸，又具有女

22、性的卵巢。这是人类第一例 体细胞非整倍体。如一种两性嵌合体XO/XYY，可能是在XY合子发育早期，有丝分裂中两条Y染色体的姐妹染色单体没有分离，同趋于一极，使另一极缺少了Y染色体。这样一个子细胞后代为XYY，另一个为XO。果蝇中也存在两性畸形的例子。果蝇的雌雄嵌合体。此合子是w+m+/wm，当第一次卵裂时一个细胞丢失了带有w+m+基因的X染色体，发育成两性嵌合体。身体的一半为雄性(左)，白眼，其基因型为O/wm；另一半为雌性(红眼)，其基因型为w+m+。6.3.1.2 多倍体(polyploid)具有2套以上染色体组的细胞或个体称为多倍体。染色体加倍可自然发生，也可利用秋水仙素等方法人工诱发。

23、秋水仙素的作用主要是抑制细胞分裂时纺缍丝的形成，使已复制并分开了的子染色体不能分向两极，而仍留在一个细胞内，染色体就由此加倍。显花植物中有许多物种是多倍体，在大约15200种的显花植物中多倍体物种约占50%。单子叶植物中多倍体物种占90%以上的有天南星科、鸢尾科、龙舌兰科、兰科等。1)、同源多倍体(autopolyploid)具有2套以上相同染色体组的细胞或个体称为同源多倍体，通常是由同一物种的染色体加倍而成。同源四倍体与其原来的二倍体相比，茎粗叶大，花器、果实、种子等也大些，叶色也较深。但也出现叶子皱缩、分蘖减少、生长缓慢、成熟延迟及育性降低等不良反应。同源三倍体的主要特点是高度不育，基本上

24、不结种子。但许多三倍体植物都具有很强的生活力，营养器官十分繁茂。2)、同源多倍体减数分裂和基因分离的特点同源三倍体同源三倍体在减数分裂前期或形成一个三价体，或形成一个二价体和一个单价体，无论何种配对方式，最后都是一条染色体走向一极，另两条走向一极。具有两条染色体的配子(2n)的概率是(1/2)n，具有一条染色体的配子(n)的概率也是(1/2)n。三倍体所产生的绝大多数配子的染色体数目是在n和2n之间，这些配子的染色体都是不平衡的。TrivalentBivalent Univalent+同源三倍体联会的可能方式同源四倍体同源四倍体联会时可形成一个四价体，或一个三价体和一个单价体，或两个二价体等。

25、如果同源四倍体的各个染色体在减数分裂中期 I 都以四价体或二价体的构型出现，则后期 I的分离将基本上是均等的，形成的配子多数是可育的。但多数物种的同源四倍体都是部分不育或高度不育，主要原因是三价体和单价体的频率较高，染色体分配不均衡，造成配子的染色体组成不平衡。同源四倍体在减数分裂是的可能配对方式Quadrivalent Two bivalents Trivalent Univalent+同源四倍体对于基因(A,a)来讲，二倍体有3种基因型，四倍体有5种基因型。即：AAAA(四显体quadruplex)、AAAa(三显体triplex)、Aaaa(二显体duplex)、Aaaa(单显体simp

26、lex)、aaaa(无显体nulliplex)。3种杂合体分离形成配子的种类和比例，取决于其是按染色体随机分离(基因座位和着丝粒紧密连锁，不发生交换)还是按染色单体随机分离(基因座位和着丝粒距离较远，要考虑交换)。1234AAaa12AA34aa13Aa24Aa14Aa23Aa配对由于纺缍丝的随机拉动形成配子1+3 Aa2+4 Aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+3 Aa2+4 Aa同源四倍体AAaa二显体的基因分离同源四倍体某座位的等位基因按染色体随机分离3)、异源多倍体(allopolyploid)两个或两个以上的不同物种

27、杂交，它们的杂种经染色体加倍形成的多倍体称异源多倍体，也称作双二倍体(amphidiploid)。异源多倍体是可育的。普通小麦、棉花、烟草、油菜和甘蔗等都是异源多倍体，它们是长期进化的产物。人工创造异源多倍体的途径，一般也是先杂交，再将杂种染色体加倍。但为了保证杂交的成功，其原始亲本之间大都是有一定亲缘关系的。一粒小麦T.monococum2n=14AA斯氏山羊草(或拟斯卑尔脱山羊草)T.searsii(或T.Aegilops speltoides)2n=14BBAB不育杂种染色体加倍拟二粒小麦T.dicoccoides2n=28AABB滔氏麦草T.tauschii2n=14DDABD不育杂种

28、染色体加倍普通小麦T.aestivum2n=42AABBDD异源六倍体普通小麦可能的起源途径花椰菜(2n=18)B.oleracea阿比西尼亚芥菜(2n=34)B.carinata黑芥菜(2n=16)B.nigra芜菁(2n=38)B.napus中国甘蓝(2n=20)B.campestris卷叶甘蓝(2n=36)B.juncean=9n=9n=8n=8n=10n=10芸苔属植物中由三个亲本种相互杂交，经染色体加倍形成了不同的四倍体新种人工创造的异源多倍体是由G.Karpechenko于1928年合成的萝卜甘蓝.将萝卜(Raphanus sativa,2n=18)与甘蓝(Brassica ole

29、racea,2n=18)杂交，杂种经染色体加倍形成了一个新种萝卜甘蓝(Raphanobrassice),其与预期目的相反长出了萝卜的叶子和甘蓝的根。虽没经济价值，但提供了产生种间和属间杂种的可能性及在短期内人工创造新物种的方法。异源八倍体的小黑麦(Triticale)是我国鲍文奎用普通小麦和黑麦(Secale cereale)杂交，并经染色体加倍而后培育而成的。6.3.2 非整倍体(aneuploid)正常个体是完整二倍体(2n),又可称为双体(disomy)。缺体(nullisomy),2n-2，个体丢失了一对同源染色体。一般是致死的，但在异源多倍体植物中常可成活，但长得较弱小。单体(mon

30、osomy),2n-1，个体丢失某一条染色体。由于以下原因单体会出现异常表型或特征：染色体的平衡受到破坏；某些基因产物的剂量减半，有的会影响性状的发育；随着一条染色体的丢失，其携带的显性基因随之丢失，其隐性等位基因得以表达。三体(trisomy),2n+1，个体多了某一条染色体。由于染色体平衡的破坏和基因组剂量的增加，三体也显示出异常表型特征。人类中常见有三种三体：21-三体，即Down氏综合症；18-三体，即Edward综合症；13-三体，即Patau综合症。双三体(doule trisomy),2n+1+1，即个体多了两条不同的染色体。多体(polysomy),2n+n，某一号染色体增加一

31、条以上称为多体。Chromosomal arrangement of a woman with trisomy 21An individual with Downs syndromeAn individual with Downs syndromeChild with trisomy 186.3.2 体细胞非整倍体在体细胞或培养细胞中也会产生非整倍体。例如嵌合体(genetic mosaic)就是在发育早期产生了非整倍体。两性嵌合体人既具有男性内生殖腺睾丸，又具有女性的卵巢。这是人类第一例 体细胞非整倍体。如一种两性嵌合体XO/XYY，可能是在XY合子发育早期，有丝分裂中两条Y染色体的姐妹染色单体没有分离，同趋于一极，使另一极缺少了Y染色体。这样一个子细胞后代为XYY，另一个为XO。果蝇中也存在两性畸形的例子。果蝇的雌雄嵌合体。此合子是w+m+/wm，当第一次卵裂时一个细胞丢失了带有w+m+基因的X染色体，发育成两性嵌合体。身体的一半为雄性(左)，白眼，其基因型为O/wm；另一半为雌性(红眼)，其基因型为w+m+。