细胞遗传学6染色体数目变异.ppt

细胞遗传学 Cytogenetics,绪论 染色体的形态结构与遗传的关系 染色体的动态 染色体的功能 特殊类型的染色体 染色体的结构变异 染色体的数目变异 核型与生物进化,授课内容,整倍体的遗传 非整倍体的遗传,第六章 染色体数目变异,第一节 整倍体的遗传,一、单倍体的遗传 二、同源四倍体的遗传 三、同源三倍体的遗传 四、异源多倍体的遗传,一、单倍体的遗传,一些低等植物的配子体是单倍体正常一些昆虫的雄体是单倍体正常,单倍体的高度不育,单倍体的利用,高等植物单倍体与二倍体相比体形弱小,单倍体的高度不育,玉米的单倍体 n=10,同源染色体无联会配对,10个单价体,可育配子机率,雌配子（1/2）10,雄配子（1/2）10,产生后代的机率,（1/2）20,单倍体的利用,F1花粉培养获单倍体植株,单倍体植株染色体加倍，获纯合体个体,人工诱导单倍体，提高诱变效果,二、同源四倍体的遗传,杜鹃花,矮脚苏州青,甘蔗,四倍体高梁,马铃薯,巨峰葡萄,四倍体刺槐,1. 四倍体的产生-自然产生,体细胞有丝分裂过程中偶然的染色体加倍,有性多倍体化（sexual polyploidization） -自然界发生多倍体的主要途径,四倍体的产生-人工产生,愈伤组织 高温或低温处理授粉后的幼胚 秋水仙素等化学药品 加倍药剂：除莠剂、杀虫剂、化学诱变剂、生物碱、富民农、有机汞杀菌剂 组织培养结合秋水仙素处理 体细胞杂交,2. 四倍体的效应,外部形态巨大性 化学成分降低 生理功能生长缓慢 代谢产物某些产物含量增加 对生态环境的要求 引起二倍体自交不亲和系统的改变 变弱或完全消失,代谢产物某些产物含量增加,3.同源四倍体的细胞学行为,减数分裂偶线期的联会形式,减数分裂粗线期交叉、终变期形态,减数分裂后期染色体分离及配子,后 期 分 离,同源四倍体（2n=4x=16）产生配子,配子可育,n=2x=8,配子可育,配子不可育,2n=4x玉米产生小孢子染色体数目的分布,2n=4x玉米通过父本和母本传递不同染色体配子的测验结果,4.同源四倍体的遗传,（1）等位基因基因型,（2）AAaa 产生的配子类型,A1A2 a1a2,A1a1 A2a2,A1a2 A2a1,1AA : 4Aa : 1aa,如果 A 对 a 为完全显性,AAaa aaaa,1 AAaa : 4 Aaaa : 1 aaaa,5A : 1a,AAaa AAaa,35A : 1a,（3）AAaa 自交及测交结果,同源四倍体后代的预期显隐性比例,（4）四倍体的花粉育性与结实性,同源四倍体的共同特征 降低花粉育性与结实性 不育性产生的两种解释 染色体的不平衡造成的 基因平衡的改变是主要的,三、同源三倍体的遗传,香焦 3n=33,无籽西瓜 3n=33,黄花菜 2n=3x=33,水仙 2n=3x=30,毛白杨 2n=3x=57,（1）三倍体的来源-以无籽西瓜为例,二倍体西瓜2n=2x=22,四倍体西瓜2n=4x=44,二倍体西瓜2n=2x=22,染色体加倍,三倍体西瓜2n=3x=33,（2）三倍体的育性,同源三倍体（2n=3x=12）产生配子,同源三倍体（2n=3x=12）产生配子,四、异源多倍体的遗传,白菜甘蓝,1.异源四倍体,普通小麦的产生过程,八倍体小黑麦的产生过程鲍文奎,第二节 非整倍体的遗传,一、单体(monosomic)的遗传 二、三体(trisomic)的遗传,一、单体(monosomic)的遗传,1.单体(2n-1)的起源,减数分裂时染色体不分离现象 物理、化学因素诱发 遗传控制的染色体不联会或联会消失，在减数分离时单价体出现，后期无规律分配 缺体产生n-1配子 单倍体产生单体（重要来源）,减数分裂染色体的不分离产生异常配子,n+1 Gm,减数第一次分裂 同源染色体 的不分离,n-1 Gm,减数分裂染色体的不分离产生异常配子,n+1 Gm,减数第二次分裂 姊妹染色单体 的不分离,n-1 Gm,nGm,2. 单体中的其他衍生类型,单体(2n-1),单端体：2n-2+顶端着丝粒染色体,单等臂体：2n-2+等臂染色体,单等臂二体：2n-1+等臂染色体,单端二体：2n-1+顶端着丝粒染色体,n,n-1,50%,50%,卵细胞 花粉,3. 单体产生配子及遗传,硬粒小麦单体1A在减数分裂中期,出现13个二价体和1个单价体,单价体,卵细胞 花粉,4.单体转移（monosomic shift）,有些小麦单体能够诱发其他染色体的部分不联会，从而引起别的染色体丢失。如果由这种部分不联会个体产生的n-1配子卵中包含有原来的单体染色体，丢掉的是其他染色体，这个卵子与带有n条染色体的正常精子结合产生的单体将与当初的单体不同，这种现象叫做单体转移。,2n-1,单体转移,5.小麦的5B效应与Ph基因,小麦的5B效应： 5B染色体的存在与否，对于部分同源染色体配对有重要作用的现象 Ph基因： 位于5B染色体的长臂上，控制小麦部分同源染色体配对的基因，显性纯合状态时，促进同源染色体配对（严格），隐性纯合或缺体5B，部分同源染色体配对。出现三价体或多价体。,6.单体在遗传研究中的应用,(1)单体分析利用单体测定基因的所在染色体,如何用单体确定小麦红粒基因R1R1位于哪一条染色体上？,已知,小麦 2n = 6x = 42 适于用单体进行分析,小麦单体系统有 21 个,原理,小麦单体产生的 n 与 n-1 的 Gm 、 Gm的传递率是不同的,显 ：隐 = 3 ：1,基本上是显性个体,如果R1显性基因位于单体染色体上（1组）,2n,1R1R1 : 2R1r1 : 1r1r1,基本上是显性个体,显 ：隐 = 3 ：1,如果R1显性基因不位于单体染色体上（20组）,显 ：隐 = 3 ：1,相似的问题,如何用单体确定小麦隐性突变基因位于哪一条染色体上？,图解说明如何用单端二体把小麦的红皮基因（R1）定位到相应的染色体中或染色体臂上？,(2)单体分析单体的细胞遗传学技术,染色体代换 （chromosome substitution）： 以某品种或近缘种的某条染色体来取代另一个栽培品种一条相应的同源染色体或部分同源染色体。,异代换系：物种的一对或几对染色体被另一物种的染色体所取代 来源：由附加系（2n+1）与单体（2n-1）杂交再自交得到 染色体的代换通常在部分同源染色体间进行 （如普通小麦的4D与长穗偃麦草的 4E） （部分同源染色体在基因剂量、位置、DNA序 列有很大差异， 差异程度因不同染色体而异，它们在功能上有一定补偿能力） 特性：染色体数目未变 细胞学和遗传学上都比相应的附加系稳定 有时可在生产上直接利用,染色体添加（chromosome addition）： 在不改变原有栽培种染色体组结构的情况下，仅仅添加个别近缘种（野生种）的染色体，输入某些野生种的优良性状。在此基础上，还以诱发部分同源染色体之间的交换，向栽培品种转移部分有用的外源基因或染色体。,异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加数量不等的异源染色体。为非整倍体。 单体附加系：附加一条外源染色体的个体。 二体附加系：附加一对外源染色体的个体。 双单体附加系：附加二条不同的染色体。 特点：染色体数目不稳定，容易恢复到二倍体 育性减退 异源染色体可能伴有不良性状,二体附加系,易位系：某物种的一段染色体与其它物种的染色体段发生交换。 来源：异置换系、异附加系与栽培品种杂交、回交产生 （同源染色体配对，外源染色体与对应的染色体均呈单价体， 可以发生部分同源配对、交换，形成易位系）； 辐射诱变、组织培养，增加染色体的遗传交换，提高易位频率 特点：导入有用基因的染色体片段、排除不利基因的染色体片段 细胞学和遗传学特性更稳定更平衡 可直接应用于生产,：,二、三体(trisomic)的遗传,1.三体(2n+1)的来源,三体在二倍体植物中常见,2.三体(2n+1)的类别,初级三体(primary trisomic) 2n+1(完整的一条染色体)=7,初级三体的表现型效应,次级三体(secondary trisomic) 2n+1（一条等臂染色体）,三级三体(tertiary trisomic) 2n+1（一条相互易位染色体）,端体三体(telocentric trisomic) 2n+1（一条端着丝粒染色体）,3.三体(2n+1)的细胞学行为,粗线期的不同联会形式,(1) 初级三体的细胞学行为,初级三体三价体交叉发生地点与中期染色体构型,(2) 次级三体的细胞学行为-联会,(3) 三级三体的细胞学行为-联会,(4) 端体三体的细胞学行为-联会,4.三体(2n+1)的遗传,(1) 三体的基因型,(2) 三体的传递,n+1,n,50%,50%,Gm不易成活,三体产生配子-以AAa基因型为例,(3) 三体的遗传,AAa aa,1 AAa : 2 Aaa : 2 Aa : 1aa,5A : 1a,AAa AAa,35A : 1a,1AA2Aa 2A 1a,aa AAa,AAa AAa,17A : 1a,三体传递率低的原因,单价体在RD！中滞后，消失 n+1配子体或孢子相对较低的生活力 2n+1合子和胚胎发育的不正常 种子较低的发芽力和较弱的幼苗,5.三体(2n+1)在遗传研究中的应用,(1) 利用三体测定基因的所在染色体,水稻上发现了一个矮杆突变体，表现为单基因隐性遗传，如何利用水稻的非整倍体把它定位到相应的染色体上？,显 ：隐 = 3 ：1,显 ：隐 = 1