染色体结构畸变引发的原因

染色体结构畸变引发的原因可遗传的变异的来源遗传重组：自由组合、连锁互换染色体畸变：●结构变异(StructuralChange)

——

染色体重排(rearrangement)。●数目变异(NumericalChange)

——

染色体组成的变化。基因突变染色体结构畸变引发的原因第一节染色体结构变异

Chromosomalstructuralaberrations一、

果蝇唾腺染色体二、染色体结构变异的机理三、缺失四、重复五、倒位六、易位染色体结构畸变引发的原因一、果蝇唾腺染色体

Salivaryglandchromosome存在于双翅目昆虫的唾腺细胞的间期核中。特性：●巨大性、伸展性●体细胞联会（somaticsynapsis)●有横纹结构研究染色体畸变的好材料染色体结构畸变引发的原因23From“ModernGeneticAnalysis”(1999)GriffithsAJFetal,ed.Inother…colors染色体结构畸变引发的原因染色体结构畸变引发的原因巨大性伸展性体细胞联会somaticsynapsis有横纹结构染色体结构畸变引发的原因二、染色体结构变异的机理染色体的稳定是相对的，变异则是绝对的。使染色体发生折断的因素：●外部作用：各种射线、化学药剂、温度剧变等；●内部作用：营养、生理生化代谢失调、衰老等。染色体折断后的修复●正确重接：重新愈合，恢复原状；

●保持断头：产生结构变异。但这种情况很少见；

●错误重接：产生结构变异。染色体结构畸变引发的原因染色体结构变异的“断裂-错接假说”：Stadler.L.J1931年提出

染色体折断è错误重接è结构变异è新染色体染色体结构畸变的类型：

√缺失（deletion)√重复(duplication)√倒位(inversion)√易位(translocation)染色体结构畸变引发的原因FourtypesofChromosomeAberration染色体结构畸变引发的原因三、缺失（deletion)缺失(deficiency)：染色体的某一区段丢失了。

thelossofachromosomesegment.类别：

---顶端缺失(terminaldeficiency)

---中间缺失(interstitialdeficiency)染色体结构畸变引发的原因Musthavefunctionaltelomeres(端粒)!typesofdeletionsAlreadyhasfunctionaltelomeresat“A”and“H”.染色体结构畸变引发的原因●缺失杂合体(deficiencyheterozygote)：体细胞内含有正常染色体及其缺失染色体的同源染色体。

●缺失纯合体(deficiencyhomozygote)

：某个体缺失染色体是成对的。正常染色体缺失染色体染色体结构畸变引发的原因bcdaabcdef顶端缺失杂合体及其联会

abcfbcfa中间缺失纯合体及其联会abcdbcda顶端缺失纯合体及其联会中间缺失杂合体及其联会bcfaabcdef

缺失染色体的联会染色体结构畸变引发的原因缺失的细胞学鉴定HeterozygousDeletionAtMeiosisHeterozygousDeletioninDrosophilaPolyteneChromosomes中间缺失——缺失环(deletionloop)根据联会二价体的形态特征进行判别：染色体结构畸变引发的原因果蝇唾腺染色体的缺失环染色体结构畸变引发的原因玉米缺失杂合体粗线期缺失环注意：较小的缺失往往并不表现出明显的细胞学特征；缺失纯合体也不表现明显的细胞学特征。染色体结构畸变引发的原因缺失的遗传效应1.缺失影响个体的生长和发育：影响程度与缺失区段大小、缺失区段上的基因等有关，缺失纯合体>缺失杂合体；常导致个体生活力下降，甚至死亡。2.假显性现象：若显性基因缺失，则相应的隐性基因表现；染色体结构畸变引发的原因人类的猫叫综合征5p－综合征（catcrysyndrome）1963年JeromeLeJeune首先报道，因患儿哭声似猫叫，称“猫叫综合征”。1964年证实是第5号染色体短臂部分缺失。发病率为1/50000，在常染色体结构畸变中占首位。大部分患者能活到儿童期，少数可到成年。临床表现：患儿在婴幼儿时期的哭声似小猫叫，喉部畸形、松弛，小头，鼻塌、低耳位、牙错位咬合，手足小，肾畸形，脑积水，肌张力亢进，智力严重低下。核型：46,XX(XY),del(5)(5p15)80%为纯合体，10%为不平衡易位，少数为环型染色体和嵌合体。染色体结构畸变引发的原因Deletionofchromosomesegment:“criduchat”Karyotypeofinfantwithcri-du-chatsyndrome,46,XY(5p-).Mentallyandphysicallyimpaired喉发育基因心智延迟基因染色体结构畸变引发的原因Pseudodominance假显性：由于某些显性基因的缺失导致同源染色体上与这一缺失相对应位置上的隐性等位基因表现出来的现象。Deletionofsequenceofonehomologsometimes“unmasks”recessiveallelespresentonother.染色体结构畸变引发的原因McClintock（1931）×plPLPLplpl绿株PLPL紫株X-rayF1P1GplPL紫株（732株）绿株（2株）pl6号染色体长臂外侧缺失玉米株色遗传的假显性现象？！染色体结构畸变引发的原因3C7缺失；缺失杂合体翅缘缺刻；染色体结构畸变引发的原因四、重复（duplication）染色体的某一片段在同一染色体或不同染色体上出现两次或两次以上的现象。类型：-----串联重复（tandemduplication）：重复片段紧接在固有的区段之后，两者的基因顺序一致；-----倒位串联重复（reverseduplication）：重复片段与固有片段衔接在一起，但重复片段中的基因排列顺序相反。-----移位重复：重复片段插在与固有片段不相连的位置上，也可以在其它染色体上。染色体结构畸变引发的原因染色体结构畸变引发的原因染色体重复的细胞学鉴定重复杂合体在联会形成二价体时，重复区段会被排挤而突出环或瘤，注意：不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆。aabbccddeedeff重复杂合体及其联会染色体结构畸变引发的原因Geneticeffectofduplications对个体综合表现的影响√重复区段内的基因重复，影响基因间的平衡关系；√影响个体的生活力（程度与重复区段的大小有关）。剂量效应(dosageeffect)果蝇眼色遗传中，√红色(V+)对朱红(V)为显性；√杂合体(V+V)表现为红色；√但(V+VV)的表现型却为朱红色。显微观察为红白相间染色体结构畸变引发的原因位置效应(positioneffect)：果蝇复眼大小的遗传机制BarmutationinDrosophila:havingnarrow,slit-likeeyescomparedtonormalovaleyes.野生型棒眼重棒眼Geneticeffectofduplications染色体结构畸变引发的原因Bareyesarecausedbyduplication(s)ofregion16AoftheXchromosome;onecopy16A=normaleyes,twocopies=Barflies,threecopies=doubledBarflies…Sturtevent染色体结构畸变引发的原因dosageeffectandpositioneffect染色体结构畸变引发的原因Unequalcrossing-over（不等交换）producesBarmutantsinDrosophila.Asingleunequalcrossover（同源区域间的单个不等交换）yields1duplicationand1deletion染色体结构畸变引发的原因Anunequalcrossoverwithinduplicatedregionsleadstogreaterduplication染色体结构畸变引发的原因五、倒位（inversion）一个染色体上同时出现两处断裂，中间的片段倒转180°重新连接起来，使这一片段上的基因排列顺序颠倒了。Nothingislost,nothingisgained,butgeneexpressioncouldbealetred.染色体结构畸变引发的原因倒位的类型臂间倒位（pericentricinversion）：长臂和短臂之间发生的倒位，centromereincluded臂内倒位（Paracertricinversion）：长臂内或短臂内发生的倒位，centromereisnotpartoftheinversion染色体结构畸变引发的原因倒位的细胞遗传学行为倒位环(inversionloop)：倒位杂合体在减数分裂中形成的圆环状结构。Inversionheterozygotesformaninversionloopduringmeiosis.染色体结构畸变引发的原因●倒位片段很长：倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进行联会，倒位区段以外的部分只有保持分离。染色体结构畸变引发的原因多线染色体倒位环光镜照片染色体结构畸变引发的原因倒位环电镜照片染色体结构畸变引发的原因没有效应：倒位纯合体→“标准型”染色体；具有进化上的意义。倒位杂合体产生的配子部分不育：不论是臂内或臂间倒位，由于倒位环内非姊妹染色单体间发生单交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子；

降低倒位环内的基因重组，使重组值减小：因而交换好像被抑制住了，因此倒位相当于一个交换抑制因子（crossoverrepressor，C）。倒位的遗传学效应染色体结构畸变引发的原因●倒位是一个进化因素：●果蝇（n=4）：不同倒位特点的种，分布在不同地理区域；●百合（n=12）：两个种（头巾百合、竹叶百合）之间的分化就是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6个相同染色体发生臂内倒位形成的（两个种的S5、S6、S7、S8、S9、S10染色体仍相同）。染色体结构畸变引发的原因某生物有三个不同的变种，各变种的某染色体的区段顺序分别为：⑴ABCDEFGHIJ；⑵ABCHGFIDEJ；⑶ABCHGFEDIJ。试论述这三个变种的进化关系。染色体结构畸变引发的原因臂内倒位（Paracertricinversion）rarecrossoverinparacentricinversiongeneratesdicentricbridges（双着丝点的桥）andacentricfragments（无着丝点的断片）.可育不育不育可育

半不育semisterility染色体结构畸变引发的原因臂间倒位(Pericentricinversion)可育不育不育可育

半不育semisterility染色体结构畸变引发的原因大大降低倒位环内的基因的重组值倒位的遗传学效应倒位环内发生交换的产物不存在交换均发生在倒位环外；倒位环内双交换产生正常配子，出现罕见个体。倒位影响联会复合体的正常形成；倒位环内发生交换产生的交换型配子是不育的。因此，过去曾认为果蝇中存在所谓的交换抑制因子（crossingoverrepressor，C），其实是发生了倒位。染色体结构畸变引发的原因通常突变基因以纯合状态保存；但致死基因不能以纯合状态保存，只能以杂合状态保存。平衡致死系（或永久杂种）（balancedlethalsystem或permanenthybrid）：利用倒位的交换抑制效应，可以保存带有致死基因的品系。染色体结构畸变引发的原因平衡致死系（或永久杂种）（balancedlethalsystem或permanenthybrid）：利用倒位的交换抑制效应，可以保存带有致死基因的品系。例如：果蝇第3染色体上的显性基因D（Dichaete，展翅），使双翅向两侧展开。DD--致死，D基因为隐性致死基因。致死基因逐渐“遗失”D/+×D/+产生的子代数只有+/+×+/+产生的子代数的75%？染色体结构畸变引发的原因H.J.Muller用另一个致死基因来“平衡”

平衡致死系果蝇第3染色体上存在另一显性基因

_______

粘胶眼Gl（Glued），Gl也是隐性致死基因，即Gl/Gl纯合致死。

D和Gl两个致死基因紧密连锁，极不易发生交换。染色体结构畸变引发的原因利用倒位的抑制效应设计平衡致死品系果蝇第2染色体上的显性基因Cy（Curly）。当它处于杂合状态时Cy/+表现为双翅向背面卷曲的显性性状，纯合时Cy/Cy是致死的curlywings●

第2染色体上任何致死基因L（Lethal），都可以用Cy来平衡。●

L与Cy的连锁距离较远时，必需诱变产生倒位杂合体，以抑制交换。●Cy品系在第2染色体上有很大片段的倒位。平衡致死系染色体结构畸变引发的原因概念永久以杂合状态存在、同时保存两个致死基因的品系称为平衡致死品系（或称永久杂种）（balancedlethalsystemorpermanenthybrid）。条件？（紧密连锁或倒位）一对同源染色体各携带一个座位不同的隐性致死基因；两个非等位基因始终处于不同的同源染色体上；两个非等位基因间不能发生交换。

平衡致死系（永久杂种）染色体结构畸变引发的原因六、易位（translocation）非同源染色体之间的片段的转移所引起的染色体重排现象。achromosomalsegmenthasbeentransferredfromonechromosometoanother.类型：单向（简单）易位：一条染色体的断片插到另一条非同源染色体的非末端区段当中，很少见。相互易位（reciprocaltranslocation）：两个非同源染色体交换某些片段。mutualexchangeofsegmentsbetweennonhomologouschromosomes

染色体结构畸变引发的原因易位的形成染色体结构畸变引发的原因相互易位（reciprocaltranslocation）染色体结构畸变引发的原因发生在两条近端着丝粒的非同源染色体之间，着丝粒区发生断裂，两者的长臂进行着丝粒融合，短臂丢失。罗伯逊式易位（Robertsoniantranslocation）

又称着丝粒融合（centricfusion）:染色体结构畸变引发的原因BalancedRobertsonianTranslocation:

45,XYder(14;21)(q10;q10)2121/14染色体结构畸变引发的原因易位的细胞学效应十字形图象（cruciformfigures）相互易位杂合体，在减数分裂的粗线期，由于同源部分的紧密配对而出现了富有特征性的十字形配对图形。（仅以相互易位为例）EDCBABACNMOLNOMLED染色体结构畸变引发的原因粗线期EDCBABACNMOLNOMLED相邻分离（adjacentsegregation）：“O”每个配子都有重复和缺失→不平衡配子→致死交互分离（alternatesegregation）：“∞”每个配子都有完整的基因组→平衡配子→可育易位的遗传学效应染色体结构畸变引发的原因易位的遗传学效应半不育现象假连锁（pseudolinkage）相互易位引起合子的不良效应，甚至致死引起染色体数目的变化易位与进化染色体结构畸变引发的原因半不育现象是易位杂合体最突出的特点。●相邻式分离：产生重复-缺失染色体，配子不育；●交互式分离：产生含两个正常染色体，或含两个易位染色体的配子；染色体具有全部基因，配子可育。●相邻式分离和交互式分离的机会一般大致相等，所以易位杂合体为半不育。染色体结构畸变引发的原因●相互易位杂合体总是以交互式分离方式产生可育配子；●交互分离时，易位染色体和非易位染色体进入不同配子中，其结果是，非同源染色体上的基因间的自由组合受到严重限制；●使原本不在一条染色体上的基因出现连锁现象。假连锁（pseudolinkage）染色体结构畸变引发的原因假连锁的实例果蝇的第2染色体上有褐眼基因bw（browneye），第3染色体上有黑檀体基因e(ebonybody)染色体结构畸变引发的原因易位的遗传学效应人类染色体病(chromosomaldisease)7和9相互易位

与痴呆症与致癌基因的表达有关：Philadelphiachromosome：isthetranslocationbetweenchromosomes9and22.Thiscausesabout90%ofthecasesofchronicmyelogenousleukemia（CML慢性骨髓性白血病）.染色体结构畸变引发的原因相互易位（reciprocaltranslocation）●平衡易位携带者●平衡易位携带者表型正常，但其后代可能患病。●withnolossofgeneticmaterial染色体结构畸变引发的原因人类染色体病(chromosomaldisease)7和9相互易位

与痴呆症平衡易位携带者平衡易位携带者表型正常，但其后代可能患病。染色体结构畸变引发的原因Philadelphiachromosome（费城染色体）inChronicmyelogenousleukemia(CML慢性骨髓性白血病)bcr-ablfusion：Anewproteinisborn...Thefusionprotein（融合蛋白）isapowerfulhybridmolecule（杂种分子）thatallowscellstoescapecontrolofthecellcycle（使细胞分裂失控）.resultinginChronicMyelogenousLeukemia(慢性骨髓性白血病).染色体结构畸变引发的原因易位是新物种起源的重要途径1号染色体可能是棕熊的2、3号染色体罗伯逊易位的产物；2号染色体可能是棕熊的1、9号易位；3号染色体可能是棕熊的6、16号易位。大熊猫与棕熊染色体的比较易位与进化染色体结构畸变引发的原因人类染色体病(chromosomaldisease)遗传咨询临床检查染色体结构畸变引发的原因尊重患者人类染色体病(chromosomaldisease)产前诊断染色体结构畸变引发的原因易位接合点的定位1.定位的理论依据●易位杂合体采取交替式分离时产生的配子为可育配子，其中一半含有两个正常染色体（1和2），一半含两个易位染色体（12和21），●所以自交后代中：●有1/4是完全可育的正常个体（1，1和2，2）●2/4仍然是半不育的易位杂合体（1，12，2，21），●1/4是完全可育的易位纯合体（12，12，21，21）。染色体结构畸变引发的原因2112NOBALMCEEDD之二：ABCONML21NDDEE12CMBAALLMCBO212交替式之一：NO12个正常配子(ABC·DE，LM·NO)2个易位配子(ABC·NO，LM·DE)2个正常配子2个易位配子正常配子与易位配子的比例为1:11/4正常染色体的植株:1/2易位杂合体:1/4易位纯合体染色体结构畸变引发的原因易位杂合体自交后代的表现ABC·DE

ABC·NOLM·NOLM·DE

ABC·DE正常染色体

易位杂合体

LM·NO个体

ABC·NO易位杂合体易位纯合体

LM·DE♀♂染色体结构畸变引发的原因所以可以认为易位染色体的易位接合点相当于一个半不育的显性遗传单位（T），而正常染色体上与易位接合点相对的等位点，则相当于一个育性的隐性遗传单位（t），易位杂合体的基因型是Tt。易位杂合体是半不育的。染色体结构畸变引发的原因2.定位方法:3.具体实例：玉米的株高遗传●玉米长节间（即株高正常）基因（Br）为短节间（矮化）基因（br）的显性。●两点或三点测定法染色体结构畸变引发的原因株高正常，半不育植株矮化，完全可育tTBrtBrT×brt

tbrt

t♂♀brtbrtBrtbrtBrTbrtttTttt×FtF1半不育完全可育染色体结构畸变引发的原因可育的亲型配子可育的交换型配子

♂♀brttBrTTBrttbrTTbrttbrttbrBrTtbrbrTtbrBrttbrtttt表现型植株矮化，完全可育株高正常，半不育植株矮化,半不育株高正常,完全可育植株数2792344227重组率（69/592）×100%=11.85%根据易位点与某基因间的重组率定易位点位置tTtT染色体结构畸变引发的原因

结果表明：●易位点(T)与Br-br之间的重组率为11.85%，即T距Br-br座位11.8个重组单位。●已知Br-br的座位在第1染色体上，故第1染色体是所涉及的两个非同源染色体中一个，至于另一个则需根据T-t与另外基因之间的连锁关系进行测定。染色体结构畸变引发的原因易位在家蚕生产上的应用家蚕的自动鉴别品系（autosexingstrain）：可以准确鉴别雄蚕。第10染色体（常染色体）上有两个连锁隐性基因：w2cM处（显性基因以+w2表示），w2w2纯合体的卵在越冬时呈杏黄色，蚕蛾眼睛为纯白色，w3