细胞遗传学知识点总结
着丝粒（centromere）
是染色体上染色很淡的缢缩区，由一条染色体所复制的两个染色单体在此部位相联系。含有大量的异染色质和高度重复的DNA序列。
包括3种不同的结构域：
1. 着丝点结构域（kinetochore domain）：纺锤丝附着的位点；
2.中央结构域（central domain）：这是着丝粒区的主体，由富含高度重复序列的DNA构成；
3. 配对结构域（pairing domain）：这是复制以后的姊妹染色单体相互连接的位点。
着丝粒的这三种结构域具有不同的功能，但它们并不独立发挥作用。正是3种结构域的整合功能，才能确保有丝分裂过程中染色体的有序分离。
发芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)的着丝粒由125bp左右的特异DNA序列构成，其它模式生物包括裂解酵母(Schizosaccharomyces pombe)、果蝇(Drosophila melanogaster) 以及人类，它们的着丝粒均由高度重复的DNA序列构成、但序列均不同。
染色体着丝粒中与纺锤丝相连接的实际位置，微管蛋白的聚合中心，由蛋白质所组成。
与着丝粒的关系：着丝粒是动粒的附着位置，动粒是着丝粒是否活跃的关键。每条染色体上有两个着丝点，位于着丝粒的两侧，各指向一极。
?功能：姊妹染色单体的结合点
?着丝点的组装点
?纺锤丝的附着点
?着丝粒的功能高度保守
在染色体配对及维系生物体遗传信
息稳定传递中起作重要作用。
组成（DNA-蛋白质复合体）：着丝粒DNA：不同的生物中具有特异性，着丝粒蛋白：在真核生物中是保守的。
水稻着丝粒DNA的组成：CentO:155-bp重复序列，CRR:着丝粒特异的逆转座子。
在活性着丝粒中，着丝粒特异组蛋白H3（CENH3）取代了核小体组蛋白八聚体中的组蛋白H3, 形成含CENH3的核小体。因此，CENH3是真核生物内着丝粒的根本特征, 是功能着丝粒的共同基础, 可作为功能着丝粒染色质的识别标记。
→着丝粒分裂：正常分裂（纵向分裂），横分裂或错分裂(misdivision)。说明问题：着丝粒并不是一个不可分割的整体,而是一个复合结构，断裂的着丝粒具有完整功能。
分散型着丝粒又称散漫型着丝粒(holocentromere)又称多着丝粒（polycentromere）
某些生物中，染色体上着丝粒的位置不是固定在一个特定的区域，而是整个染色体上都有分布，或2个或2个以上，纺锤丝可以与染色体上的许多点连接。
→特点：细胞分裂中期,与赤道板平行排列
→细胞分裂后期,染色体平行地向两极移动
→X射线照射,染色体断裂,无论断片大小,均能有规律地走向两极
偏分离现象:基因杂合体Aa产生的A配子与a配子的分离不等于1:1
验证方式：
人类新着丝粒：
?结构不同于普通的着丝粒，通常不具有高度重复的α-卫星DNA
?可以组装成动粒并行使着丝粒的功能
?16条染色体上发现了40多个新着丝粒
端粒：真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由端粒DNA和蛋白质组成。其端粒DNA是富含G的高度保守的重复核苷酸序列。
组成：人和其它哺乳动物的端粒DNA序列由(5‘-TTAGGG-3’)反复串联组成
?拟南芥类型的端粒DNA序列(5‘-TTTAGGG-3’)在大多数被子植物中存在，如玉米，小麦，大麦，水稻以及番茄
?洋葱及其相关物种中没有相似的端粒DNA存在，它们染色体的末端是由高度重复的卫星DNA和/或rDNA组成
结构：端粒DNA的3ˊ末端较5ˊ末端伸出12～16bp 的一段弯曲呈帽状结构，在端粒酶(一种核糖核蛋白，含有RNA分子)作用下，形成t-loop结构。
功能：染色体的自然末端
★对染色体起封口作用
★维持染色体的稳定性
★减数分裂时同源染色体配对
?端粒酶维持着端粒的长度，它在胚胎干细胞中高度表达，使得胚胎干细胞不断进行分裂却不会遭受染色体损伤。绝大多数成体细胞缺乏端粒酶，导致功能DNA的逐渐丧失。
?端粒被认为是细胞有丝分裂的“生物钟”，随着细胞分裂的不断进行，端粒逐渐缩短。当其长度减小到一定临界值时，细胞趋向衰老、死亡。
在恶性肿瘤中，端粒酶活性明显增高，以延长端粒，弥补因细胞分裂而造成的端粒缩短，从而使细胞无限增殖恶化，甚至使癌细胞永生化。
自主复制序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS：是DNA复制的起点，酵母基因组含200-400个ARS，大多数具有一个11-14 bp，富含AT的共有序列（ARS consensus sequence, ACS）。
含有这一序列的质粒能高效转化宿主细胞，并能在细胞中独立于宿主染色体存在。
次缢痕的特点：
?在一个染色体组中，次缢痕的数目因物种而异，但至少有一个
?次缢痕通常在染色体的末端，86%的物种中次缢痕位于染色体的短臂末端
?功能：在细胞分裂末期具有形成核仁的功能，并与间期、前期的核仁密切相关。又被称为核仁组织者（nucleolus organizer regoins NORs)
组蛋白(histone)：是真核生物染色体的基本结构蛋白, 是一类小分子碱性蛋白质,有5种类型,即H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为：1∶1。
组蛋白的功能:
◆核小体组蛋白(nucleosomal histone),包括H2A、H2B、H3和H4, 作用是与DNA组装成核小体
◆H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连接作用,并赋予染色质以极性。
核小体的结构特点
◆由200个左右碱基对的DNA和四种组蛋白结合而成；
◆其中四种组蛋白(H2A、H2B、H3、H4 )各2分子组成八聚体的小圆盘，是核小体的核心结构；
◆146个碱基对的DNA绕在小圆盘外面盘绕1 .75圈。每一分子的H1与DNA结合, 起稳定核小体结
构的作用；
◆两相邻核小体之间以连接DNA(linker DNA)相连, 长度为0～80bp不等。
染色体的包装：核小体(nucleosome)
◆螺线管(solenoid)
◆超螺线管(supersolenoid)
◆染色体(chromosome)
从核小体开始到染色体, DNA总共压缩:
压缩7倍压缩6倍压缩40倍压缩5倍
DNA →核小体→螺线管→超螺线管→染色单体
染色质：1、细胞核内能被碱性染料染色的物质（细胞遗传学）
2、指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式（分子遗传学）
?染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构
?染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同
?常染色质(euchromatin)的特点：
?构成染色体DNA的主体
?细胞分裂中,螺旋与解螺旋与细胞周期同步
?单一序列DNA 和中度重复序列DNA
?是孟德尔比率和各种遗传现象的基础
?常染色质状态只是基因转录的必要条件
?DNA合成期发生在S期的早、中期
异染色质(heterochromatin：结构异染色质（或组成型异染色质），兼性异染色质。
结构异染色质的分布因不同物种而异：
1、许多生物集中于着丝粒周围,如果蝇、小鼠、月见草等
2、分布在染色体的顶端，如茅膏菜、黑麦等
3、不仅存在于着丝粒周围，而且可以分布在染色臂的任何部位，成为大大小小特征鲜明的染色纽。如玉米等
特点：
?中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段
?除复制期外，在整个细胞周期均处于聚缩状态（永久性异染色质）
?相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA（具有较高的A=T）
?不表现孟德尔比率，并不是对遗传无影响
?具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质
?DNA合成期发生在S期的后期，甚至在分裂期合成
兼性异染色质，又称功能性异染色质
?在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质?异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径
X染色体失活：英国遗传学家Mary Lyon在1961年首先提出了上述X染色体失活假说，即Lyon假说。
在人类和哺乳动物胚胎发育早期，雌性胚胎细胞中两条X染色体中的一条出现异固缩现象，移向核膜处，成为染色很深的异染色质小体，称为性染色质或巴氏小体。
巴氏小体能一直保持异染色质的特点，失去全部基因的活性。在白细胞中，呈鼓槌状外形，是医学上进行早期性别鉴定的重要标志。
第四节有丝分裂中期染色体的带型
1号：最大的中着丝粒染色体，短臂远端带少，“1秃”
2号：亚中着丝粒染色体，长短臂上带较多，“2蛇”
3号：中央着丝粒染色体，着丝粒上下有两条深染的宽带相对称，“3堞腰”
4号：短臂1~2条带，长臂4条带，均匀，接近中心粒的一条深。
5号：短臂1-2条带，长臂4条带，3条带集中，第4条带靠近末端
6：短臂中段有一条明显而宽阔的浅带(似“小白脸”)
7：短臂有3条深带，远侧深带着色浓（似“瓶塞”）
8：长臂有三条分界极不明显的深带，远侧带着色浓
9：长臂次缢痕不着色，呈现特有的狭长颈部区(“细脖子”）
10：长臂有三条深带，近侧带着色最深，与8号鉴别
11：长臂远侧段有一宽的深带，与近侧深带间有一宽浅带
12：长臂中段有一宽深带，与近侧深带之间有一窄的浅带
X：长短臂各有一深带，以着丝粒为中点对称，呈竹节状
13号：长臂远端有3条较深染的带
14号：长臂的近端及远端各有一条深带
15号：长臂中央有一条深染的带
16号：中央着丝粒，次缢痕着色浓，与着丝粒形成“△”浓染区
17号：亚中着丝粒，长臂远侧段有1条深带，与着丝粒之间为一明显而宽的浅带
18号：亚中着丝粒，长臂近侧和远侧各有一条明显的深带
19号：是核型中染色最浅的染色体，着丝粒及其周围为深染，其余均为浅带
20号：长臂及短臂各有一条深带，长臂较明显
21号：着丝粒区着色淡，近侧有一明显浓染而宽的深带
22号：着丝粒区着色浓，长臂有二条深带
Y：长度变化较大，无随体，有时整个长臂被染成深带。
带型又叫染色体分带：整个染色体上显带: Q带、G带、R带，染色体上局部显带: C带、N带、F带、T带、cd带。
G带特点：
整个染色体上均有分布
◆显示带纹多而细
◆染色持久
◆深染带纹为A=T多的异染色质区
原位杂交技术显带：原位杂交(In situ hybridization)就是利用了核酸的碱基配对的原则,用已标记的核苷酸分子作为探针,与另外一条已经变性的DNA单链进行杂交的技术。
?荧光原位杂交技术(FISH)
?基因组原位杂交技术(GISH)
?染色体显带技术---原位杂交技术
?染色体引物原位DNA合成技术和原位PCR技术
?染色体涂色
多线染色体：1，体积巨大，染色体比其它体细胞染色体长100-200倍，体积大1000-2000倍。2，多线性，每条多线染色体由500-4000条解旋的染色体合并在一起形成。3体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体。④横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹。⑤膨突和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏环（Balbiani ring）。用H3-TdR 处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的形态学标志。
灯刷染色体：1882年Flemming首次报道，这种染色体最早发现于鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期。由于染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名灯刷染色体。灯刷染色体中大部分DNA 以染色粒形式存在，没有转录活性。侧环是RNA活跃转录的区域，一个侧环是一个转录单位或几个转录单位的组合，侧环的粗细与转录状态有关。
染色体的复制
DNA的复制：
复制时间：细胞分裂间期的S期
时间长短：不同物种、同一个体的不同发育时期时间有差异。
复制顺序：不同性质的DNA复制的先后顺序不同
GC含量多的部位先复制，AT含量多的部位后复制；
常染色质为早复制区，异染色质为晚复制区。
复制方式：半保留复制
复制方向：5’ 3’
复制是半不连续性的
DNA复制具特定的起始位点和终止位点
复制的高度准确性
核小体的复制：
?高等真核生物中S期DNA的复制实际上是核小体的复制
?DNA的合成与组蛋白的合成是同步完成的
?间期DNA的复制: S期DNA合成占总合成量的99.7%,其余0.3%在以后的偶线期和粗线期复制,这与有丝分裂不同
?偶线期、粗线期DNA的复制: 偶线期DNA（Z-DNA，zygotene DNA):其合成对染色体的配对作用、联会复合体的形成以及染色体结构的连续性都有重要作用。
测定连锁群的技术：1. 果蝇连锁群测定技术（杂交，测交。）2. 玉米的连锁群测定技术（利用三体( trisomic)来确定连锁群）
连锁遗传的细胞学基础：完全连锁：位于同源染色体上的非等位基因的杂合体在形成配子时，只有亲本型配子而没有重组型配子的产生现象。
?不完全连锁：位于同源染色体上的非等位基因的杂合体在形成配子时，除了有亲本型配子外，还有重组型配子产生的现象。（对基因的杂合体在形成配子时，不仅有亲本型配子，也有少量的重组型配子；所形成的配子中，两种亲本型配子的比例大致相等，两种重组型配子的比例也大致相等。同源染色体之间发生了遗传物质的交换，使生物后代个体表现为不完全连锁现象。）
交换发生的时期：
在减数分裂过程中，同源染色体之间可以发生相互交换，但交换是发生在尚未进行复制的同源染色体（二线期）之间，还是完成复制以后的染色单体之间（四线期）呢？
?许多实验证明：交换发生在完成复制的染色单体之间,在第一次减数分裂前期的粗线期。
?任何一次交换只涉及到四条染色单体中的两条。两次以上的交换可以涉及到两条、三条或四条染色单体。
交换(crossover)与交叉(chiasma)的关系：
试验证明,细胞学上在双线期观察到的交叉就是在粗线期同源染色体的非姊妹染色单体之间发生物质交换的交换点。
?交叉与交换是一致的，它们只是染色质互换在细胞学和遗传学上的不同表现形式。
?交叉随着染色体的聚缩而向二价体的末端移动,这一过程称为交叉端化
交叉干扰（chiasma interference)与染色单体干扰：
（1）交叉干扰（染色体干扰,chromosome interference）：在减数分裂中，一个二价体上一个交叉的发生对第二个或以后的其他交叉会有一定的影响。
（2）染色单体干扰（chromatid interferce):两条同源染色体的4条染色单体参与多线交换机会的非随机性。
影响交换的因素：性别（雌性与雄性交换值相等：如豌豆，雌性交换值大于雄性：人类、许多哺乳动物，雄性交换值大于雌性：如鸽子，雄性不发生交换：如果蝇，雌性不发生交换：如家蚕），着丝粒（着丝粒对附近基因的交换值有明显的影响，使基因交换值降低原因不清楚：可能着丝粒本身特性引起的或着丝粒周围的异染色质引起的？），年龄（一般来说，年龄会降低交换值，年龄越大，交换值越小。位于着丝粒附近的基因的交换值降低最多，离着丝粒越远受影响越小。），外界环境（温度、水分、营养状况、理化因子，在适合生物生长的范围内，提高温度可以提高交换值，温度对交换值的影响也是以着丝粒区为最大）。
体细胞交换：
姊妹染色单体交换：
姊妹染色单体区分染色法：5-溴脱氧尿嘧啶核苷（5-Bromodeoxy-urdine, BrdU）在DNA的复制过程中，掺入新合成的链并占有胸腺嘧啶（thymidine, T）的位置。根据DNA的半保留复制规律，哺乳动物或人的细胞在BrdU的培养液中经历了两个周期后，它的两条姊妹染色单体的DNA双链在化学组成上有了差别。当染色体的DNA链的两条多核苷酸链都被BrdU所替换，Giemsa染色显示浅色，如果染色体的DNA链中仅有一条多核苷酸链被BrdU所替换，Giemsa染色显示深色。
非对等交换：在特殊情况下，特别是当染色体上有重复段或重复DNA序列存在时，同源染色体间可以发生错配对（displaced synapsis）或非对称配对现象，随之而来的是非对等交换而导致同源染色体的重复和缺失。
交换的机制：
?联会复合体是交叉和交换的先决条件
?没有联会复合体的细胞中看不到交叉的形成
?当然并非所有的联会复合体部位都发生交换
?假说：部分交叉型假说——交叉一面说：假说对细胞学上观察到的交叉和由遗传试验所证实的交换之间的关系作出了最合理的解释，因而曾经得到大多数学者的支持。根据这个假说，交叉是交换的直接结果，非姊妹染色单体在发生断裂和互换以后愈合，在愈合的地方形成交叉。在任何一个交叉点上，互换只能在两条染色单体之间进行。但在任何一个区域内，均有可能发生三线或四线参加的交换。
?模板选择假说
?断裂重接假说
?遗传重组的分子机理
Holliday重组模型：1964年,Holliday提出,该模型认为：
同源染色体在联会期间，一对同源染色体各有一条单链DNA断裂，然后要发生重接
在重接的过程中，不是原来断开的染色体重新连接起来而是交换连接，并且要通过一种Holliday 中间结构的变化最后形成不同类型的重组体
在此过程中需要特殊的DNA重组蛋白：RecA 蛋白
染色体结构变异
倒位：是一个染色体上同时发生了两处断裂，其间的区段倒转180?后再重新连接起来.
倒位是自然界中常见的一种染色体结构变异,它并不改变染色体上的基因数量,因而对细胞和个体的发育过程影响不大,可以代代传递.
但其有许多特殊的细胞遗传行为,可以用于遗传设计和植物育种.
倒位的类别：臂内倒位，臂间倒位。
二、倒位的细胞学鉴定----粗线期染色体行为
三、倒位的遗传学效应1. 倒位杂合体产生部分败育配子
2. 能够抑制或降低倒位区段内基因间的重组、交换
?倒位段内基因之间发生的任何单交换都导致重组型配子死亡，在双交换的情况下，也只有少数重组型配子可以传递给后代，所以倒位段内的基因表现为很强的连锁或是很低的交换
?靠近断点附近的染色体配对不好，常常发生局部不联会甚至异源联会，阻碍正常交换的进行。3. “染色单体桥”的纽带效应与“桥-断裂-融合-桥”循环：大孢子母细胞减数分裂产生的4个大孢子，是呈直线排列的，交换后产生的缺失—重复配子，由于“桥”的存在，总是处于中间两个大孢子的位置，而胚囊是由基部大孢子发育而成。这样，缺失—重复大孢子就被排除在有功能的大孢子之外，这种现象称作“染色单体纽带效应”。
这也是胚囊和花粉的育性不同的原因,主要是在发生臂内倒位时，会产生“染色单体纽带效应”的现象。
倒位的应用：果蝇的C l B测定法——鉴别果蝇X染色体上的隐性突变，
染色体易位(translocation)：
是指染色体的片段转移，主要是非同源染色体之间的区段转移。
1 易位与交换的区别
2 易位的易发性：是自然界中存在最广泛的一种结构变异
3 基因连锁群的改变，染色体的形态、数目的改变
4 生物进化、物种形成的重要因素之一
易位的类别：单向易位，相互易位。插入易位。多对染色体易位-----复合易位多对染色体易位-----独立易位。
易位的细胞学行为：粗线期联会。交叉形成与终变期构形。简单易位杂合体，联会配对，相互易位杂合体，联会配对。
易位的遗传学行为：
?易位杂合体的配子具有半不育性
?易位杂合体自交后代的表现类似于带有一对杂合基因个体自交后代的表现
?假连锁（pseudo-linkage）现象
假连锁”现象：两对染色体上原来不连锁的基因,如果靠近易位断点,由于杂易位总是以交替分离方式产生可育配子,所以两个基因总是进入到一个配子.表现出连锁现象。
易位的应用：
雄蚕:身体较壮,食桑量少,吐丝较早,茧层率高,出丝率比雌蚕高20-30%,丝质要好
雄蚕的性染色体:ZZ型;雌蚕的性染色体:ZW型
染色体数目变异
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，体细胞有丝分裂过程中偶然的染色体加倍。
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
四倍体效应：
?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
形成机制：2n配子也称为未减数配子,是可育的
2n配子发生在植物界极为普遍
2n配子的发生主要由遗传决定,但环境条件有时可能影响2n配子的出现频率。
但目前还没有任何一种环境条件可以频率地诱导2n配子形成。
前减数分裂异常：造孢细胞(孢原细胞)在进行前减数分裂时发生失调,将导致体细胞染色体数的加倍,形成4n的花粉母细胞。有两种失调情况。造孢细胞核内有丝分裂，
共二倍性。
减数分裂异常：减数分裂核复原：指由于第一次或第二次减数分裂失败，形成具有染色体数目未曾减半的单个核的现象。方式：第一次分裂复原第二次分裂复原第二次分裂纺锤体愈合
?胞质分裂异常：染色体分离后，不能正常进行胞质分裂或胞质分裂异常，也将导致产生多倍体配子
造孢细胞核内有丝分裂：减数分裂前发生了体细胞染色体数加倍;如樱桃、草莓、小麦与黑麦的杂种
共二倍性：在减数分裂以前，造孢细胞最后一次分裂后产生的两个分离细胞发生融合
第一次分裂复原：概念：减数分裂过程中，第一次分裂失败形成复原核，而第二次分裂正常并由此形成未减数配子,称为第一次分裂复原(first division restitution FDR)
特点：前期I染色体很少或根本不配对，中期I不形成赤道板，后期I染色体不能移向两极,而由核膜把所有的染色体包围起来形成复原核,复原核再分裂成二分体,二分体发育成未减数配子,形成的配子染色体组成是具有每一对同源染色体的各一个染色单体
第二次分裂复原：概念:在减数分裂II不能进行正常的核分裂,则称为第二次分裂复原(second division restitution SDR)
特点: 若减数分裂I正常而接着发生SDR,亦形成未减数配子，形成的配子染色体组成是拥有其中一个同源染色体的两个姊妹染色体，如果在SDR之前已发生了FDR，会产生4n配子。
第二次分裂纺锤体愈合：减数分裂II时，细胞中两个中期核板的纺锤体愈合成一个纺锤体，结果产生二倍体的二分体。在植物中比较普遍
四倍体的花粉育性与结实性：同源四倍体的共同特征——花粉育性与结实性降低
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
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）
单体转移：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。
?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。
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(2)部分同源染色体和染色体组的鉴别
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。
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。
三体传递率低的原因：
?单价体在减数分裂过程中滞后，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
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(2) 利用三体配制大麦一代杂
种
染色体数目的进化：①基本染色体组的增加②个别染色体的增加
1、染色体结构改变的类型：缺失、重复、倒位、易位
染色体结构变异的原因
外界因子：射线、化学试剂、温度剧变
内在因素：代谢失调、衰老及种间杂交等
染色体结构变异的遗传学效应：（1）影响到基因的排列顺序和相互关系，导致一级结构的改变，产生新的三维结构，影响到基因的表达。
（2）形成新种(2个果蝇物种melanogaster和Simulans，二者形态相似，自然状况下可以杂交，但后代不育，二者染色体结构有区别：有1个大的倒位，5个短的倒位和14个小节的差异）。
染色体功能的进化：主要体现在性染色体与常染色体的分化。
基因和基因组的进化：1．基因的进化
（1）基因结构的进化——内含子的起源与进化
（2）基因功能的进化——功能的分化与多功能
（3）新基因的起源
2．基因组的进化
（1）基因组进化的总趋势
（2）基因组结构的进化
基因结构的进化：（1）内含子的起源：内含子(intron)：在原初转录物中，通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列，或基因中与这种序列对应的DNA序列。①后起源说认为内含子作为间隔序列，插入到连续编码的基因序列中形成的。内含子是在真核生物出现后才产生的。②先起源说内含子在最早的DNA基因组出现时就已经演化出来了，早期的内含子具有自我催化，自我复制能力，是原始基因和基因组中必不可少的一部分,现代原核内含子是一类进化遗迹；
（2）内含子的进化：内含子进化的总变化趋势是大基因组含有较多内含子，小基因组含有较少的内含子.
基因功能的进化：基因可以通过基因突变、重叠基因（指在同一条DNA片段上，由不同的可读框所构成的所有互相重叠的基因）、选择性剪接（指从一个基因转录出来的RAN前体，通过不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA，产生不同的蛋白质）、基因共享（指基因及其产物在进化中无变化，但却在保持原有功能的情况下又被用于生命体系的其他方面，也即获得了多种功能）来实现功能的进化。新基因的起源：基因重复（指部分或整个基因序列在基因组中的倍增，前者是基因内部重复即一个基因的部分区域，在基因内发生了倍增，常常造成基因延长，后者则是完全基因重复），基因延长（指由同一个等位基因的不等交换造成基因内部重复产生新基因的一种方式，基因延长造成的基因内部重复可能会使其产物产生新的活性位点或增加其产物的稳定性,从而获得新的基因功能或基因功能增强. ），外显子改组(基因杂合指由2个或2个以上不同基因的一部分相互连接而形成新基因的一种途径)
基因组进化的总趋势：（1）核酸含量的变化从原核生物到真核生物，其基因组大小和DNA含量是随着生物进化复杂程度的增加而稳步上升的，这是因为较复杂的生物需要更多的基因数目和基因产物。但DNA含量大小并不能完全说明生物进化的程度和遗传复杂性的高低，这种现象称为C值悖理(C value paradox)。
2）DNA质的变化（核酸序列的变化）主要是由于核苷酸的替换、插入或缺失造成。
一种核酸分子或其上某一区域所受的功能制约越少，其核苷酸的替换率就越高。
基因组结构的进化：（1）基因组扩增：包括基因组的整体扩增和区域扩增，基因组的整体扩增主要指整个染色体组或整条染色体的倍增，区域扩增是指基因组中某些区域的重复。（2）基因家族的进化：在基因组进化中，一个基因通过基因重复产生了两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族。
基因家族进化的方式——致同进化
一个基因家族的成员通过遗传上的相互作用，使得所有成员可以作为一个整体一起进化。机制：不等交换、基因转换在染色单体间交换时，杂种DNA间的异常碱基对校正时，使一个基因变成它的等位基因，从而出现基因不规则现象，称基因转换。在家族基因的致同进化中,基因转换比不等交换更具有优越性
（3）假基因的进化：指基因组中与某一功能基因的序列高度同源，但没有功能的DNA片段。
②假基因产生的途径：基因重复，已存在的假基因重复，产生更多的假基因，
反转录转座。染色体片段由一个位置转至另一位置的现象称为转座转座: 细菌、真菌、动物和植物基因组中。反转录转座: 真核生物中普遍存在，哺乳动物中数量最多。
转作效应：导致基因组扩增。使基因组的突变率增高，
。促进基因重排, 造成基因的倒位,易位,重复,缺失,同源转座元件的重组可导致基因的缺失或易位. （5）基因的水平转移：遗传物质在不同指物种基因组之间的转移，为水平转移。
机制：物种间具有可以相互转运遗传物质的载体,另外还要具有把外源基因插入整合到基因组中的分子机制。如反转录病毒和细菌质粒等.
效应：为基因组的进化提供了一条有效的途径, 使新基因有可能迅速地在各类不同物种中实现扩散.。非放射性原位杂交分为直接法和间接法两类
1、直接法：标记物如异硫氰酸荧光素(FITC：绿)，氨甲基香豆素醋酸酯(AMCA：蓝)，罗达明衍生物(TRITC：红)等等。
2、间接法：标记物是生物素(biotin)/地高辛(digoxigenin)
（1）酶促反应检测系统（2）荧光检测系统
探针标记方法的发展1、缺口平移法标记探针2、引物标记法标记探针
?缺口平移法适合于标记较长的DNA片段（>1Kb），因为它会形成100-500bp的标记DNA片段。?随机引物标记法适合于标记较短的DNA片段（100bp-500bp），因为它所形成的标记DNA片段仍保持原长。
?另外，标记方法还有PCR标记法、末端标记法等等。
四、不同DNA片段作为探针的发展
1、重复DNA序列作为探针
2、单拷贝和低拷贝的DNA序列作探针
3、利用基因组DNA作为探针
重复DNA序列，多拷贝基因家族作为探针与染色体原位杂交，容易产生高的分辨率，因为这些DNA 是多拷贝序列在染色体可达几个Mb。
单拷贝和低拷贝的DNA序列作探针：含有某个基因的DNA克隆、RFLP或RAPD标记等等。
上述标记的特点：
(1) 需要用多层抗体结合来放大杂交信号；
(2) 杂交信号很弱时，难以与背景信号的区分；
(3) 能够显示杂交信号的细胞比例很低。
目前发展出以单拷贝DNA序列筛选BAC库或YAC库，取阳性反应的克隆作为原位杂交的探针，已可将2Kb左右的探针定位于染色体上。
用基因组DNA作为探针
利用各基因组DNA同源性程度的差异，在原位杂交中只标记某一基因组或某个物种的基因组DNA，同时混合适量的另一物种的未标记DNA，在杂交中，标记的基因组DNA首先与和它完全同源的DNA杂交。
原位杂交技术的应用：一、重复序列或多基因家族的定位：45SrDNA、5SrDNA、端粒序列、着丝点
序列等等。多位于染色体的着丝粒和异染色质区域，重复数百次至数千次。特点：信号强。应用：(a)标记染色体识别(b)染色体数目异常检(c)间期细胞遗传学研究和临床诊断
二、单拷贝DNA序列的定位：种类：YAC，BAC，Cosmid，Plasmid，cDNA片段。应用：（1）定位DNA片段及嵌合体克隆验证；（2）确定染色体微小缺失与重复；（3）染色体断裂点分析（4）间期细胞染色体数目异（5）构建物理图谱
三、基因组DNA原位杂交（GISH）的应用：推测异源多倍体中染色体组的组成与起源，鉴定基因
组间易位的片段与易位点，附加系材料中外源染色体的鉴定，识别杂种细胞中亲本染色体
四、染色体数目与结构异常的检测
FISH技术的发展
染色体“原位抑制”杂交（chromosome in situ suppression, CISS)：克服散在的重复序列造成的杂交背景，提高信号的特异性，在探针中加入过量的未标记的竞争性DNA(competitor DNA)，如human Cot-1 DNA，进行杂交前的预复性。探针中的重复序列与加入的竞争物中的大量重复序列优先复性，而特异性的单拷贝序列因竞争物中同源序列拷贝数少，绝大部分仍保持单链状态。
多色FISH（muti-color FISH)
两种以上不同的非同位素标记，不同的荧光检测系统，通过不同的滤光片组合或极少数几种非同位素标记探针后，按照不同的比例混合，可以显示多种颜色。
采取结合或比率标记的方法进行标记探针。
在一套特殊的滤光片和计算机软件系统辅助下，可制作24条染色体的彩色核型。
应用：(a)染色体数目和结构异常及断裂点分析——多色FISH或M-FISH
(b)标记染色体识别——多色FISH或M-FISH
(c)不同种属间基因组同源性比较——多色FISH
(d)多个DNA片段同时定位——多色FISH
比较基因组杂交(comparative in situ hybridization，CGH)
探针位整个基因组DNA，而不是一个点或一个区域，主要用于确定未知区域的DNA扩增或缺失。特别是回避了实体肿瘤染色体制备的难题，是其它FISH方法难以替代的。但操作难度较大。
应用：(a)肿瘤遗传学研究——发现新的癌基因和抑癌基因；
(b)相关种属间和同一种属内不同个体之间基因组差异；
(c)染色体不平衡片段识别和染色体重排研究。
染色质fiber FISH
染色质从细胞中释放出来后，做FISH。信号由中期或间期的点状，形成线状排列。可提高定位的分辨率。
应用：
(a)估计cosmid和YAC或BAC克隆重叠群的重叠程度，以及gap的有无和大小；
(b)确定DNA微小缺失与重复；
(c)染色质结构研究。
PRINS(引物原位杂交)技术：PRINS先由非标记的寡聚核苷酸引物或变性DNA片段与固定在细胞内的靶DNA互补序列复性，在DNA聚合酶的作用下，当引物延伸时，带有标记的脱氧核苷酸（FITC-11-dUTP）和dATP，dCTP，dGTP的延伸，新合成的DNA上就带有FITC，可用荧光显微镜检测，阳性结果呈黄绿色。
PNA-FISH技术：肽核酸((Peptide Nucleic Acid,PNA)(Nielsen et al., 1991)，其是DNA的一种类似物，与核酸最主要的区别DNA的糖-磷酸骨架被N-(2-氨基乙基)甘氨酸骨架所代替，也就是酰胺键（假肽键）取代了磷酸二酯键，在肽键骨架上连有相应碱基，其结构介于多肽和DNA之间。
? 由于PNA 上含有碱基，能够与DNA 和RNA 特异性地结合,可以制备PNA 探针，用来代替DNA
探针进行FISH 研究；
? 与DNA 探针相比, PNA 探针具有较高的Tm (melting temperature) ,通常能够保证杂交体系的稳
定性,且具有较高的特异性同时能在低盐浓度下进行杂交；
? 由于其非肽和非核酸的结构特点，PNA 不会被DNA 酶、RNA 酶、蛋白酶、肽酶所降解；
? 不易受pH 值，温度的影响。并且PNA 探针在进行原位杂交时可以结合到染色体内部结构中去，
而不象DNA 探针只结合在染色体的表面。
? “CO -FISH”技术 ：CO-FISH (Chromosome Orientation-FISH)技术是由Goodwin 和 Meyne 于
1993年建立的，用于判断染色体上特异DNA 序列的排列方向
? CO-FISH 可用于区别染色体端粒发生融合的种类以及检测姐妹染色单体末端端粒的交换
在以端粒DNA 作为探针进行FISH 或PRINS 分析时，在每条染色体末端由上染色单体的存在，应该有四个杂交信号。而利用CO-FISH 技术分析时，由于它针对是DNA 的一条特异链，所以只会有两个杂交信号，一个染色单体上一个杂交信号
(1)偏分离现象的发 杂交实验（理论预测）
G r / g R ×g r / g r
G r / g r
g R / g r
G R / g r
g r / g r 亲组合1:1绿株，无色糊粉层金黄色，有色糊粉层绿株，有色糊粉层金黄色，无色糊粉层重组合1:1