第九章 染色体畸变

第九章染色体畸变
第一节染色体结构的变异
一、染色体结构变异的机理
二、染色体结构变异的类型
三、染色体结构变异的应用
1927年穆勒(H.J.Muller)用X射线处理果蝇精子，发现：电离辐射 染色体结构变异。

自然辐射、温度、营养、生理环境等因素的异常变化，都可能使染色体发生断裂。

人为地用某些物理因素（如UV、x－ray、γ-ray、中子等）或化学试剂处理生物体、细胞，染色体断裂的频率还会大大提高。

结构变异的形成：断裂－愈合假说
自发或诱发情况下，染色体可能断裂，形成粘性末端（cohesive end），具有与另一个断裂末端愈合的能力，而不能稳定存在。

A．不愈合：保持断头，无着丝粒的染色体片段丢失，产生结构变异；
B．重建：断裂末端自身愈合，恢复原状；
C．非重建性愈合：错接，产生结构变异。

（一）缺失
（二）重复
（三）倒位
（四）易位
1、缺失的类型：
（1）顶端缺失（末端缺失）：丢失染色体某臂的外端。

（2）中间缺失：丢失染色体某臂内部的一段。

（3）整臂缺失：染色体也可能丢失整个一个臂,变成顶端着丝粒染色体和一个无着丝粒的染色体断片。

2、缺失的鉴定
一般采用缺失杂合体在减数分裂时染色体配对的图象来区别。

（1）中间缺失
（2）顶端缺失
（3）断片
（1）中间缺失：
缺失环：如果是中间缺失，且缺失区段较长，那么，缺失杂合体的一对染色体在粗线期可以联会，但正常染色体上多余的区段常呈环状突起。

中间缺失染色体没有断头外露，比较稳定，因而常见的缺失染色体多是中间缺失的。

（3）断片：
在最初发生缺失的细胞内，可见到遗弃在细胞质里无着丝粒的
断片。

但随着细胞多次分裂，断片即消失。

3、缺失的遗传学效应
（1）出现异常或致死：丢失了基因，代谢过程可能部分地中断，使个体生活力降低、表型变化或不能成活。

发生缺失的配子常败育，特别是花粉，几乎不能存活，胚囊忍受缺失的能力略高于花粉，因此缺失多数是
通过雌配子传递的，很难形成缺失纯合体。

缺失小片段染色体有时虽不致死，但也会产生严重的异常，例如：
①人类的猫叫综合症，46 XX(XY)，5p-；
②慢粒白血病，46 XX(XY)，22q-。

缺失杂合体的拟显性现象
1、重复的类型
（1）顺接重复：重复的区段是按原来在染色体上时的正常顺序重复。

a b c d e f → a b c d c d e f
（2）反接重复：重复的区段和原来在染色体上的顺序相反。

a b c d e f → a b c d d c e f
（3）可以同臂重复或异臂重复：
（1）重复较少且于两端，可能不会有环或瘤出现，不易鉴定。

3、重复的遗传学效应
不等交换与果蝇16A区段重复
（三）倒位：
染色体上某一区段连同它带有的基因顺序颠倒
180度重接，形成新的基因排列顺序的过程。

倒位的符号为inv，inv(5)表示第5号染色体发
生倒位。

有倒位纯合体和倒位杂合体。

1、倒位的类型
（1）臂内倒位：倒位发生在一条染色体臂上，不涉及着丝粒。

（2）臂间倒位：倒位涉及包括着丝粒在内的两条染色体臂。

2、倒位的细胞学鉴定
（1）根据染色体联会情况
◆倒位纯合体：减数分裂前期Ⅰ完全可以进行正常配对和交换。

减数分裂过程和产物都是正常的。

◆倒位杂合体：根据倒位区段的大小，减数分裂时倒位杂合体以不同
的方式进行联合。

①若倒位区段极长：
倒位区段联会，两端非倒位区段则只能保持分离状态；
②若倒位区段较短：
两侧非倒位区段正常配对，倒位区段短，不配对，形成疏松区；
③若倒位区段适中：
倒位段与非倒位段均进行联会，形成倒位圈。

电镜下观察到的倒位圈
（2）桥和断片:
臂内倒位杂合体在减数分裂联会时，如果倒位圈内非姐妹染色单体间发生了奇数次交换，在后期Ⅰ就会
出现桥和断片。

玉米In5a(S.0-L.67) 短臂0.0到长臂0.67之间的臂间倒位
bt1→pr 24%→0.4%
bt1→bm1 1%→0
bt1→a2 8%→4.5%
果蝇第3染色体由es 经ro至ca的一段倒位
sr与es之间的细胞
学距离增大了，而
遗传距离反而变小
了。

（2）倒位可以形成新种，促进生物进化：
倒位改变了基因的序列和相邻基因的位置，其交换值（遗传距离）一般也随之改变，因而可产生多种表型效应。

百合（n=12）：两个种（头巾百合、竹叶百合）间的分化是由M1、M2、S1、S2、S3、S4等6个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）。

（四）易位：
易位指非同源染色体之间发生节段转移的现象。

易位是染色体间的结构变异。

是自然界存在的最广泛的一种结构变异。

易位以符号t表示，如46，XY，t（2；5）（q21q31）表示易位发生在2号和5号染色体的长臂之间。

号数小的染色体命名时写在前边。

有易位纯合体和易位杂合体。

1、易位的类型
（1）相互易位（平衡易位）：
是指非同源染色体之间发生节段互换。

可以是对称型（等长）的，也可以是
非对称型（不等长）。

（3）罗伯逊易位(罗氏易位、着丝粒融合、整臂融合）：
由两个非同源的端着丝粒染色体的着丝粒区断裂，长臂相互重接成一条
长的中央着丝粒染色体；短臂相互连接形成小染色体，最后丢失。

易位与交换的异同
相同点：都是交换染色体片段。

2、易位的鉴定
1、易位纯合体：
有丝分裂、减数分裂均正常。

2、易位杂合体
（1）有丝分裂均正常；
（2）单向易位杂合体的细胞学表现较为简单，在减数分裂时两对同源染
色体常联会成“T”字形。

（3）相互易位杂合体在减数分裂前期Ⅰ粗线期，由于同源染色体配对，
呈现特征性的十字型图象；终变期随着交叉的端化，十字形图像逐
渐开放，呈现圆圈或“8”字形；在中期I由于两对非同源染色体在赤
道面两侧的排列方式不同，有相邻式和交替式之分。

如玉米：
在正常的第9染色体上：
Yg2-yg2与Sh-sh重组率为23%，
Sh-sh与Wx-wx的重组率为30%；
[T5-9a]易位杂合体表示第5染色体长臂的外侧一小段染色体和第9色体短臂包括Wx在内的一大段染色体的易位。

易位后Yg2-yg2与Sh-sh重组率从23% 11％；Sh-sh与Wx-wx的重组率从30% 5％。

且基因距易位点（T）越近，重组率下降越多。

Yg2-yg2与Sh-sh之间下降了12%，而Sh-sh与Wx-wx之间却下降了25%。

（2）改变连锁关系：
例如在一条染色体上本来有两个基因是连锁的，当其中一个基因易位到另一条非同源染色体上后，它们就不再连锁，而显示出自由组合了。

反之，原来非连锁的基因也可能表现出连锁的遗传现象。

植物在进化过程中不断发生易位可以形成许多变种。

直果曼陀罗（n=12）许多变系就是不同染色体的易位纯合体。

（3）易位导致染色体数目变异：
染色体数目由多到少,在物种分化上占有重要地位。

如人类的第2染色体的两条臂在黑猩猩、大猩猩、小猩猩中是分开成两条端着丝粒染色体的（黑猩猩中是第12和第13条，在大猩猩和小猩猩中是第11和12条），由于罗氏易位产生了人的第2染色体。

（5）花斑型位置效应：是位置效应的一种。

位于常染色质区的基因经过染色体重排转移到异染色质附近区域时，表现出不稳定的表型效应（在有些细胞中能够正常表达，在另一些细胞中不能表达）。

又名斑驳型位置效应。

例如，果蝇的白眼基因(w)位于X染色体末端的常染色质区。

如果带有它的等位基因即野生型红眼基因(W+)的X染色体末端被易位到另一染色体的异染色质区，而白眼基因(w)不变，则雌性易位杂合体果蝇(W+/w)的复眼呈现红白嵌合的花斑。

如果被易位的基因是w而不是W+,则雌性果蝇(W+/w)的复眼还是正常的红色。

（一）进行基因定位
（二）改良生物性状
（三）用易位控制虫害
（四）保存致死基因
（五）ClB测定法测定隐性基因的突变频率
（六）利用易位鉴别家蚕性别
[XClB/XClB]纯合体雌蝇和[XClB/Y]雄蝇，都受隐性致死基因的作用而死亡。

只有[XClB/X+]杂合体雌蝇才能存活，∴ l 隐性致死基因只有在这种杂合体雌蝇中才能得以保存和传递。