10 染色体畸变的遗传分析

Chpter10染色体畸变的遗传分析Geneticsanalysisonthechromosomeaberrations陈宗礼教授主编/讲Chpter10染色体畸变的遗传分析Geneticsanalysisonthechromosomeaberrations§1.染色体结构变异§2.染色体数目的改变§3.染色体变异在进化中的意义学习要点：概念：重复；缺失；倒位；易位；假显性；假连锁；交换抑制因子；Schultz-Redfield效应；平衡致死系；染色体组；单倍体；二倍体；多倍体；单体；缺体；三体；四体；双三体。重复、缺失、倒位、易位的类型及其细胞学和遗传学效应*；单倍体、二倍体、多倍体、非整倍体及其在育种上的应用；染色体畸变与人类疾病的关系；染色体变异在进化中的作用。第一节染色体结构变异第一节染色体结构变异果蝇唾腺染色体的特性(略)唾腺染色体(Polytenechromosome)：存在于双翅目昆虫幼虫消化道细胞的有丝分裂间期核内一种巨大的染色体。唾腺染色体的特征：(1)巨大性、伸展性:210~215染色质线平行排列；比中期染色体长100-200倍。(2)体联会(Somaticsynapsis)：二倍体染色体数目为单元数。(3)具横纹结构:区(102，X-2L-2R-3L-3R-4——段(6,A-F)——横纹，基因定位:eg.小眼不齐基因3C7；(4)出现泡状(puff)结构:核蛋白解离，环散开，DNA活跃转录区，eg.摇蚊幼虫分泌丝状蛋白。出现泡状(puff)结构:核蛋白解离，环散开，DNA活跃转录区。具横纹结构:区(102，X-2L-2R-3L-3R-4—段(6,A-F)第一节染色体结构变异一、缺失(deletion或deficiency)二、重复(duplication)三、倒位(inversion)四、易位(translocation)断裂愈合和交换学说(breakage-reunionhypothesis)重建(restitution)结构杂合体(structralheterozygote)结构纯合体(structralhomozygote)。染色体结构变异能导致4种遗传效应：1、染色体重排(chromosomalrearrangements)2、核型的改变3、形成新的连锁群4、减少或增加染色体上的遗传物质第一节染色体结构变异一、缺失（deficiency）1.缺失的概念：缺失是指一个正常染色体上某一区段及载荷的基因丢失了。2.缺失的类别：(1)中间缺失:缺失区段如果发生在染色体的两臂内部，称为中间缺失（interstitialdeficiency）；(2)末端缺失:如果发生在末端，称为末端缺失（terminaldeficiency）。（一）缺失的概念和类别一、缺失（deficiency）返回1.染色体损伤后产生断裂(breakage)(末端缺失)或非重建性愈合(nonrestitutionunion)(中间缺失)会直接产生缺失或形成环状染色体，经断裂融合桥而产生缺失和重复；（二）产生缺失的原因：一、缺失（deficiency）一、缺失（deficiency）（二）产生缺失的原因：2.染色体纽结；3.不等交换:(unequalcrossingover)4.转座因子可以引起染色体的缺失和倒位。一、缺失（deficiency）一对同源染色体中，如一条染色体发生缺失，而另一条正常。这就形成缺失染色体，在减数分裂中相互配对时，由于两者不能相应地配对，因而在细胞学上可观察倒正常染色体上出现一个拱形的结构（中间缺失）或多出一段(末端缺失)。(1)缺失环；(2)B染色体；(3)染色体环。（三）缺失的细胞学效应一、缺失（deficiency）1.致死或出现异常大片段缺失致死；果蝇、玉米等小片段缺失的纯合体可存活。（四）缺失的遗传学效应一、缺失（deficiency）2.拟显性(pseudo-dominante):一对等位基因中的显性基因缺失，使对应的同源染色体上的隐性基因得以表现的遗传现象。eg.缺刻翅遗传(Notched)。缺刻：缺失引起；而且缺刻刚好发生在X-chr的白眼/红眼基因所在区域。实验三种现象：①F1缺刻雌蝇全白眼—假显性；②F1雄蝇中无缺刻性状—致死；③F1雌雄比例2:1.——缺失。（四）缺失的遗传学效应♀X+XN×XwY♂红眼白眼+Nw红眼白眼缺刻翅正常翅X+XwXwXNX+YXNY+wN+N红眼白眼红眼死亡正常翅缺刻翅正常翅♀♀♂♂图缺失引起白眼基因的拟显性表达一、缺失（deficiency）（四）缺失的遗传学效应实验三种现象：①F1缺刻雌蝇全白眼—假显性；②F1雄蝇中无缺刻性状—致死；③F1雌雄比例2:1.—缺失3.缺失遗传病：(1)猫叫综合征（cri-du-chatsyndrome,或catcrysyndrome）是Lejeune等在1963年首先报导了三例，患儿的哭声似猫叫，故得名。它是由于5号染色体短臂缺失(5P-)所致,因而又称5P-综合征，发病率约为1/5万，女性多于男性，并有生长和智能发育不全。(2)慢性骨髓性白血病(chronicmyelocyticleukemia,CML)：Ph(philadelphia,费城)染色体22q-(40%),t(9;22)(q34,q11)一、缺失（deficiency）（四）缺失的遗传学效应(4)缺失的应用：缺失的假显性原理可用于基因定位。eg.fa基因(小眼不齐)定位在3C7位置—p298e图12-22。方法:X染色体隐性突变体×各缺失类型假显性一、缺失（deficiency）（四）缺失的遗传学效应↓二、重复（duplication）1.重复的概念:重复是指一个正常的染色体增加了与本身相同的某区段。2.重复的类别:(1)重复的区段如按原有顺序相接的，称为顺接重复(tandemduplication)(较常见)；(2)如按颠倒顺序相接的，称为反接重复(reverseduplication)。一对同源染色体如彼此发生非对应的交换，就可能使一条染色体上发生重复，另一条上则发生缺失。（一）重复的概念和类别12345612343456顺接重复12344356反接重复13423456异臂重复1234ab56移位重复图重复的类型（串联重复）(倒位串联重复)二、重复（duplication）2.重复的类别:（一）重复的概念和类别1.断裂-融合桥的形成;2.染色体纽结;3.不等交换;4.非同源性重组;5.易位的产物;6.转座效应。1234123412334124(二)重复的产生二、重复（duplication）二、重复（duplication）（三）重复的细胞学效应:与正常染色体联会，会出现突环。二、重复（duplication）1.对生物发育和性细胞生活力也有影响但比缺失缓和。(因为扰乱了基因的固有平衡体系)2.常引起基因的剂量效应(dosageeffect)和位置效应(positioneffect)。如果蝇的棒眼遗传：黑腹果蝇的棒眼(Bar,B)—不完全显性性状：正常眼(790小眼)：野生型—1×(16A1-16A6)棒眼(68小眼)：B基因控制—2×(16A1-16A6)超棒眼(45小眼)：BB—3×(16A1-16A6)←不对称重组。另外，重复的作用还受到重复区段在染色体上的位置的影响68-45。(P286-fig12-10)（四）重复的遗传效应二、重复（duplication）例果蝇棒眼遗传野生型果蝇的每个复眼大约由790个左右的红色小眼所组成（四）重复的遗传效应二、重复（duplication）（四）重复的遗传效应若果蝇第l染色体(X染色体)的16区A段因不等交换重复了，则红色小眼数量显著减少二、重复（duplication）790358684525位置效应剂量效应（四）重复的遗传效应二、重复（duplication）3.重复遗传病：血红蛋白基因的融合突变。珠蛋白基因簇：5’----2-1-3’(16-chr)珠蛋白基因簇：5’--G-A----3’5’--G-A----3’(11-chr)5’--G-A----3’(11-chr)和错位交换：A.缺失染色体——Lepore血红蛋白B.重复染色体——反Lepore血红蛋白（四）重复的遗传效应二、重复（duplication）P287e（四）重复的遗传效应3.重复遗传病：血红蛋白基因的融合突变三、倒位（inversion）1.概念：倒位是指一个染色体上某区段的正常排列顺序发生了1800的颠倒。2.倒位的类型(1)臂内倒位(pracentricinversion)：一个臂内不含着丝点的颠倒，称为臂内倒位。(2)臂间倒位(pericentricinversion)：两个臂间含有着丝点的颠倒称为臂间倒位。（一）倒位的概念和类型三、倒位（inversion）（一）倒位的概念和类型三、倒位（inversion）(2)转座因子可引起染色体倒位;(3)自发倒位:沙门氏细菌的相转变;Mu噬菌体的G片段的倒位.(二)倒位的产生(1)染色体纽结、断裂和重接;三、倒位（inversion）1.倒位片段小，倒位部分不配对，其余配对；2.倒位片段大，倒位部分反向与正常配对，其余不配对；3.倒位片段适中：配对形成倒位环。（二）倒位的细胞学效应：三、倒位（inversion）1.倒位纯合体，动物多数致死、植物很少，果蝇中有大量倒位。eg.果蝇卷翅性状(Cy,curly):In(2L)22D1-2;33F5-34A1或In(2R)42A2-3;58A4-B1。2.引起基因重排。3.产生倒位环，抑制倒位区内的重组，形成假连锁。(三)倒位遗传学效应三、倒位（inversion）(1)交换抑制因子(crossoverrepressor)：*倒位环内非姊妹染色单体之间单交换，由交换后的染色体参与形成的配子不育[具有缺失和重复]，使交换的结果无法在子代中检测出来，好象倒位抑制了交换的发生，故称为“交换抑制因子”。*交换抑制因子是一种遗传学现象，不是一种蛋白，也不是一种有机小分子。(三)倒位遗传学效应三、倒位（inversion）配子致死返回三、倒位（inversion）三、倒位（inversion）三、倒位（inversion）(2)平衡致死系(Balancedlethalsystem)：利用倒位杂合体的交换抑制因子效应，以永久的杂合状态，同时保存两个隐性致死基因的品系。*平衡致死系特点：两个基因，任何一个出现纯合，都是致死的，只有两个基因都为杂合状态的个体才能够保留下来。(三)倒位遗传学效应三、倒位（inversion）4.Schultz-Refield效应：果蝇中一对染色体杂合倒位，可以增加同一染色体组中非倒位片段的交换频率。使群体保持最适的交换频率。(三)倒位遗传学效应三、倒位（inversion）1.保存带有致死基因的品系——平衡致死(四)倒位的应用品系（balancedlethalsystem）蛎壳翅（beaded,Bd）返回三、倒位（inversion）2.ClB技术(四)倒位的应用四.易位（translocation）1.易位是指染色体间某区段的转移。如果一条染色体的一段移接在非同源的另一条染色体上，称作单向易位(simpletranslocation)。如两条非同源染色体的某区段相互移接，称为相互易位(reciprocaltranslocation)。（一）易位的概念四.易位（translocation）1.相互易位(reciprocaltranslocation)对称型非对称型2.单向易位(simpletranslocation)(转座)3.同一染色体内易位(转座)4.整臂易位：非同源染色体之间整个臂的转移或交换5.罗伯逊易位(Robertsoniantranslocation)着丝粒融合或整臂融合(whole-armfusion).6.移位（shifttranslocation）(二)易位的类型四.