7染色体畸变

上次复习基因突变的分类显性/隐性，体细胞/性细胞，基因突变的原因自发突变复制差错碱基的化学变化诱发突变物理：紫外线电离辐射化学：碱基类似物碱基修饰剂DNA插入试剂基因突变的效应人类疾病细胞对基因突变的反应突变和SNP的区别和联系第七讲染色体畸变染色体畸变的研究材料和方法染色体畸变的种类和机制染色体变异及其生物学效应Fig7.10PolytenechromosomesofDrosophila.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyToddR.Laverly,HHMVBerkeleyDrosophilaGenomeProject.一,实验材料与实验方法HumanGeneticsSidelightAmniocentesisandproceduresforprenataldiagnosisofchromosomalandbiochemicalabnormalities.©2003JohnWileyandSonsPublishers胎儿产前诊断羊水细胞Fig7.1Preparationofcellsforcytologicalanalysis©2003JohnWileyandSonsPublishers正常人：血液培养染色体显带技术a.G带，Giemsa染色可显示出富含AT碱基对的DNA部分b.Q带，用quinacrinemustard染色，紫外灯下显色c.C带，显示出着丝粒异染色质d.R带，显示出富含GC碱基对的DNA部分。Fig7.13bKaryotypeofachildwithDownsyndrome,showingtrisomyforchromosome21(47,XX,+21).©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyofR.M.Fineman.人染色体，唐氏综合症Fig7.4bMetaphasehumanchromosomesstainedwithacridineorangetoshowRbanding.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:FromR.S.Verma,H.DosikandH.A.Lubs,Jr.,1977,“Demonstrationofcolor&sizepolymorphismsinhumanacrocentricchromosomesbyacidineorangereversebanding.”J.ofHeredity68:262-263,Fig.1.实验材料减数分裂期有丝分裂期实验方法组型分析带型分析荧光原位杂交染色体畸变的分类染色体结构的变异重复缺失倒位易位染色体数目的变异整倍体单倍体三倍体……非整倍体单体三体缺体….二,染色体结构的畸变染色体基因组结构大片段的改变。重复：染色体区段增加。缺失：染色体片段丢失。倒位：染色体位置颠倒。易位：非同源染色体片段位置互换。染色体畸变的生物学效应许多肿瘤中可检测出染色体畸变。缺失可能使控制细胞周期的基因丢失或失活;倒位和缺失可能会使那些肿瘤抑制基因断裂，使表达诱导肿瘤产生蛋白的基因融合或者使基因转移到新的位置，受到新的调控元件的调节。染色体结构变化的类型重复duplication缺失deletion倒位inversion易位translocation1,重复duplicationA,重复是指染色体的片段出现多个拷贝。重复往往可改变基因剂量，可能造成表型的显著改变。B,重复的细胞学和遗传学效应细胞学效应：减数分裂时，同源染色体配对出现弧状结构。弧状结构是重复的部分。遗传学效应：出现突变，严重时死亡。C,剂量效应和位置效应D,重复的产生，不对称交换，染色体断裂F,重复产生性状的机理基因剂量不平衡造成发育异常.2,缺失deletionA缺失是指染色体部分片段的丢失。缺失往往不会发生回复突变，从而使得未发生缺失的染色体上的隐性等位基因得以表现，也可能造成表达产物不平衡中间染色体缺失：ABCDEFABCDF端点染色体缺失：ABCDEFABCDE缺失纯合体：ABCDFABCDF缺失杂合体：ABCDEFABCDFB,染色体缺失的分类C,缺失的细胞学和遗传学效应细胞学效应：减数分裂时，同源染色体配对出现弧状结构。弧状结构是正常的染色体部分。遗传学效应：出现突变，严重时死亡。有时会出现拟显性现象。缺失的遗传学效应－拟显性现象玉米：紫色基因A对绿色基因a显性。绿色植株aaX紫色植株AA紫色AaUVAA花粉XaaF1绿色紫色花粉：正常___A缺失A基因___果蝇缺刻表型Notchphenotype是因为包括Notch基因在内的染色体片段发生缺失造成的上图为正常表型下图为突变型Fig7.16bKaryotypeofinfantwithcri-du-chatsyndrome,46,XY(5p-).©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyUniversityofUtahCytogeneticsLaboratory.Fig7.16aCri-du-chatsyndrome.©2003JohnWileyandSonsPublishersCredit:CourtesyIreneA.Uchida,DepartmentofPediatrics,McMasterUniversity3,倒位inversionA,倒位是指染色体一个片段发生颠倒。倒位可能造成基因被打碎或移位。倒位往往形成无效的配子，从而使计算出的重组频率偏低。人和黑猩猩的四号染色体因一个臂间倒位而不同倒位区之间的交换环内倒位区单交换Fig8.21Suppressionofrecombinationinaninversionheterozygote.©2003JohnWileyandSonsPublishersFig8.22Doublecrossingoverinaninversionheteroygote.©2003JohnWileyandSonsPublishersB,倒位的细胞学效应和遗传学效应细胞学效应：倒位杂合体在减数分裂同源染色体配对时，形成倒位环。遗传学效应：倒位区内重组，形成不可育配子。被称为“抑制重组。”C,平衡致死系紧密连锁或中间具有到位片段的相邻基因由于生殖细胞的同源染色体不能交换，所以可以非等位基因的双杂合子，保存非等位基因的纯合隐性致死基因，该品系被称为平衡致死系。Cy:翻翅，显性；纯合致死(Cy/Cy)S:，星状眼致死基因(S/S)翻翅果蝇与待保留致死基因果蝇杂交Cy+XCy++S+SCy+Cy++SCy++S+S死亡保存死亡Muller-5检测突变xBWaXx_______xBWayx________XxBWaxBWayxBWa_______BWa_____xBWaBWaMuller-5杂合体Muller-5?4,易位translocationA,易位是指染色体片段的转移，既可发生在非同源染色体间，亦可发生在同一条染色体的不同位置。易位往往造成基因移位或断裂，影响基因功能。B,染色体易位的分类人类二号染色体有一罗伯逊易位，在黑猩猩，大猩猩，猩猩中均无。G带表明，人类发生罗伯逊易位的两条近端着丝粒祖先染色体在其他三类灵长类动物中仍然存在.Fig7.22Structureandpairingbehaviorofareciprocaltranslocationbetweenchromosomes.©2003JohnWileyandSonsPublishersC,染色体易位的细胞学效应易位的细胞学效应和遗传学效应细胞学效应：易位杂合体在减数分裂同源染色体配对时，形成十字型结构。遗传学效应：形成不可育和可育配子，各占1/2。被称为“半不育。”三,染色体数目的改变整倍体染色体倍数(n)或套数(x)变化染色体基数（x,同一属)非整倍体染色体条数或对数变化染色体数目的改变A.整倍体（enpeoid）单倍体(haploid)二倍体（diploid）三倍体（triploid）四倍体（tetraploie）多倍体（ployploid)同源多倍体（autopolyploids）异源多倍体（allopolyploids）（1）单倍体1，定义2，单倍体高度不育（1/2)n3，单倍体获得花粉或子房培养，蒙导花粉法，球茎大麦技术4，单倍体的生长无性繁殖，假减数分裂5，单倍体的应用无籽果实（2）三倍体1，定义2，三倍体育性很低三价体，(½)n-13,三倍体的得到4n*2n4,三倍体的利用无籽果实，香蕉，西瓜美味海鲜，牡蛎，对虾无籽西瓜2n4n*2n3n注意事项要有选择标记，反交不行（3）同源四倍体1，定义2，同源四倍体育性不高3，同源四倍体的获得4，同源四倍体的基因分离5，同源四倍体的应用四倍体番茄烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞的比较2倍体和4倍体葡萄的比较（5）异源多倍体1，定义2，异源多倍体的获得种间杂交，然后染色体加倍体细胞融合，然后植株再生萝卜甘蓝土豆番茄3，自然界的异源多倍体小麦，蔬菜4，人工培养的异源多倍体小偃麦，小黑麦小麦染色体组成分析一粒小麦:（2n=14）二粒小麦:(2n=28）普通小麦：(2n=42)山羊草，斯氏麦草，滔氏麦草：（2n=14）5号染色体长臂上有一个ph基因，保证染色体两两配对。培养成单粒小麦一种野生二倍体小麦一种野生二倍体小麦AA(T.monococcum)×可能(T.searsii)AABBAB(×2)一种野生四倍体小麦(T.turgidum)AABB一种野生二倍体小麦经一万年栽培成二粒小麦DD×AABBABD(×2约8千年前)六倍体小麦(T.aestivum)AABBDD图22-33现在的六培体小麦可能的演化途径(引自GriffithsA.J.F.etal《AnIntroductiontoGeneticAnalysis》5thEd.1993,Fig.9.12.)李振声院士小偃麦李振声长期从事小麦与偃麦草远缘杂交与染色体工程育种研究，育成小偃麦八倍体、异附加系、异代换系、易位系和小偃4、5、6号等系列小麦良种。从1956年开始,李振声用20年时间,攻克了远缘杂交不亲和、杂种不育、杂种后代疯狂分离三大困难,成功地将偃麦草的染色体组、染色体、染色体片段导入小麦,育成了高产、抗病、优质的小偃系列小麦新品种。利用偃麦草蓝色胚乳基因作为遗传标记性状，首次创制了蓝色单体小麦系统、自花结实缺体小麦系统，建立了选育小麦异代换系的新方法--缺体回交育种法，为小麦染色体工程育种奠定了基础。伞花山羊(A.umbellulata)二粒小麦(T.dicoccoides)CC×AABB不育杂种ABC染色体加倍普通小麦(T.aestivum)异源多倍体AABBDD×AABBCC杂种普通小麦AABBCD回交AABBDD×配子配子某些配子：ABD+几条C染色体ABD选择：AABBDD+抗性染色体诱变小麦AABBDD×经照射后的花粉选育成抗性AABBDD染色体上含抗性基图22-37E.R.Sears培育具有抗锈病小麦的技术路线鲍文奎院士八倍体小黑麦AABBDDRR花椰菜(2n=18)(B.oleracea)n=9n=9阿比西尼亚芥菜(2n=34)芜菁(2n=38)(B.carinata)(B.napus)n=8n=10黑芥菜(2n=16)n=8卷叶甘蓝(2n=36)n=10中国甘蓝(2n=20)(B.nigra)(B.juncea)B.campestris图22-32芸苔属植物中由三个亲本种相互杂交，经染色体加倍形成了不同的四倍体新种(仿GriffithsA.J.F.etal《AnIntroductiontoGeneticAnalysis》5thEd.1993,Fig.9.1.)平衡同源性，亲和性，染色体不排斥异源性，区别，染色体两两配对自然界，异源多倍体比同源多