8第8章染色体变异

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1、第第8章章 染色体变异染色体变异 8.1 染色体的结构变异染色体的结构变异 8.2 整倍体变异整倍体变异 8.3 非整倍体变异非整倍体变异 染色体变异（染色体变异（chromosomal variation） 染色体畸变（染色体畸变（chromosome aberration） 染色体突变（染色体突变（chromosome mutation）: 染色体受一些理化因子和未知的内外环境因子染色体受一些理化因子和未知的内外环境因子的影响而发生形态、结构和数目等方面的改变的影响而发生形态、结构和数目等方面的改变。n染色体的结构变异（染色体的结构变异（variation in chromosome st

2、ructure）: 染色体的某些区段发生改变，从而改变了基因的数目、位染色体的某些区段发生改变，从而改变了基因的数目、位置和顺序的染色体变异类型。置和顺序的染色体变异类型。n染色体的数目变异（染色体的数目变异（variation in chromosome number）: 染色体的数目发生不正常改变的染色体变异类型。包含整染色体的数目发生不正常改变的染色体变异类型。包含整套染色体的增减和单条或多条染色体的增减。套染色体的增减和单条或多条染色体的增减。8.1 染色体的结构变异染色体的结构变异(1) 染色体断裂染色体断裂愈合学说愈合学说（breakage-reunion hypothesis）

3、重建（重建（restitution）：）：在原来的位置按原来的方向通过修复而重聚。在原来的位置按原来的方向通过修复而重聚。 非重建性愈合：非重建性愈合：断裂的染色体同其它染色体或其它染色体断裂端断裂的染色体同其它染色体或其它染色体断裂端接合，并经重建改变原来的结构。接合，并经重建改变原来的结构。不愈合：不愈合：不含着丝粒的游离染色体片段丢失，留下游离的染色体不含着丝粒的游离染色体片段丢失，留下游离的染色体断裂端（含着丝粒）。断裂端（含着丝粒）。后两种均可能会导致染色体结构发生变异。后两种均可能会导致染色体结构发生变异。 染色体断裂后游离的染色体片段有几种可能归宿：染色体断裂后游离的染色体片段有

4、几种可能归宿：(2) 染色体结构变异类型：染色体结构变异类型： 缺失（缺失（deletion或或deficiency） 重复（重复（duplication） 倒位（倒位（inversion） 易位（易位（translocation） 结构杂合体（结构杂合体（structral heterozygote） 结构纯合体（结构纯合体（structral homozygote）染色体重排（染色体重排（chromosomal rearrangements）：染色体上染色体上遗传信息的排列顺序和邻接关系会发生改变；遗传信息的排列顺序和邻接关系会发生改变；核型的改变：核型的改变：结构纯合体改变核型；结构纯合

5、体改变核型；形成新的连锁群：形成新的连锁群：染色体易位会产生新的连锁关系，改变染色体易位会产生新的连锁关系，改变了原来的连锁群；了原来的连锁群；减少或增加染色体上的遗传物质：减少或增加染色体上的遗传物质：染色体的缺失和重复会染色体的缺失和重复会使染色体上遗传物质减少或增加，有的也影响到整个基因使染色体上遗传物质减少或增加，有的也影响到整个基因组的组的DNA含量。含量。(3) 染色体结构变异遗传效应：染色体结构变异遗传效应：1. 缺失缺失 缺失是指染色体出现断裂并丢失部分染色体片段的一缺失是指染色体出现断裂并丢失部分染色体片段的一种染色体结构变异类型。种染色体结构变异类型。 缺失的表示方法是，缺

6、失的表示方法是，p- 表示短臂缺失，表示短臂缺失，q- 表示长臂缺表示长臂缺失。失。(1) 缺失的类型缺失的类型u顶端（或末端）缺失顶端（或末端）缺失: 形成无着丝点断片形成无着丝点断片 或双着丝点染色体，难或双着丝点染色体，难定型（不稳定）定型（不稳定）。u中间缺失中间缺失: 无断头外露，较稳定。无断头外露，较稳定。u也可能缺失一个整臂，成为也可能缺失一个整臂，成为端着丝粒染色体端着丝粒染色体。u缺失杂合体（缺失杂合体（deficiency heterozygote）：）：某个体的体细胞内同时某个体的体细胞内同时含有正常染色体及其缺失染色体，称之。含有正常染色体及其缺失染色体，称之。 u缺失

7、纯合体（缺失纯合体（deficiency homozygote） ：某个体的体细胞内缺失某个体的体细胞内缺失染色体是成对的，称之。染色体是成对的，称之。 (2) 缺失的产生缺失的产生l染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或非重建性愈合（中间染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或非重建性愈合（中间缺失）会直接产生缺失或形成环状染色体。缺失）会直接产生缺失或形成环状染色体。l染色体扭结染色体扭结, 断裂和非重建愈合形成中间缺失。断裂和非重建愈合形成中间缺失。l一对同源染色体之间发生不等交换产生缺失和重复。一对同源染色体之间发生不等交换产生缺失和重复。l转座因子引起染色体的缺失和倒位。转座因子引起染色体的缺

8、失和倒位。(3) 缺失的鉴定缺失的鉴定u顶端缺失杂合体：顶端缺失杂合体：最初发最初发生缺失的细胞进行分裂时，生缺失的细胞进行分裂时，一般都可以见到遗弃在细一般都可以见到遗弃在细胞质里无着丝粒的断片。胞质里无着丝粒的断片。 u中间缺失染色体：中间缺失染色体：缺失环。缺失环。 观察分析同源染色体联会时的细胞学特征观察分析同源染色体联会时的细胞学特征 abcdef丢失abcefd正常染色体正常染色体abcdabcf顶顶端端缺缺失失染染色色体体中中间间缺缺失失染染色色体体abcdbcdabcdaabcdefabcfbcfabcfaabcedfababcffdec丢失顶端缺失杂合体顶端缺失杂合体 及其联

9、会及其联会 中间缺失纯合体中间缺失纯合体及其联会及其联会顶端缺失纯合体顶端缺失纯合体及其联会及其联会中间缺失杂合体中间缺失杂合体及其联会及其联会abcdef(4) 缺失的效应缺失的效应l致死或表型致死或表型异常异常l假显性或拟显性假显性或拟显性 （pseudo dominant） 图示图示 玉米株色遗传的假显性现象玉米株色遗传的假显性现象2. 重复重复 重复是指染色体本身的某一片段再一次在该染色体重复是指染色体本身的某一片段再一次在该染色体上出现的染色体结构变异类型，即染色体多了自己的某上出现的染色体结构变异类型，即染色体多了自己的某一区段。一区段。 u顺向（或顺接）重复（顺向（或顺接）重复（

10、tandem duplication） ： 重复片段重复片段的基因排列直线顺序仍按原线性方向排列。的基因排列直线顺序仍按原线性方向排列。 Ab. cdef ab.cdcdefu反向（或反接）重复（反向（或反接）重复（reverse duplication）：）：重复片段的重复片段的基因直线顺序与原排列的线性方向相反。基因直线顺序与原排列的线性方向相反。 Ab. cdefab.cdeedf (1) 重复的类型重复的类型(2) 重复的产生重复的产生l同源染色体的横向分裂同源染色体的横向分裂 整条臂均重复的等臂染色体整条臂均重复的等臂染色体l断裂断裂-融合桥的形成融合桥的形成 l不等交换（伴随缺失）

11、不等交换（伴随缺失） l染色体纽结（伴随缺失）染色体纽结（伴随缺失）l非同源性重组：非同源性重组：噬菌体的特异性转导和转座都可以将一个噬菌体的特异性转导和转座都可以将一个 DNA 片段导入受体基因组的靶位点中，从而产生重复。植片段导入受体基因组的靶位点中，从而产生重复。植物的转座因子物的转座因子 Ac-Ds 系统转座时，系统转座时，Ds 插入到新的位点，使插入到新的位点，使得染色体增加了一个得染色体增加了一个DNA片段。片段。l易位的产物：易位的产物：易位的结果使某一条染色体增加了一个片段，易位的结果使某一条染色体增加了一个片段，由于染色体上有些片段在整个染色体组中并不是唯一的，由于染色体上有

12、些片段在整个染色体组中并不是唯一的，从而可能导致易位片段的重复。从而可能导致易位片段的重复。(3) 重复的鉴定重复的鉴定 重复杂合体的重复节段较长，就会出现拱型染色体联会重复杂合体的重复节段较长，就会出现拱型染色体联会状态，发生重复的那条状态，发生重复的那条同源染色体为拱型同源染色体为拱型; 或重复区段就会或重复区段就会被排挤出来，成为二价体的一个突出的环形或拱形结构，称被排挤出来，成为二价体的一个突出的环形或拱形结构，称为为重复环（重复环（duplication loop）。）。 重复杂合体的重复片段小，联会时重复染色体区段重复杂合体的重复片段小，联会时重复染色体区段可能收缩一点，正常染色体

13、在相对的区段可能伸张一点，可能收缩一点，正常染色体在相对的区段可能伸张一点，于是二价体就于是二价体就不会有重复环突出不会有重复环突出，镜检时就很难察觉是，镜检时就很难察觉是否发生过重复了。否发生过重复了。(4) 重复的效应重复的效应l剂量效应剂量效应（dosage effectdosage effect）之一之一 扰乱基因的固有平衡体系，扰乱基因的固有平衡体系，如果蝇的眼色遗传：如果蝇的眼色遗传： 红色红色(V+)是朱红色是朱红色(V)的显性，但的显性，但V+ V 红色红色，V+ VV朱红色朱红色。说明说明2个隐性基因的作用大于个隐性基因的作用大于1个显性等位基因个显性等位基因，改变了原来一个

14、显性，改变了原来一个显性基因与一个隐性基因的关系。基因与一个隐性基因的关系。l剂量效应剂量效应（dosage effect）之二之二 野生型果蝇，每个复眼野生型果蝇，每个复眼780个左右红色小眼组成。个左右红色小眼组成。 变异型之一变异型之一：红眼红眼358（重复杂合体，（重复杂合体，3个个A区）区）变异型之二变异型之二：红眼红眼68（重复纯合体，（重复纯合体，4个个A区）区）l位置效应位置效应（ position effect ） ：一个基因一个基因随着染色体变异而随着染色体变异而改变它和相邻基因改变它和相邻基因的位置关系，进而的位置关系，进而引起表型改变的现引起表型改变的现象。象。 B/B

15、：4个16区A段 ，红眼红眼68 Bb/b： 4个16区A段 ，红眼红眼45 3. 倒位倒位 倒位是指一条染色体的中间出现两个断裂点，断裂倒位是指一条染色体的中间出现两个断裂点，断裂后中间的染色体片段经后中间的染色体片段经180颠倒重接，该片段的基因线颠倒重接，该片段的基因线性顺序同原顺序相反的一种染色体结构变异类型。性顺序同原顺序相反的一种染色体结构变异类型。 l臂内倒位（臂内倒位（paracentric inversion）: 倒位片段不包含倒位片段不包含着丝粒的倒位。着丝粒的倒位。 abcdef acbdef l臂间倒位（臂间倒位（pericentric inversion）: 包含有着

16、丝粒片包含有着丝粒片段的倒位。段的倒位。 abcdef abedcf (1) 倒位的类型倒位的类型 可以通过染色体扭结、断裂和重接产生；可以通过转座因可以通过染色体扭结、断裂和重接产生；可以通过转座因子的转座引起染色体倒位；也可以是自发产生。子的转座引起染色体倒位；也可以是自发产生。 (2) 倒位的产生倒位的产生(3) 倒位的鉴定倒位的鉴定 l倒位区段很长：倒位区段很长：则倒位染色体就可能反转过来，使其倒位区段则倒位染色体就可能反转过来，使其倒位区段与正常染色体的同源区段进行联会，于是二价体的倒位区段以与正常染色体的同源区段进行联会，于是二价体的倒位区段以外的部分就只得保持分离。外的部分就只得

17、保持分离。l倒位区段不长：倒位区段不长：倒位染色体与正常染色体所联会的二价体就会倒位染色体与正常染色体所联会的二价体就会在倒位区段内形成在倒位区段内形成“倒位环倒位环”。 abcdfgeabcdfge A B CA B CD E F GGFEDabcd f e gf dcbaABCD E F GE DCBAd f e gEDabcf dc b aC B ADEFGABCD e d aa b e dc f gG F E dc f gA B CA B CD E F Gg fcd e b aGFEdc fgABCD E F GabeDCBAd e b aabeDgfcGFEdc f gC B ADE

18、FGABC后期后期四分孢子后桥A BF Ga bc f gedEDCa b c dfegA B C DGF E*败育孢子#1 #2#3#4#1#2#3#4臂内倒位杂合体# #2和3染色单体交换区臂间倒位杂合体# # 2和3染色单体交换区*(4) 倒位的效应倒位的效应l改变连锁基因的重组频率改变连锁基因的重组频率u倒位纯合体同未发生倒位的正常生物体比较，倒位区段内的各个倒位纯合体同未发生倒位的正常生物体比较，倒位区段内的各个基因与倒位区段外的各个基因之间的基因与倒位区段外的各个基因之间的重组值（交换值）改变重组值（交换值）改变了。了。u倒位杂合体的大多数含交换染色单体的配子是不育的，它所产生倒位

19、杂合体的大多数含交换染色单体的配子是不育的，它所产生的交换配子数自然就显著地减少的交换配子数自然就显著地减少倒位杂合体的部分不育倒位杂合体的部分不育 。这。这也是也是倒位杂合体的连锁基因重组率显著下降倒位杂合体的连锁基因重组率显著下降的原因。的原因。 倒位杂合体非姐妹染色体在倒位圈内发生交换，产生倒位杂合体非姐妹染色体在倒位圈内发生交换，产生四种四种交换的交换的染色体单体染色体单体。大多数含交换染色单体的配子是不育的。大多数含交换染色单体的配子是不育的。 举例：举例：玉米第玉米第 5 染色体的染色体的 5a 倒位倒位(臂间臂间)是长臂是长臂 0.67 到短臂到短臂 0.0 之间之间的倒位的倒位

20、, bt1 和和 pr 在倒位区段内在倒位区段内, 短臂上短臂上 bm1 和和 a2 两个基因在倒位区段两个基因在倒位区段之外，之外，bt1 和和 pr 之间的正常重组率为之间的正常重组率为 24%，与，与 bm1 之间的正常值为之间的正常值为 1%，与，与 a2 之间为之间为 8% 。而而 5a 倒位杂合体的这三个重组率分别下降到倒位杂合体的这三个重组率分别下降到 0.4%、0% 和和 4.5% 。 对物种进化的影响对物种进化的影响 倒位是物种进化的一个因素，因为它不仅改变了倒位染色倒位是物种进化的一个因素，因为它不仅改变了倒位染色体上体上连锁基因的重组率连锁基因的重组率，也改变了基因与，也

21、改变了基因与基因之间固有的相关基因之间固有的相关关系关系，从而造成，从而造成遗传性状的变异遗传性状的变异。 种与种之间的差异常常是一次又一次的倒位造成。通过种种与种之间的差异常常是一次又一次的倒位造成。通过种间杂交，根据杂种减数分裂时的联会形象，可以分析亲本种的间杂交，根据杂种减数分裂时的联会形象，可以分析亲本种的进化历史。进化历史。 举例：举例： 头巾百合（头巾百合（Lilium martagon）和竹叶百合和竹叶百合（L.hansonil）2个种，个种，n=12，M1、M2染色体很大，染色体很大，S1、S2S10十个相当小，研究发现其分化就在于一种十个相当小，研究发现其分化就在于一种M1、

22、M2、S1、S2、S3和和S4等六个染色体，是由另一种相同染等六个染色体，是由另一种相同染色体发生臂内倒位所形成的。色体发生臂内倒位所形成的。 易位是指两个（或两个以上）非同源染色体之间发易位是指两个（或两个以上）非同源染色体之间发生的染色体片段转移的一种染色体结构变异类型。生的染色体片段转移的一种染色体结构变异类型。4. 易位易位l单向易位或简单易位（单向易位或简单易位（simple translocation） : 断裂的染色断裂的染色体片段单方向的从一条染色体转移到另一条非同源染色体上体片段单方向的从一条染色体转移到另一条非同源染色体上的一种易位现象。的一种易位现象。如如wx.ydez。

23、少见。少见。l相互易位（相互易位（reciprocal translocation）: 非同源染色体间断裂非同源染色体间断裂染色体片段的相互转移的易位类型。染色体片段的相互转移的易位类型。 Ab.cde和和wx.yzab.cz和和wx.yde就是相互易位染色体。就是相互易位染色体。多个非同源染色体的相互易多个非同源染色体的相互易位叫复合易位。位叫复合易位。l罗伯逊易位（罗伯逊易位（Robertsonian translocation）: 非同源染色体发非同源染色体发生着丝粒区域融合的一种易位类型。生着丝粒区域融合的一种易位类型。 (1) 易位的类型易位的类型l单向易位杂合体，单向易位杂合体，减

24、数分裂同源染色体联会时，易位片段呈现减数分裂同源染色体联会时，易位片段呈现游离游离端端，较简单又易识别。，较简单又易识别。l相互易位杂合体，相互易位杂合体，联会时则较为复杂，表现为两对非同源染色体交联会时则较为复杂，表现为两对非同源染色体交替、相间地联会成一体，形成典型的替、相间地联会成一体，形成典型的十字形结构十字形结构，到了终变期，十，到了终变期，十字形结构会因交叉端化而演变为字形结构会因交叉端化而演变为四价链或四价环四价链或四价环结构，有时也会形结构，有时也会形成成 8 字形结构字形结构。l易位纯合体，易位纯合体，在细胞学上没有什么特殊的形态特征。在细胞学上没有什么特殊的形态特征。(2)

25、 易位的鉴定易位的鉴定根据：杂合体在偶线期和粗线期的联会形象根据：杂合体在偶线期和粗线期的联会形象 aabbccdedeyxxywwzz112212偶 线 期粗 线 期122121中期形象和后期分离cdeedy211baab12czzyx2xwwbbaa112ccdeezzyydxxww212bbaa1221211221ccddeezzyyxxww2xxwwyyddeezzccaabb之二：之二：相邻式之一：交替式之一：1(3) 易位的效应易位的效应l改变正常的连锁群改变正常的连锁群 易位可使两个正常的连锁群改组为两个新的连锁群。易位可使两个正常的连锁群改组为两个新的连锁群。 直果曼陀罗（直果

26、曼陀罗（Datura stramonium）的许多品系就是不同染的许多品系就是不同染色体的易位纯合体。色体的易位纯合体。l 位置效应位置效应 易位杂合体临近易位结合点的某些基因之间的重组率易位杂合体临近易位结合点的某些基因之间的重组率有所下降。有所下降。 易位杂合体的两条正常染色体和两条易位染色体的联会易位杂合体的两条正常染色体和两条易位染色体的联会都是比较松散的，距易位点很近的区段甚至不能联会，这都是比较松散的，距易位点很近的区段甚至不能联会，这样交换的机会减少，重组率会下降。样交换的机会减少，重组率会下降。 l 基因重排基因重排 易位会造成染色体上的基因重排，引起癌基因活化，产生易位会造成

27、染色体上的基因重排，引起癌基因活化，产生肿瘤。肿瘤。近年来的研究发现，易位与致癌基因的表达有关。近年来的研究发现，易位与致癌基因的表达有关。 第第 8 染色体的染色体的易位区段存在致癌基因易位区段存在致癌基因 c-myc ，而而 14 染色染色体的易位区段为体的易位区段为 IgH免疫球蛋白免疫球蛋白 的重链基因。这样的相互易的重链基因。这样的相互易位把来自第位把来自第 8 染色体的一个致癌基因染色体的一个致癌基因 c-myc 从正常位置插入从正常位置插入通常编码通常编码 IgH 基因内部，激活了致癌基因，使基因内部，激活了致癌基因，使 c-myc 大量表大量表达。达。l 造成假连锁现象造成假连

28、锁现象 相互易位杂合体的半不育性相互易位杂合体的半不育性 植物中植物中相互易位杂合体相互易位杂合体因在在减数分裂中的行为异常因在在减数分裂中的行为异常, 有时会出现一种有时会出现一种半不育现象，半不育现象，即花粉有即花粉有50% 是败育的，胚是败育的，胚囊也有囊也有 50% 是败育的，因而结实率只有是败育的，因而结实率只有 50% 。由半不育植由半不育植株的种子所长出的植株又会有半数是半不育的，半数是正常株的种子所长出的植株又会有半数是半不育的，半数是正常可育的。可育的。 易位杂合体易位杂合体 2 个正常染色体（个正常染色体（1 和和 2 ）和两个易位染色体（）和两个易位染色体（12 和和 2

29、1）在粗线期联会形成）在粗线期联会形成 “ 十十 ” 字形象。字形象。 终变期交叉端化形成四体环和四体链。终变期交叉端化形成四体环和四体链。中期中期，1-12-2-21 四体环将有四体环将有 4 种可能的形式，种可能的形式，相邻式相邻式之一和之一和之二，之二，交替式交替式之一和之二。之一和之二。 相邻式相邻式的的 2/2 分离，分离，只能产生含重复缺失染只能产生含重复缺失染色体的大小孢子。色体的大小孢子。 交替式交替式的的 2/2 分离产分离产生的大小孢子都包含所生的大小孢子都包含所有染色体片段及其所载有染色体片段及其所载的基因，因而能发育为的基因，因而能发育为正常的配子。正常的配子。 相邻式

30、和交替式分离相邻式和交替式分离的机会一般大致相似的机会一般大致相似, 所以易位杂合体为半不所以易位杂合体为半不育。育。xbbaa1ccdeezzyydxww221xxwwyyddeezzccaabb之二： 之一：二个正常的配子(ab.cde，wx.yz)2个易位的配子(ab.cz,wx.yde)2个正常的配子2个易位的配子正常配子与易位配子的比例为正常配子与易位配子的比例为1：1自交自交1/4 正常染色体的植株：正常染色体的植株：1/2 易位杂合体：易位杂合体：1/4 易位纯合体易位纯合体交替式交替式21122112ab.cde ab.czwx.yz wx.ydeab.cde 正常染色体正常染

31、色体 易位杂合体易位杂合体 wx.yz 个体个体ab.cz 易位杂合体易位杂合体 易位纯合体易位纯合体wx.yde易位杂合体易位杂合体自交后代的表现自交后代的表现 所以可以假定（或认为）易位染色体的所以可以假定（或认为）易位染色体的易位接合点易位接合点相当于一个半不育的显性遗传单位（相当于一个半不育的显性遗传单位（T），），而正常染色体而正常染色体与易位接合点的相对的等位点，则相当于一个与易位接合点的相对的等位点，则相当于一个可育的隐可育的隐性遗传单位（性遗传单位（t），），因为易位杂合体因为易位杂合体 Tt 是半不育的。是半不育的。 l易位会造成染色体易位会造成染色体“融合融合”（chrom

32、osomal fusion）而导而导致染色体数的变异致染色体数的变异 两个易位染色体之中，一个从两个正常染色体得到的区两个易位染色体之中，一个从两个正常染色体得到的区段都很小（常丢失）；另一个从两个正常染色体得到的区段段都很小（常丢失）；另一个从两个正常染色体得到的区段都是它们的绝大部分，成为一个很大的易位染色体这种易位都是它们的绝大部分，成为一个很大的易位染色体这种易位称为称为罗伯逊易位。罗伯逊易位。 分离（同源染色体）（少一条染色体） 少一对（体细胞）（少一条）（易位体）丢失第一种情况第二种情况人类人类 14 和和 21 染染色体之间的罗伯色体之间的罗伯逊易位。易位携逊易位。易位携带者与正

33、常人结带者与正常人结婚可形成家族性婚可形成家族性的单体症和三体的单体症和三体症。症。(4) 易位的应用易位的应用 利用易位进行基因定位利用易位进行基因定位 定位方法定位方法 采用两点或三点测定法，根据采用两点或三点测定法，根据 Tt与某邻近基因之间的重与某邻近基因之间的重组率，组率，确定易位接合点在染色体上的位置。确定易位接合点在染色体上的位置。 具体实例：具体实例：玉米的株高遗传玉米的株高遗传 已知玉米长节间（即株高正常）基因（已知玉米长节间（即株高正常）基因（Br）为短节间（即植株矮）为短节间（即植株矮化）基因（化）基因（br）的显性。某玉米植株的株高正常，但半不育，使之）的显性。某玉米植

34、株的株高正常，但半不育，使之与完全可育的矮生品系杂交，并再用该矮化品系与与完全可育的矮生品系杂交，并再用该矮化品系与 F1 群体的半不育群体的半不育株测交。株测交。株高正常，半不育株高正常，半不育植株矮化，完全可育植株矮化，完全可育 tTBr tBr Tbr t tbr t tbrtbrtBrtbrtBrTbrtttTtttFtF1完全可育完全可育半不育半不育BrTbrtTbr22112Br1122112Brbr未未交换交换交换交换BrTTbrttBrTTbrtttTt亲本型配子亲本型配子交换型配子交换型配子Tt可育的亲型配子可育的亲型配子可育的交换配子可育的交换配子 brttBrTTBrtt

35、br TT brttbrttbrBrTtbrbrTtbrBrttbrtttt表表 现现 型型植株矮化，植株矮化，完全可育完全可育株高正常，株高正常， 半不育半不育植株矮化植株矮化,半不育半不育株高正常，株高正常，完全可育完全可育植植 株株 数数2792344227重重 组组 率率 (42+27) /592 100% = ( 69/592) 100% = 11.85 %TtTt 易位点（易位点（T）与）与 Br-br 之间的重组率为之间的重组率为 11.85%，即，即 T 距距 Br-br座位座位 11.85 个重组单位。个重组单位。 已知已知 Br-br 的座位在第的座位在第 1 染色体上，故

36、第染色体上，故第 1 染色体是所涉及的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 与另外基因之与另外基因之间的连锁关系进行测定。间的连锁关系进行测定。8.2 整倍体变异整倍体变异 体细胞分裂：体细胞分裂：染色体分裂细胞不分裂染色体分裂细胞不分裂 减数分裂减数分裂：染色体不分裂：染色体不分裂多倍性配子多倍性配子多配子受精多配子受精多倍性细胞或个体多倍性细胞或个体减数分裂过程中产生整倍体变异的可能途径减数分裂过程中产生整倍体变异的可能途径（仿（仿 W. S. Klug, 2002）l染色体组（染色体组（chromosomal set

37、或或genome）：）：一个属内各个种所特一个属内各个种所特有的有的维持维持其生活机能其生活机能所需的最低限度的一套基本染色体所需的最低限度的一套基本染色体；由每由每一种同源染色体中的一条所组成。一种同源染色体中的一条所组成。以以 x 表示表示。 l由由于于一一个个染染色色体体组组上上带带有有相相应应的的一一套套生生物物的的完完整整基基因因，所所以以也也将将染色体组染色体组称为称为基因组。基因组。 染色体组的最基本的特征：染色体组的最基本的特征： 同一个染色体组的各个染色体的形态、结构和连锁群都彼此不同一个染色体组的各个染色体的形态、结构和连锁群都彼此不同，但它们却构成同，但它们却构成一个完整

38、而协调的体系；一个完整而协调的体系；缺少其中的任何一个缺少其中的任何一个都会造成不育或性状的变异。都会造成不育或性状的变异。l整倍体（整倍体（euploid）：）：含完整染色体组的细胞或生物。含完整染色体组的细胞或生物。l整整倍倍体体变变异异：指指细细胞胞中中按按一一个个染染色色体体组组的的基基数数成成倍倍地地增增加加或或减减少的染色体数目变异类型。少的染色体数目变异类型。 包括：包括：一倍体（一倍体（monoploid）单倍体（单倍体（haploid）二倍体（二倍体（diploid）多多倍倍体体（polyploid），多多倍倍体体又又可可分分为为三三倍倍体体（triploid）、四四倍倍体体

39、（tetraploid）、五倍体（）、五倍体（pentaploid）、）、六倍体（六倍体（hexaploid）等。等。1. 整倍体变异的类型整倍体变异的类型 (1) 一倍体和单倍体一倍体和单倍体 l一倍体：一倍体：含有一个染色体组的细胞或生物，记为含有一个染色体组的细胞或生物，记为 x 。l单倍体：单倍体：含有配子染色体数的生物，记为含有配子染色体数的生物，记为 n ，它具有正常，它具有正常体细胞染色体数（体细胞染色体数（2n）的一半。）的一半。l在多倍体生物中，在多倍体生物中，x 和和 n 的意义有所不同的意义有所不同。 大部分物种的一倍体个体是不正常的，在自然群体中很少发大部分物种的一倍体

40、个体是不正常的，在自然群体中很少发现这种异常的个体。植物中的单倍体一般较二倍体亲代细小衰弱，现这种异常的个体。植物中的单倍体一般较二倍体亲代细小衰弱，且高度不育。且高度不育。 (2) 多倍体多倍体 n多倍体多倍体: :具有两个以上染色体组的细胞或生物具有两个以上染色体组的细胞或生物。n同源多倍体（同源多倍体（autopolyploidautopolyploid）: : 指增加的染色体组来自同指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍的。一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍的。n异源多倍体（异源多倍体（allopolyploidallopolyploid）：）：指增加的染色体

41、组来自不指增加的染色体组来自不同物种，一般是由不同种、属间的个体杂交，其杂种再经过同物种，一般是由不同种、属间的个体杂交，其杂种再经过染色体加倍得来的。染色体加倍得来的。n同源异源多倍体（同源异源多倍体（auto-allopolyploidauto-allopolyploid）：）：异源多倍体的染异源多倍体的染色体数再加倍后的个体色体数再加倍后的个体。 同源多倍体和异源多倍体的产生同源多倍体和异源多倍体的产生（仿（仿W. S. Klug, 2002） 多倍体生物的特点（与二倍体比较）：多倍体生物的特点（与二倍体比较）： l体细胞形态、细胞核较大。体细胞形态、细胞核较大。l具有较强的代谢能力。具

42、有较强的代谢能力。l偶偶倍倍数数的的多多倍倍体体大大多多是是可可育育的的，而而奇奇数数性性多多倍倍体体则则大大多多数数是是不育的；异源多倍体大多数是可育的。不育的；异源多倍体大多数是可育的。l在人工诱变中染色体组的加倍同诱变因子的作用强度有关。在人工诱变中染色体组的加倍同诱变因子的作用强度有关。l多倍体个体有时是以嵌合体形式出现的。多倍体个体有时是以嵌合体形式出现的。2. 同源多倍体同源多倍体 (1) 同源多倍体的形态特征同源多倍体的形态特征l大多数同源多倍体的大多数同源多倍体的叶片大小、气孔和保卫细胞、花朵大叶片大小、气孔和保卫细胞、花朵大小、茎粗和叶厚小、茎粗和叶厚都随着染色体组数的增加而

43、递增，而其都随着染色体组数的增加而递增，而其成成熟期熟期则随着染色体组数的增加而递延。然而，这样的递增则随着染色体组数的增加而递延。然而，这样的递增和递延关系是有一定限度的。和递延关系是有一定限度的。 烟草的叶片气孔烟草的叶片气孔u二倍体：二倍体：AA、Aa 和和 aa ；u同源三倍体：同源三倍体：AAA（三式）、三式）、AAa（复式）、复式）、Aaa（单式）和单式）和 aaa（零式）；零式）；u同源四倍体：同源四倍体：AAAA（四式）、四式）、AAAa（三式）、三式）、AAaa（复式）、复式）、 Aaaa（单式）和（单式）和 aaaa（零式）（零式）。 l 同源多倍体的基因剂量远比二倍体大。

44、同源多倍体的基因剂量远比二倍体大。 剂量增加，改变了二倍体固有的基因平衡关系，增加了剂量增加，改变了二倍体固有的基因平衡关系，增加了基因型组合。基因型组合。 剂量增加时，植株的生化活动随之加强。剂量增加时，植株的生化活动随之加强。 例如：例如：大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量，约增大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量，约增1012； 玉米同源四倍体籽粒类胡萝卜素含量，约增玉米同源四倍体籽粒类胡萝卜素含量，约增43。 剂量增加时，影响生长发育，常出现一些意料不到的表现型。剂量增加时，影响生长发育，常出现一些意料不到的表现型。 如：如：二倍体二倍体的西葫芦（的西葫芦（cucurbita maxima）本来结本

45、来结梨形果实梨形果实， 成为成为同源四倍体同源四倍体以后，所结果实却变成以后，所结果实却变成扁圆形扁圆形的。的。u多年生植物多年生植物 一年生植物一年生植物u自花授粉植物自花授粉植物 异花授粉植物异花授粉植物u能进行无性繁殖能进行无性繁殖 只能进行有性繁殖只能进行有性繁殖l同源多倍体分布的规律同源多倍体分布的规律(2) 同源多倍体的联会和分离同源多倍体的联会和分离 同源三倍体的联会和分离同源三倍体的联会和分离 后期分离后期分离: 三价体三价体: 2/1二价体二价体 + 单价体：单价体：2/1 或单价体被遗弃，二价体或单价体被遗弃，二价体 1/l 分离分离 不管是哪一种情况，都将造成同源三倍体的

46、配子中染色体不管是哪一种情况，都将造成同源三倍体的配子中染色体组合成分的不平衡。导致同源三倍体的高度不育。因此，同组合成分的不平衡。导致同源三倍体的高度不育。因此，同源三倍体的基因分离缺乏规律性。源三倍体的基因分离缺乏规律性。 同源三倍体的不育性目前正在农业生产上加以利用，例如，同源三倍体的不育性目前正在农业生产上加以利用，例如，无籽西瓜、三倍体葡萄、三倍体的甜菜、无籽西瓜、三倍体葡萄、三倍体的甜菜、三倍体杜鹊花等。三倍体杜鹊花等。 同源四倍体的联会和分离同源四倍体的联会和分离 如如果果每每个个同同源源组组的的 4 条条染染色色体体都都发发生生这这种种或或那那种种形形式式的的不不均均衡衡分分离

47、离，就就势势必必造造成成同同源源四四倍倍体体的的配配子子内内染染色色体体数数和和组组合合成成分分的的不不平平衡衡，从从而而造造成成同同源源四四倍倍体体的的部部分分不育及其子代染色体数的多样性变化。不育及其子代染色体数的多样性变化。 玉米的同源四倍体（玉米的同源四倍体（2n=4x=40=10） 前期前期联会主要是联会主要是 和和 + 后期后期主要主要 2/2 分离分离 多数配子为多数配子为 20 条染色体条染色体 336个小孢子个小孢子：n=20 的小孢子有的小孢子有 143 占占 42.26%，其余，其余57.74% 的小孢子内染色体数不是多于的小孢子内染色体数不是多于 20 个，就是少于个，

48、就是少于 20 个个(1419) 。玉米同源四倍体的育性一般下降。玉米同源四倍体的育性一般下降 5-20% 。基因分离情况：基因分离情况： 最后产生的配子种类和最后产生的配子种类和比例为比例为AA:Aa = 1:1，全全部是部是n=2x。 其自交子代的基因型种其自交子代的基因型种类和此例，理论上应该类和此例，理论上应该是（是（1AA+1Aa）2 =AAAA:AAAa:Aaaa =1:2:1，它们的表现型一它们的表现型一律是律是A，不出现隐性基因不出现隐性基因 a 表现型的个体。表现型的个体。 3. 异源多倍体异源多倍体u在在被被子子植植物物纲纲内内，异异源源多多倍倍体体的的种种占占 30%35

49、%，而而以以蓼蓼科科、景景天天科科、蔷蔷薇薇科科、锦锦葵葵科科、禾禾本本科科等等的的异异源源多多倍倍体体的的种种最最多多，禾本科大约有禾本科大约有 70% 的种是异源多倍体的种是异源多倍体。u栽栽培培的的小小麦麦、燕燕麦麦、棉棉花花、烟烟草草、甘甘蔗蔗等等农农作作物物，苹苹果果、梨梨、樱樱挑挑、草草莓莓等等果果树树，菊菊花花、水水仙仙、郁郁金金香香等等花花卉卉，都都是是一一些些异异源多倍体的种。源多倍体的种。 异源多倍体是物种演化的一个重要因素。异源多倍体是物种演化的一个重要因素。(1) 偶倍数的异源多倍体偶倍数的异源多倍体 每种染色体组都有两个，同源染色体都是成对的，因而减数每种染色体组都有

50、两个，同源染色体都是成对的，因而减数分裂时能像二倍体一样联会成二价体，所以异源多倍体表现分裂时能像二倍体一样联会成二价体，所以异源多倍体表现与二倍体相同的性状遗传规律。与二倍体相同的性状遗传规律。 异源四倍体又称为异源四倍体又称为双二倍体（双二倍体（amphidiploid）。）。举例：举例： 普通小麦，普通小麦，2n = 6x = AABBDD = 42 = 21 其其 AA= 7，BB = 7，DD = 7 分别联会，彼此分离也分别联会，彼此分离也 1/1 正正常。常。AA：1A1A，2A2A，3A3A，4A4A，5A5A，6A6A，7A7ABB：1B1B， 2B2B， 3B3B，4B4B

51、， 5B5B， 6B6B，7B7BDD：1D1D，2D2D，3D3D，4D4D，5D5D，6D6D，7D7D Tritcum monococum Aegilops speltoides 野生一粒小麦野生一粒小麦 拟斯捭尔脱山羊草拟斯捭尔脱山羊草 AA（2n=14） BB（2n=14） 杂种杂种AB 加倍加倍 T. dicoccoides Ae.sguarrosa 野生二粒小麦野生二粒小麦 方穗山羊草方穗山羊草 AABB(2n=28) DD(m=14) 杂种杂种ABD 加倍加倍 T. spelta 斯捭尔脱小麦斯捭尔脱小麦 AABBDD(2n=42) 基因突变基因突变 普通小麦普通小麦异源多倍体

52、的自异源多倍体的自然发生过程主要然发生过程主要是种间杂种的染是种间杂种的染色体加倍。色体加倍。 异源联会（异源联会（allosynapsis）与节段异源多倍体与节段异源多倍体 异源多倍体不同染色体组之间有些染色体存在部分同源，比如异源多倍体不同染色体组之间有些染色体存在部分同源，比如普通小麦编号相同的三组染色体，如普通小麦编号相同的三组染色体，如 1A、1B、1D 具有部分同源，具有部分同源，有少数基因相同；有少数基因相同；2A、2B、2D 也具有部分同源，依此类推也具有部分同源，依此类推。 异源联会（异源联会（allosynapsis），），如如 1B 与与 1D 联会。联会。 如果部分同源

53、的程度很高，就称该多倍体为如果部分同源的程度很高，就称该多倍体为节段异源多倍体节段异源多倍体（segmental polyploid）。）。在减数分裂，除了象典型异源多倍体在减数分裂，除了象典型异源多倍体一样二价体外，还会出现或多或少的四价体，以致造成某一样二价体外，还会出现或多或少的四价体，以致造成某种程度种程度不育不育。不同染色体组的染色体数都一样不同染色体组的染色体数都一样 如：普通烟草和普通小麦如：普通烟草和普通小麦不同染色体组的染色体数不一样不同染色体组的染色体数不一样 白芥菜白芥菜 2n = 4x = 36 = 8+10 = 18 ，其染色体组来源于：，其染色体组来源于： 黑芥菜黑

54、芥菜 2n = 2x = 16 = 8 中国油菜中国油菜 2n = 2x = 20 = 10 偶倍异源多倍体的类别偶倍异源多倍体的类别普通烟草普通烟草白芥菜白芥菜(2) 奇倍数的异源多倍体奇倍数的异源多倍体 奇倍数的异源多倍体：是偶倍数多倍体种间杂交的子代。奇倍数的异源多倍体：是偶倍数多倍体种间杂交的子代。（6x=AABBDD=42=21）（4x=AABB=28=14） （2n=5x=AABBD=35=14+7）。）。 奇倍数的异源多倍体表现不育或部分不育。奇倍数的异源多倍体表现不育或部分不育。 倍半二倍体倍半二倍体 其中一些染色体组是双倍的，其他的染色体组是单倍的。其中一些染色体组是双倍的，

55、其他的染色体组是单倍的。 举例：举例： 普通烟草普通烟草(4x=TTSS)粘毛烟草粘毛烟草(2x=GG=24) F1 (2n=3x=TSG=36) 加倍加倍 (6x=TTSSGG=72）（TTSS=36) 2n=TTSSG=60=24+12 (即为倍半二倍体即为倍半二倍体) 在育种工作中，人为在育种工作中，人为地创造一个倍半二倍体地创造一个倍半二倍体是进行染色体替换的一是进行染色体替换的一个很重要手段。个很重要手段。 4. 整倍性变异的应用整倍性变异的应用(1) 单倍体的应用单倍体的应用 人人为为地地对对单单倍倍体体进进行行染染色色体体数数加加倍倍，可可使使之之成成为为二二倍倍体体或或双双倍倍

56、体体，不不仅仅可可以以由由不不育育变变为为可可育育而而且且其其全全部部的的基基因因都都是是纯合纯合的，的，育种上可大大缩短年限。育种上可大大缩短年限。双双倍倍体体（amphiploid）：具具有有合合子子染染色色体体数数（2n）的的异异源源多多倍体倍体。通过花粉培养开展单倍体育种通过花粉培养开展单倍体育种单倍体基因是单的，所以不管它是显性还是隐性均可充分表单倍体基因是单的，所以不管它是显性还是隐性均可充分表现，现，单倍体是研究单倍体是研究基因性质及其作用基因性质及其作用的良好材料。的良好材料。通过对单倍体孢母细胞减数分裂时联会情况的分析，可以追通过对单倍体孢母细胞减数分裂时联会情况的分析，可以

57、追溯异源多倍体的各个溯异源多倍体的各个染色体组之间的同源或部分同源的关系染色体组之间的同源或部分同源的关系。(2) 多倍体的应用多倍体的应用 u自自然然途途径径：原原种种或或杂杂种种所所形形成成未未减减数数配配子子（即即配配子子内内保保持原种或杂种的合子染色体数）的受精结合。持原种或杂种的合子染色体数）的受精结合。u人人为为创创造造：采采用用生生物物学学方方法法，物物理理学学，化化学学方方法法使使原原种种或杂种的或杂种的合子染色体数加倍合子染色体数加倍。 l 多倍体形成途径多倍体形成途径18染色体加倍染色体加倍人工诱导多倍体的应用人工诱导多倍体的应用 克服远缘杂交不孕克服远缘杂交不孕 白菜（白

58、菜（2x=20）甘蓝（甘蓝（2x=18） F1（不结实）不结实） 先将甘蓝加倍先将甘蓝加倍 白菜（白菜（2x=20）四倍体甘蓝（四倍体甘蓝（4x=36） 155朵杂交花，结朵杂交花，结209粒种子，长出了粒种子，长出了127杂种杂种 粘毛烟草粘毛烟草(2x=GG=24)(2x=GG=24)普通烟草普通烟草(4x=TTSS=48)(4x=TTSS=48) 抗病花叶病抗病花叶病(N)(N) F F1 1(3x=TSG=36)(3x=TSG=36) 抗病（抗病（N N）, ,但不育。但不育。 6x=TTSSGG=72 6x=TTSSGG=72 可育抗病可育抗病加倍加倍克服远缘杂种不实性克服远缘杂种不

59、实性创造远缘杂交育种的中间亲本和育成作物新类型创造远缘杂交育种的中间亲本和育成作物新类型 l 能直接应用的同源多倍体植物主要有：能直接应用的同源多倍体植物主要有：u多年生植物：多年生植物：如果树如果树u无性繁殖的植物：无性繁殖的植物：如同源四倍体马铃薯如同源四倍体马铃薯u不以收获种子为目的植物：不以收获种子为目的植物：如牧草如牧草n三倍体甜菜三倍体甜菜(3X=27=9)：含糖量含糖量 2X、4X。n三倍体西瓜三倍体西瓜(3X=33=11)：无籽、甜无籽、甜(含糖量高含糖量高)。应用价值。应用价值较大，制种和母本（四倍体）保存较为困难。较大，制种和母本（四倍体）保存较为困难。n四倍体荞麦四倍体荞

60、麦(4X=32=8)：经过选择，选到几个比二倍体经过选择，选到几个比二倍体(2X=16=8) 增产了增产了 36 倍的品系，且抗寒。倍的品系，且抗寒。n四倍体黑麦四倍体黑麦(4X=28=7)：在高寒地区比二倍体增产。在高寒地区比二倍体增产。 一年生植物中，以下几种同源多倍体已有应用：一年生植物中，以下几种同源多倍体已有应用： 异源多倍体比同源多倍体更能直接应用于生产异源多倍体比同源多倍体更能直接应用于生产 多倍体棉花：棉桃大、饱满、产量高多倍体棉花：棉桃大、饱满、产量高 （W. S. Klug, 2002） 8.3 非整倍体变异非整倍体变异u非整倍体（非整倍体（aneuploid）：）：含不完

61、整染色体组的细胞或生物。含不完整染色体组的细胞或生物。u非非整整倍倍体体变变异异：指指在在正正常常合合子子染染色色体体数数目目（2n）的的基基础础上上发发生了个别染色体增减的染色体数目变异类型。生了个别染色体增减的染色体数目变异类型。u亚倍体（亚倍体（hypoploid）：染色体数少于染色体数少于 2n 的细胞或生物。的细胞或生物。u超超倍倍体体（hyperploid）：染染色色体体数数多多于于 2n 的的细细胞胞或或生生物物， 也也称多体（称多体（polysomy）。）。u双体（双体（disomic）：2n 的正常个体。的正常个体。l非整倍体出现原因：非整倍体出现原因：上几代曾经发生减数分裂

62、或有丝分裂的上几代曾经发生减数分裂或有丝分裂的不正常，其中最主要的是减数分裂时的不分离或提早解离，不正常，其中最主要的是减数分裂时的不分离或提早解离，致使配子染色体数少于或多于致使配子染色体数少于或多于n。l同源多倍体中，特别是同源三倍体的子代群体中，经常出现同源多倍体中，特别是同源三倍体的子代群体中，经常出现非整倍体。非整倍体。 l单体：单体：是指二倍体染色体组丢失一条同源染色体的生物是指二倍体染色体组丢失一条同源染色体的生物个体，用个体，用 2n-1 表示。两对同源染色体各缺少一条为双单表示。两对同源染色体各缺少一条为双单体，以体，以 2n-1-1 表示。表示。l在自然界中，单体的存在往往

63、是许多动物的种性。在自然界中，单体的存在往往是许多动物的种性。许多许多昆虫（蝗虫、蟋蟀，某些甲虫）的雌性为昆虫（蝗虫、蟋蟀，某些甲虫）的雌性为 XX 型（即型（即2n），雄性为），雄性为 X 型（即型（即2n l）。许多鳞翅目昆虫和鸟）。许多鳞翅目昆虫和鸟类的雄性为类的雄性为 XX 型（即型（即2n），雌性是），雌性是 X 型（即型（即2n1）。）。 1. 单体（单体（monosomy） 在植物方面，二倍体群体内出现的单体一般都不具有活力，在植物方面，二倍体群体内出现的单体一般都不具有活力，而且往往是不孕的；只是异源多倍体的单体才具有一定的活力而且往往是不孕的；只是异源多倍体的单体才具有一定的

64、活力和育性。和育性。 如：烟草（如：烟草（TTSS）：24 个不同单体个不同单体 小麦（小麦（AABBDD）：21 个不同单体个不同单体 遗传特点遗传特点 理论值，单体应该产生理论值，单体应该产生 1:1 的的 n-1 和和 n 配子，自交子代配子，自交子代应是双体应是双体:单体单体:缺体缺体 = 1:2:1 实际情况，以上的比例随着单价体在减数分裂过程中实际情况，以上的比例随着单价体在减数分裂过程中被遗弃的程度被遗弃的程度之不同而改变，也随之不同而改变，也随 n 和和 n-1 配子配子参与受精参与受精程度程度的不同而改变，还随的不同而改变，还随 2n-1 和和 2n-2 幼胚发育的情况幼胚发

65、育的情况而而改变。改变。举例：举例： 根据普通小麦与单体的正反杂交的测定，根据普通小麦与单体的正反杂交的测定，在能够参与受精的花粉中：在能够参与受精的花粉中： n 的花粉占的花粉占 96 (变异范围为变异范围为90%100)； nl 的花粉占的花粉占 4 (变异范围为变异范围为010)。在能够参与受精的胚囊中：在能够参与受精的胚囊中： n 胚囊只占胚囊只占25； n1 的胚囊占的胚囊占75。 这样，小麦单体的自交子代群体内，双体约占这样，小麦单体的自交子代群体内，双体约占 24%，单体约，单体约占占 73%，缺体只占，缺体只占 3%，单体和双体比例为，单体和双体比例为 3:1 ，总的，总的不符

66、合上不符合上面的理论值。面的理论值。染色体平衡受到破坏；染色体平衡受到破坏；基因产物的剂量减半；基因产物的剂量减半；显显性性基基因因丢丢失失，隐隐性性基基因因表表达达。性性染染色色体体的的单单体体常常表表现现性性别别发发育育不不全全或或异异常常，常常染染色色体体的的单单体体常常导导致致胚胚胎胎的的早早期死亡。期死亡。 单体造成的遗传与表型效应：单体造成的遗传与表型效应：l缺体：缺体：是指二倍体染色体组丢失一对同源染色体的生物个是指二倍体染色体组丢失一对同源染色体的生物个体，又称零体。用体，又称零体。用2n-2表示。一般来源于单体（表示。一般来源于单体（2n-1）的的自交。自交。l由于不同染色体

67、的缺体，表现了不同的性状变异，所以可由于不同染色体的缺体，表现了不同的性状变异，所以可以以此依据，去分析目标基因所载的染色体序号。以以此依据，去分析目标基因所载的染色体序号。l植物的缺失型生活力差，育性低，胚期死亡。缺体一般是植物的缺失型生活力差，育性低，胚期死亡。缺体一般是致死的。致死的。 2. 缺体（缺体（nullsomy）中中国国春春小小麦麦 21 个个缺缺体体的的穗穗型型 l三三体体：是是指指二二倍倍体体染染色色体体组组中中多多一一条条同同源源染染色色体体的的现现象象。用用 2n+1 表表示示。两两对对同同源源染染色色体体各各多多一一条条为为双双三三体体，即即 2n+1+1 。l在非整

68、倍体中，三体是较为普遍的一种类型。在非整倍体中，三体是较为普遍的一种类型。 3. 三体（三体（trisomy）曼陀罗三体的果型：曼陀罗三体的果型： 1313三体三体, , PatauPatau综合症综合症 2121三体三体, , 蒙古样痴呆蒙古样痴呆 联会联会n配子配子n+1配子配子(1) 三体的联会及其传递三体的联会及其传递联会联会1: 三价体三价体 联会联会2: 二价体二价体+1+1个单价体个单价体联会联会n配子配子（绝大多数）（绝大多数）因为单价体常被遗弃因为单价体常被遗弃在细胞质里，未能进在细胞质里，未能进入配子入配子 这两种联会的情形加起来，就使三体的这两种联会的情形加起来，就使三体

69、的 n + 1 配子数少于配子数少于 n 配子数。配子数。 在三体的自交子代群体内，多数是在三体的自交子代群体内，多数是 n配子与配子与 n配子受精结配子受精结合的正常双体，少数是合的正常双体，少数是 n 配子与配子与 n+ l 配子受精结合成同亲代配子受精结合成同亲代一样的三体，一样的三体，n+ l 配子与配子与 n+1 配子受精结合的四体（配子受精结合的四体（2n+2）植株就更寥寥无几。植株就更寥寥无几。 普通小麦的三体所进行的研究表明，在三体的子代普通小麦的三体所进行的研究表明，在三体的子代群体内，正常双体占群体内，正常双体占 54.1，三体占，三体占 45，四体植株只，四体植株只占占

70、l。 n 和和 n+1 配子的生活力配子的生活力 n 配子：配子：正常正常 n+1 配子：配子：花粉竞争不过花粉竞争不过 n 配子；配子； 卵细胞，有较强耐力，可参与受精。卵细胞，有较强耐力，可参与受精。 一般来讲，三体额外染色体是通过一般来讲，三体额外染色体是通过 n+1 卵细胞与卵细胞与 n 花粉花粉受精传递的。受精传递的。 传递传递 以第以第10染色体的三体染色体的三体 (2n+I10) 为父本与正常的二倍体玉为父本与正常的二倍体玉米米 (2n) 杂交，杂交，349 株的株的 F1 群体内，只有群体内，只有 5 株是三体植株，株是三体植株，即即 1.4；可是以该三体为母本所得到的；可是以

71、该三体为母本所得到的 1237 株株 F1 群体内，群体内，304 棵是三体，即棵是三体，即 24.5。 一般地说，染色体越长，传递率越大一般地说，染色体越长，传递率越大。(2) 三体的基因分离三体的基因分离 AAA 三式型三式型 AAa 复复式型式型 Aaa 单式型单式型 aaa 零式型零式型 杂合的三体植株的子代群体将同时表现两种不同的基因分离比例，一是杂合的三体植株的子代群体将同时表现两种不同的基因分离比例，一是（n-1） 双体杂合基因型所导致的双体杂合基因型所导致的 A_ :aa =3:1 的分离；其二是三体的分离；其二是三体 AAa 或或 Aaa 杂合基因型所导致的某种形式的分离。杂

72、合基因型所导致的某种形式的分离。 染色体随机分离，即基因独立分离。染色体随机分离，即基因独立分离。 A A和和a a离着丝点很近，非姐妹染色单体交换没离着丝点很近，非姐妹染色单体交换没有涉及到有涉及到A A或或a a。 假定假定 n 和和 n+1 配子都可正常受精配子都可正常受精, 则后代不同基因型的则后代不同基因型的比例：比例： (1AA:2Aa:2A:1a)(1AA:2Aa:2A:1a) = (1AA:2Aa:2A:1a)2 = 35 A- : 1 aa 但实际上但实际上 n+1 配子受精的概率配子受精的概率 n 配子，特别是配子，特别是n+1 精子几精子几乎是竞争不过乎是竞争不过 n 精

73、子的。假定能参与受精的精子的。假定能参与受精的 n+1 卵子只有卵子只有1/4，3/4 的为的为 n 的，精子只有的，精子只有 n 的才能受精。的才能受精。 那么自交那么自交F2为为 (2A:1a)(1AA:2Aa:6A:3a) = 2AAA:4AAa:12AA:6Aa:1AAa:2Aaa:6Aa:3aa = 33A-:3aa = 11:1 所以所以 A- 表现型的比例数小于表现型的比例数小于35，原因是不育的，原因是不育的 n+1 配子配子都是含有都是含有 A 基因的。基因的。 所研究基因离着丝点较远，同源染色体的非姐妹染色单体发生所研究基因离着丝点较远，同源染色体的非姐妹染色单体发生交换涉

74、及到所研究的基因，即交换涉及到所研究的基因，即A与与a发生交换，表现基因的均衡发生交换，表现基因的均衡分离。分离。基因是完全均衡的，十分复杂多样基因是完全均衡的，十分复杂多样 重要特点是重要特点是 Aaa 可形成可形成 aa 的的 n+1 配子配子 l 染色单体随机分离染色单体随机分离l四四体体：是是指指二二倍倍体体染染色色体体组组中中某某一一同同源源染染色色体体又又增增加加了了一一对对染染色色体体的的个个体体。用用 2n+2 表表示示。绝绝大大多多数数四四体体（2n+2）是从三体的子代群体内找到的。是从三体的子代群体内找到的。4. 四体（四体（tetrasomy）(1)(1)四体的联会四体的

75、联会 四价体（四价体（） +（一个三价体和（一个三价体和1 1个单价体）个单价体） + + + 虽然联会多样，但由于染色体是偶数的，所以容易虽然联会多样，但由于染色体是偶数的，所以容易形成形成 2/2 的均衡分离，产生的配子多数也是的均衡分离，产生的配子多数也是 n+1 的。的。 (2)(2)四体传递四体传递 由于四体产生的配子多数是由于四体产生的配子多数是 n+1 ，所以，所以 n+1 配子可与少配子可与少数数 n 配子竞争，从而实现配子竞争，从而实现 n+1 和和 n+1 的受精。所以四体可通的受精。所以四体可通过精和卵传递。过精和卵传递。 举例：举例： 普通小麦分离出普通小麦分离出 21

76、 个不同的四体，其自交后代大约有个不同的四体，其自交后代大约有73% 为四体，为四体，23.6% 为三体，为三体，1.9% 为为 2n 植株。植株。(3) 四体的基因分离四体的基因分离 AAAA 四式型四式型 AAAa 三式型三式型 AAaa 复式型复式型 Aaaa 单式型单式型 aaaa 零式型零式型 四体基因分离也和三体一样，同时表现两种不同的基因分离四体基因分离也和三体一样，同时表现两种不同的基因分离比例，一是（比例，一是（n-1）双体染色体上成对基因（双体染色体上成对基因（Aa）的分离，二是）的分离，二是四体染色体上三式（四体染色体上三式（AAAa）、复式（）、复式（AAaa）或单式（

77、）或单式（Aaaa）基）基因的分离，其分离规律与同源四倍体某一种同源组的四个染色体因的分离，其分离规律与同源四倍体某一种同源组的四个染色体相同。相同。 染色体的随机分离染色体的随机分离 以三式杂合体以三式杂合体 AAAaAAAa为例为例 F F2 2表现型表现型=(1AA:1Aa)(1AA:1Aa)=(1AA:1Aa)(1AA:1Aa) =(1AA:1Aa) =(1AA:1Aa)2 2 =1AAA:2AAAa:Aaaa =1AAA:2AAAa:Aaaa =1:2:1 =1:2:1 表现型全部为表现型全部为A A，不出现隐性个体不出现隐性个体 染色单体的随机分离染色单体的随机分离 以以AAAaA

78、AAa为例为例 共有共有8 8条染色单体，其中含条染色单体，其中含A A有有6 6条条，含含a a有有2 2条，分离方式十分复杂。条，分离方式十分复杂。 染色体随机分离与染色单体随机分离的相同点：染色体随机分离与染色单体随机分离的相同点： 两种都产生两种都产生 AA 和和 Aa 的的 n+1 配子配子染色体随机分离与染色单体随机分离的不同点：染色体随机分离与染色单体随机分离的不同点： 染色单体的随机分离除产生染色单体的随机分离除产生 AA 和和 Aa 配子外，还产生配子外，还产生 aa 配子。配子。5. 嵌合体（嵌合体（genetic mosaic）l嵌合体：嵌合体：指含有两种以上染色体数目或

79、类型细胞的个体，指含有两种以上染色体数目或类型细胞的个体，如如 2n/2n-1，XX/XY，XO/XYY 等。将含有雌雄两种细胞类等。将含有雌雄两种细胞类型的称为雌雄嵌合体或两性嵌合体。型的称为雌雄嵌合体或两性嵌合体。 单体测验（烟草）单体测验（烟草） A、隐性基因：隐性基因：以隐性纯合的双体植株以隐性纯合的双体植株 (2n)，与，与 24 个显性单体分别个显性单体分别杂交，得到杂交，得到 24 个不同组个不同组 F1 ；然后检查各个组合的然后检查各个组合的 F1 群体内显性株和群体内显性株和隐性株的染色体数；隐性株的染色体数； 单体都是隐性株，双体单体都是隐性株，双体 (2n) 都是显性株，

80、而在其它都是显性株，而在其它 23 个杂交组合个杂交组合的的 F1 群体内，单体和双体都是显性株，该基因就位于相应单体所缺的群体内，单体和双体都是显性株，该基因就位于相应单体所缺的那个染色体上。那个染色体上。 6. 非整倍性变异的应用非整倍性变异的应用 (1) 测定基因所在的染色体测定基因所在的染色体 当隐性基因当隐性基因 (a) 在某染色体上时，则在某染色体上时，则 aa 基因型的双体基因型的双体 (2n) 与与 A 表现型的该染色体的单体表现型的该染色体的单体 (2nI A) 杂交后，杂交后，F1 群体的表现群体的表现 单体都是隐性株，双体单体都是隐性株，双体 (2n) 都是显性株都是显性

81、株 当隐性基因当隐性基因 (a) 不在某染色体上时，则不在某染色体上时，则 aa 基因型的双体基因型的双体 (2n) 与与 A表现型的该染色体的单体表现型的该染色体的单体 (2nI A) 杂交后，杂交后，F1群体的表现群体的表现 单体和双体都是显性株单体和双体都是显性株B.显性基因：显性基因：先使先使AA纯合双体植株纯合双体植株 (2n) 与各个与各个 a 表现型单体分表现型单体分别杂交得到别杂交得到 n 个不同的个不同的 F1 ；然后使；然后使 F1 的单体植株进行自交的单体植株进行自交，根据根据 F2 的表现来鉴定。的表现来鉴定。n当当 A 基因在某单体亲本的单体染色体上，则其基因在某单体

82、亲本的单体染色体上，则其 F1 单体所单体所自交的自交的 F2 群体内群体内 （n-1n-1）+A A（n-1n-1）+AAAA （n-1n-1）+A A除缺体外，双体和单体植株一律是除缺体外，双体和单体植株一律是A表现型。表现型。（n-1n-1）+AAAA （n-1n-1）+a a （n-1n-1）+AaAa产生两种配子产生两种配子:(n-1) +A(n-1)n当当 A 基因不在某单体亲本的单体染色体上，则其基因不在某单体亲本的单体染色体上，则其 F1 单体所单体所自交的自交的 F2 群体内群体内 （n-1n-1）AaAa+双体、单体和缺体植株都会有少数是双体、单体和缺体植株都会有少数是 a

83、 表现型的。表现型的。 （n-1n-1）AAAA + + （n-1n-1）aaaa+ （n-1n-1）AaAa +产生四种配子产生四种配子:(n-1)A +(n-1)a(n-1)a +(n-1)A u当三体作母本与当三体作母本与隐性突变体隐性突变体杂交时，杂交时，F1 三体植株自交三体植株自交产生的产生的 F2群体目标性状的分离会随着隐性基因所在染色体的不同而不同。群体目标性状的分离会随着隐性基因所在染色体的不同而不同。u如果所要测验的基因在三体染色体上，如果所要测验的基因在三体染色体上，三体三体(三式为三式为 AAA )与隐与隐性突变体杂交的性突变体杂交的 F1 为复式为复式 (AAa) ，

84、如果，如果 n+1 配子和配子和 n 配子同配子同等可育，那么等可育，那么复式三体自交后代会产生复式三体自交后代会产生 35A:1a 的分离的分离。u如果所要测验的基因不在三体染色体上，如果所要测验的基因不在三体染色体上，那么那么 F2 应该出现应该出现3A:1a 的分离。的分离。 三体测验三体测验(2)有目标地替换染色体有目标地替换染色体 用非整倍体进行染色体的更换用非整倍体进行染色体的更换以某品种的以某品种的 6B 单体单体 (20+6Br) 为母本与某抗病品种为母本与某抗病品种 (20+6BRR) 杂交杂交 F1 群体内，植株都是抗病的，掏汰双体植株，使单体植株自交得群体内，植株都是抗病

85、的，掏汰双体植株，使单体植株自交得 F2 ，淘汰，淘汰 F2 群体内的单体群体内的单体 (20+6BR) 植株和缺体植株和缺体 (20) 植株，留下双植株，留下双体体 (20+6BRR)。 用单体进行染色体替换用单体进行染色体替换 ：(6Brr)(6BRR) 通过倍半二倍体使小麦只换取黑麦的个别染色体：通过倍半二倍体使小麦只换取黑麦的个别染色体： 21T（小麦）（小麦） 20T+R （换取了一对黑麦染色体的小麦）（换取了一对黑麦染色体的小麦）小黑麦小黑麦(AABBDDRR)(AABBDDRR)小麦小麦(AABBDD)(AABBDD)倍半二倍体（倍半二倍体（AABBDDR = 21+7AABBD

86、DR = 21+7）2n+1 = AABBDD+I2n+1 = AABBDD+I1R1R，AABBDD+ IAABBDD+ I2R2R，AABBDD+ IAABBDD+ I7R7R F F1 1F F2 2小麦的单体小麦的单体（20+20+） n=ABD+In=ABD+IR R的配子的配子(R(R代表黑麦染色体代表黑麦染色体) )与与 n n1=ABD1=ABDI IT T的配子的配子(T(T代表代表小麦染色体小麦染色体) )受精结合的受精结合的2n2n1+1个体个体(20+I(20+IT T+I+IR R) ) 换取了一对黑麦染色体的小麦换取了一对黑麦染色体的小麦(2n = 20(2n =

87、20T T+R R = 21) = 21) 外加外加1 1条黑麦染色体的小麦条黑麦染色体的小麦例如：例如： 甲品种是一个优良而不抗病的品种（甲品种是一个优良而不抗病的品种（2n=20+6Drr），为使），为使甲品种换进一对有抗病基因甲品种换进一对有抗病基因 (R) 的的 6D 染色体，可用甲品种的染色体，可用甲品种的 6D 缺体缺体 (216D = 20) 与抗病的乙品种与抗病的乙品种 (20+6DRR)杂交，杂交，F1 全部是全部是 6D 单体单体 (20 +6DR ) ，这种，这种 F1 单体的自交，就能使单体的自交，就能使 F2 群体内出现换进一对带有抗病基因群体内出现换进一对带有抗病基

88、因 (R) 的的 6D 染色体的双体染色体的双体 (20+6DRR) 。 用缺体进行染色体的替换：用缺体进行染色体的替换： 6Drr 6DRR小小 结结 染色体变异包括染色体变异包括结构变异和数目变异。结构变异和数目变异。 染色体结构变异可分为四种类型染色体结构变异可分为四种类型: 缺失、重复、倒位和易位。缺失、重复、倒位和易位。染色体结构变异能导致染色体结构变异能导致4种效应：种效应：染色体重排；染色体重排；核型的改变；核型的改变；形成新的连锁群；形成新的连锁群；减少或增加染色体上的遗传物质。染色体减少或增加染色体上的遗传物质。染色体断裂断裂愈合学说能较好地解释染色体的结构变异。愈合学说能较

89、好地解释染色体的结构变异。 染色体数目变异包括染色体数目变异包括整倍体变异和非整倍体变异。整倍体变异和非整倍体变异。 整倍体变异包括整倍体变异包括一倍体、单倍体和多倍体，多倍体也可分为同源一倍体、单倍体和多倍体，多倍体也可分为同源多倍体和异源多倍体两种类型。多倍体和异源多倍体两种类型。 非整倍体变异包括非整倍体变异包括亚倍体和超倍体两种类型，亚倍体又有单体、亚倍体和超倍体两种类型，亚倍体又有单体、缺体等类型，超倍体则有三体、四体等类型缺体等类型，超倍体则有三体、四体等类型染色体变异在生物学的各种不同水平上都是重要的染色体变异在生物学的各种不同水平上都是重要的.l首先它提供了一种特殊的基因重排途

90、径，通过研究染色体首先它提供了一种特殊的基因重排途径，通过研究染色体变异能了解某些生物学问题；变异能了解某些生物学问题；l其次染色体变异有重要的应用价值，特别是在医学及动植其次染色体变异有重要的应用价值，特别是在医学及动植物育种上的应用更为广泛；物育种上的应用更为广泛；l最后染色体变异是生物进化过程中的一个步骤。最后染色体变异是生物进化过程中的一个步骤。1.假设某植物的两个种都有假设某植物的两个种都有4对染色体：以甲种与乙种杂交得对染色体：以甲种与乙种杂交得F1，问，问 F1 植株的各个染色体在减数分裂时是怎样联会的？植株的各个染色体在减数分裂时是怎样联会的？绘图表示联会形象。绘图表示联会形象

91、。 甲种乙种甲种乙种作业：作业：2.玉米第玉米第 6 染色体的一个易位点（）距离黄胚乳基因（）染色体的一个易位点（）距离黄胚乳基因（）较近，与之间的重组率为较近，与之间的重组率为20。以黄胚乳的易位纯合。以黄胚乳的易位纯合体与正常的白胚乳纯系（体与正常的白胚乳纯系（yy）杂交，试解答以下问题：）杂交，试解答以下问题： F1 和白胚乳纯系分别产生哪些有效配子？图解分析。和白胚乳纯系分别产生哪些有效配子？图解分析。 测交子代（测交子代（F1）的基因型和表现型（黄粒或白粒，完全）的基因型和表现型（黄粒或白粒，完全可育或半不育）的种类和比例如何？图解说明。可育或半不育）的种类和比例如何？图解说明。3.请说明为什么单倍体或奇数倍多倍体都是不育的。请说明为什么单倍体或奇数倍多倍体都是不育的。 作业：作业：