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1、第六章 染色体变异Chromosome Aberration基本概念染色体畸变指染色体的结构或数目发生了异样的变染色体畸变指染色体的结构或数目发生了异样的变更。染色体畸变可能是自发的，也可通过化学物质更。染色体畸变可能是自发的，也可通过化学物质或放射线处理而诱发；或放射线处理而诱发；染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位四类；染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位四类；一对同源染色体存在相同的结构变更称结构纯合体，一对同源染色体存在相同的结构变更称结构纯合体，若仅其中一条染色体结构发生变更叫结构杂合体；若仅其中一条染色体结构发生变更叫结构杂合体；染色体数的变更分为两类，一类是整倍体，另一类
2、染色体数的变更分为两类，一类是整倍体，另一类是非整倍体；整倍体是增加或削减整套的染色体，是非整倍体；整倍体是增加或削减整套的染色体，非整倍体是增加或削减一条或几条染色体；非整倍体是增加或削减一条或几条染色体；6.1 断裂愈合学说(breakage-reunion hypothesis)染色体断裂愈合学说染色体断裂愈合学说(breakage-reunion(breakage-reunion hypothesis)hypothesis)是由是由Stadler(1931,1932),Sax(1938,Stadler(1931,1932),Sax(1938,1941),Muller(1932,1938
3、,1954),Wolff(1961)1941),Muller(1932,1938,1954),Wolff(1961)及及Evans(1962)Evans(1962)相继建立。该学说认为：断裂是自发相继建立。该学说认为：断裂是自发产生或者由诱变剂诱发，一般在原来的位置按原产生或者由诱变剂诱发，一般在原来的位置按原来的方向通过修复而重聚，此现象就称为重建来的方向通过修复而重聚，此现象就称为重建(restitution)(restitution)。若经重建变更原来的结构则称为。若经重建变更原来的结构则称为非重建性愈合；若染色体断裂后的片段非重建性愈合；若染色体断裂后的片段(不含着丝不含着丝点点)丢失
4、，留下游离的断裂端，则称为不愈合。丢失，留下游离的断裂端，则称为不愈合。第一节 染色体结构变异染色体结构变异可分为四种类型。缺失(deletion)：失去了部分染色体片段；重复(duplication)：增加部分染色体片段；倒位(inversion)：染色体片段作180的颠倒再重接在染色体上；易位(translocation)：两条非同源染色体之间发生部分片段的交换。一对同源染色体其中一条是正常的而另一条发生了结构变异，含有这类染色体的个体或细胞称为结构杂合体(structural heterozygote)。若一对同源染色体产生了相同的结构变异，则称为结构纯合体(structural hom
5、ozygote)。染色体结构变异能导致4种遗传效应：染色体重排(chromosomal rearrangements)；核型的变更；形成新的连锁群；削减或增加染色体上的遗传物质。6.2.1 缺失(deletion)6.2.1.1 缺失的类型 1)1)、顶端缺失顶端缺失(terminal deletion)(terminal deletion)顶端发生缺失。由于丢失了端粒，故一般很不稳定，顶端发生缺失。由于丢失了端粒，故一般很不稳定，常和其他染色体断裂片段愈合形成双着丝点染色体或易位；常和其他染色体断裂片段愈合形成双着丝点染色体或易位；也可能自身首尾相连，形成环状染色体。双着丝点染色体也可能自身
6、首尾相连，形成环状染色体。双着丝点染色体在有丝分裂中都可形成在有丝分裂中都可形成断裂融合桥断裂融合桥(breakage fusion(breakage fusion bridge)bridge)，由于分裂时桥的断裂点不稳定，可造成新的重复，由于分裂时桥的断裂点不稳定，可造成新的重复和缺失。和缺失。2)2)、中间缺失中间缺失(interstitial deletion)(interstitial deletion)染色体中部缺失了一个片段。这种缺失较为稳定，故染色体中部缺失了一个片段。这种缺失较为稳定，故较常见。较常见。ABCFDEGHNormalAFDEGHBCFDEGHInterstitia
7、lTerminal123123123环状染色体自我连接断裂-融合桥4561254双着丝点染色体12 645 3平衡易位123123132末端缺失中间缺失35 445312124 312351245缺失5重复5断裂融合桥(breakage fusion bridge)6.2.1.2 缺失的细胞学和遗传学效应1)、在减数分裂同源染色体配对时，缺失杂合体出现特征性的环状结构缺失环(deletion loop)。2)、致死或出现异样。如人类的猫叫综合症(cat cry syndrome)是由于第5号染色体短臂缺失所致。12312377465deletion loopNormal chromotidsD
8、eletion chromotids3)、假显性(pesudo-dominance)假如缺失的部分包括某些显性基因，那么同源染色体上与这一缺失相对位置上的隐性基因就得以表现，这一现象称为假显性。假如蝇的缺刻翅遗传。+Nw红眼缺刻翅X+XN白眼正常翅XwY+w红眼正常+红眼正常wN白眼缺刻N死亡+b+c+Recessive b phenotypeRecessive c phenotypeWild type6.2.1.3 缺失与进化进化的趋势是基因组C值的增加，而缺失减小C值，因此它在进化中没有干脆的作用。6.2.1.4 缺失的应用作为一种探讨手段用来探测某些调控元件和蛋白质的结合位点，如E.co
9、li的复制起始区的分析等。利用假显性原理可以进行基因的缺失定位(deletion mapping)。6.2.2 重复(duplication)6.2.2.1 重复的类型1)1)、顺接重复顺接重复(tandem duplication)(tandem duplication)重复片段与原有片段毗邻且方向相同。重复片段与原有片段毗邻且方向相同。2)2)、反接重复反接重复(reverse duplication)(reverse duplication)重复片段与原有片段毗邻但方向相反。重复片段与原有片段毗邻但方向相反。3)3)、异位重复异位重复(displaced duplication)(dis
10、placed duplication)重复片段位于染色体其它位置或其它染色体上。重复片段位于染色体其它位置或其它染色体上。ABCFDEGHBCFADEGHBCCBFADEGHBCABCFDEGHBCNormalTandemReverseDisplacedABCFDEGHBCAABCFDEGHBCAAFDEGHBCFADEGHBCOverlap of homologuesSimultaneous breakReunion of homologues6.2.2.2 重复的细胞学和遗传学效应1)1)、染色体重复与正常染色体联会时，在粗线期的、染色体重复与正常染色体联会时，在粗线期的染色体上会出现环状
11、突起。染色体上会出现环状突起。2)、位置效应(position effect)一个基因随着染色体畸变而变更它和邻近基因的位置关系，从而变更了表型的现象称位置效应。可能是随位置的变更也变更了和5端调控元件的关系和距离，从而影响基因的表达。按表型效应的稳定性可把位置效应分为两类，一类叫稳定位置效应(stable position effect)，又称S型位置效应，假如蝇的棒眼遗传。另一种位置效应是不稳定的，称为花斑位置效应(variegated position effect)，也称为V型位置效应，常由易位而引起。果蝇棒眼的遗传果蝇的棒眼基因(Bar,B)位于X染色体上，对野生型的复眼呈不完全显性
12、，表型效应是削减复眼中的小眼数，使圆而大的复眼呈棒状。棒眼是由于X染色体上一个小片段(16A1A6区段)的顺接重复所造成。棒眼作为一个纯系很不稳定，大约16002000个子代个体中，会出现一个野生型的正常复眼和一个眼睛更窄小的棒眼，名为“双棒眼”。正常复眼由约800个小眼组成，棒眼约有70个小眼，而双棒眼只有45个小眼。Sturtevant Sturtevant 通过试验通过试验,认为棒眼转变的现象，是由认为棒眼转变的现象，是由于同源染色体发生了不等交换于同源染色体发生了不等交换(unequal(unequal crossover)crossover)。Bar+BarffuCrossover
13、pointDoublebar+fWild-type+fuWild-typeHeterozygous Bar Homozygous BarHeterozygousDoublebarB+/B+B/B+B/BBB/B+800 facets350 facets70 facets45 facetsV型位置效应：局限于杂合状态的基因，其中常染色质区的显性基因由于倒位、易位而与异染色质区相连接，从而导致在部分组织中这些野生型基因受到抑制，最终表现为野生型和突变型的镶嵌花斑。3)、剂量效应(dosage effect)如在细胞或个体中既有重复又有缺失，总的基因组平衡的话，除染色体重排引起的效应外，个体表型是正
14、常的。但若总量因重复而增加，那么某些基因及其产物的剂量也随之增加，如这些基因或产物特别重要的话必定会引起表型异样。6.2.2.3 重复与进化重复增加基因组含量和新基因，是进化的一种重要途径。6.2.2.4 重复的应用通过重复可以探讨位置效应。在细胞学探讨中可以通过重复来给某一染色体进行标记。在育种中可用来固定杂种优势。对A/a来说因A，a会分别，但如通过不等交换获得了顺式，就不会分别而可固定杂种优势。6.2.3 倒位(inversion)6.2.2.1 倒位的类型1)1)、臂内倒位臂内倒位(paracentric inversion)(paracentric inversion)倒位片段不含着
15、丝粒。倒位片段不含着丝粒。2)2)、臂间倒位臂间倒位(pericentric inversion)(pericentric inversion)倒位片段含着丝粒。倒位片段含着丝粒。ABCFDEGABCFDEGABCFDEGParacentricABCFDEGABCFDEGACBFEDGPericentric6.2.3.2 倒位的细胞学和遗传学效应1)、产生倒位环(inversion loop)。ABCFDEGABCFDEGParacentricADFGADFGBCBCEEPericentricSingle inversionMultiple inversion2)、抑制倒位区内的重组，形成假连
16、锁。不论是臂间倒位还是臂内倒位，由于倒位环内非姐妹染色单体间发生单交换，而交换的产物都带有缺失或重复，不能形成有功能的配子，因而好象被抑制了，或相当程度地削减杂合子中的重组。这种现象称为交换抑制因子(crossover repressor,C)。据Schultz和Redfield(1951)在果蝇中的探讨发觉，一对染色体的杂合倒位，能增加同一染色体组中的非倒位片段的交换发生。这种现象称为Schultz-Redfield效应。3)、倒位杂合体育性降低，表现部分不育。ParacentricParacentricPericentric6.2.3.3 倒位的应用1)、ClB技术是摩尔根学生Muller
17、在20世纪20年头利用果蝇建立的一套检测基因隐性突变和致死突变的技术。C表示交换(crossover)，Muller选择了X染色体上存在倒位的果蝇，目的是抑制交换。l 指致死基因(lethal)，即在倒位的X染色体上带有一个隐性致死基因。B指棒眼(Bar)基因，为显性突变。Herman J.Muller(1890-1967)C l B+C l B死 亡+野 生 型C l B棒 眼？+非 棒 眼？C l B死 亡？+非 棒 眼？可显现隐性突变和致死突变C l B+棒 眼可供下次检测用选择雄果蝇作为待测对象是因为：一只雄果蝇可和多只雌蝇交配，这样筛选突变的样本增加了。雄果蝇是完全连锁的，不会发生交
18、换。用ClB雌果蝇有以下的优点：用C可抑制交换，使得结果明确，不受重组的干扰。B作为一种标记易区分两类雌蝇，可将ClB品系分别出来。使一半无待测X染色体的雄蝇致死。2)、平衡致死品系(balanced lethal system)这是利用倒位的交换抑制效应，为了同时保存两个致死基因而设计建立的果蝇品系。保存一个隐性基因必需使之处于纯合状态,因只有纯合体才能真实遗传。但致死基因不能以纯合保存,因纯合体是致死的,只能以杂合体状态保存。Muller提出可用另一个致死基因来“平衡”。其先决条件是,两个致死基因紧密连锁,极不易发生交换,或是利用倒位抑制交换,使两个非等位的隐性致死基因恒久处于一对同源染色
19、体的不同成员上。展 翅D +粘胶眼+Gl+展 翅D +展翅粘胶眼D +Gl野生型+粘胶眼+Gl平衡致死系的形成死 亡D +D +展翅粘胶眼D +Gl永久杂种并非真实不分别，但可真实遗传展翅粘胶眼D +Gl展翅粘胶眼D +Gl+Gl+Gl死 亡展翅粘胶眼D +Gl6.2.4 易位(translocation)6.2.4.1 易位的类型1)、相互易位(reciprocal translocation)非同源染色体之间相互置换了一段染色体片段。2)、简洁易位(interstitial translocation)一条染色体片断插入到非同源染色体区段之中。3)、罗伯逊式易位(Robertsonian
20、translocation)也称着丝粒融合或整臂融合。由两个非同源的端着丝粒染色体的长臂相互重接成一条长的中心着丝粒染色体；短臂相互连接成交互的产物，常在细胞分裂中丢失。ABCFDEMNQOPAFDEMNQOPBCInterstitial translocationABCFDEMNQOPABCQOPMNFDEReciprocal translocationRobertsonian translocation6.2.4.2 易位的细胞学效应相互易位杂合体在Metaphase I 由于同源部分的紧密配对而出现特征性的十字形图像。随着分裂的进行，十字形图像渐渐开放形成一个环形或双环状的“8”字形。到
21、Anaphase I，染色体表现出不同的分别方式：相邻分别1(adjacent segregation-1)相邻分别2(adjacent segregation-2)交互分别(alternate segregation)减数分裂中期 I 的相互易位杂合体ABCFDEMNQOPFEDABCOQPMN1234相互易位杂合体在减数分裂后期 I 的三种分离方式Alternate Adjacent-1Adjacent-21 34 213241342143212341324Alternate 产生的配子是正常的和平衡易位的，可存活Adjacent-1,2 产生的配子都有缺失和重复，是不行育的6.2.4.3
22、 易位的遗传学效应1)、假连锁现象(pesudolinkage)非同源染色体上的基因在形成配子时相互不能自由组合的现象称为假连锁。由于只有交互分别的产物可育，邻近分别的产物不行育，这样自由组合的类型就不会出现在后代中。2)、花斑型位置效应(variegated position effect)指由于位于常染色质区的基因经易位而移到异染色质区或其旁边，引起这一基因的异染色质化，使其作用受到抑制，表现出不稳定的表型效应。假如蝇的红眼基因W+易位。bwbwee褐眼黑檀体+表型:野生型2332bwbwee+bwe2/23/3/32易位杂合体bwbwee褐眼黑檀体+bw+e野生型+bwee致死:2缺失,
23、3重复+ebwbw致死:3缺失,2重复果蝇假连锁现象当果蝇X染色体上的红眼基因W+易位到异染色质区时会出现红白相间的复眼3)、基因重排导致癌基因(oncogene)的活化产生肿瘤4)、异位可导致人类家族性染色体异样6.2.4.4 易位、倒位与进化易位和倒位与进化较为亲密，它们是引起爆发式新种起源的重要途径。6.2.4.4 易位的应用用于动、植物育种。利用易位限制虫害：方法是以适当剂量的放射线照射雄虫，导致易位，使其后代约50%不能孵化，出现半不育。6.3 染色体数目的变更一套基本的染色体数目称为一倍体数(x)。带有多个一倍体染色体数的生物称为整倍体(euploid)。整倍体可分为一倍体、二倍体
24、、多倍体。单倍体数(n)是指配子中所含的染色体数。大部分动、植物的单倍体数一倍体数是相同的。n和x可以交替运用。但在某些植物如小麦其n和x的意义是不同的。少数二倍体生物增加或削减了一条或几条完整的染色体，而不发生整套染色体的增减，称为非整倍体(aneuploid)。6.3.1 整倍体(euploid)6.3.1.1 二倍体和单倍体大多数真核生物是二倍体(diploid)。单倍体(haploid)含有配子染色体数目。由二倍体产生的单倍体也称为一倍体(monoploid)。雄性蜜蜂、黄蜂、蚁都是一倍体。单倍体一般可由无融合生殖产生，也可通过花粉和花药培育来获得。单倍体植株矮小，生活力很弱，而且完全
25、不育。单倍体通过染色体加倍，可获得纯合的二倍体。第三节 染色体数目的变异一。染色体的倍数性变异（一）染色体组及整倍性染色体组的概念：（以小麦属为例）一粒小麦、野生一粒小麦：2n=14 二粒小麦、野生二粒小麦 园锥小麦、提莫菲维小麦 2n=28 一般小麦、密穗小麦：2n=42 以“7”作为基数变更 染色体组（X）：在二倍体生物的配子中所包含的形态、结构和功能都彼此不同的一组染色体。是多倍体物种染色体的组成成员，是一个完整而协调的体系，缺少其中的任何一个都会造成不育或性状的变异。2n=14 2 X 7=2X 二倍体 2n=21 3 X 7=3X 三倍体 2n=28 4 X 7=4X 四倍体 2n=
26、35 5 X 7=5X 五倍体 2n=42 6 X 7=6X 六倍体 不同种属的染色体组：麦属：X=7葱属：X=8 稻属：X=12烟草属：X=12 棉属：X=13 多倍体：三倍和三倍以上的多倍体 统称为多倍体。同源多倍体：增加的染色体组来自同一物种，一般由二倍体的染色体干脆加倍而来。异源多倍体：增加的染色体组来自不同物种，一般由不同种、属间的杂交种染色体加倍而来。整倍体(euploid)：一套基本的染色体数目称为染色 体组(x)。带有染色体组数的生物称为整倍体(euploid)。整倍体可分为一倍体、二倍体、多倍体。非整倍体(aneuploid)：少数二倍体生物增加或削减了一条或几条完整的染色体
27、，而不发生整套染色体的增减，称为非整倍体(aneuploid)。染色体数目的变更染色体数目的变更一.整倍体（enpeoid）一倍体(monoploid number(x)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）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倍体葡萄的比较二 非整倍体非整倍体 二倍体又可称为 双体双体（disomy）（2n）缺体缺体（nullisomy)2n-2，又称为零体零体 单体单体（monos
28、omy）2n-1,）三体（三体（trisomytrisomy），），2n+1）（1）21-三体即Down氏综合征;（2）18-三体，即Edward综合征;（3）13-三体，即Patau综合征;双三体（double trisomy）,2n+1+1 二倍体和单倍体：大多数真核生物是二倍体(diploid)。单倍体(haploid)含有配子染色体数目。由二倍体产生的单倍体也称为一倍体(monoploid)。雄性蜜蜂、黄蜂、蚁都是一倍体。单倍体一般可由无融合生殖产生，也可通过花粉和花药培育来获得。单倍体植株矮小，生活力很弱，而且完全不育。单倍体通过染色体加倍，可获得纯合的二倍体。多倍体(polyplo
29、id)具有3套以上染色体组的细胞或个体称为多倍体。染色体加倍可自然发生，也可利用秋水仙素等方法人工诱发。秋水仙素的作用主要是抑制细胞分裂时纺缍丝的形成，使已复制并分开了的子染色体不能分向两极，而仍留在一个细胞内，染色体就由此加倍。显花植物中有很多物种是多倍体，在大约15200种的显花植物中多倍体物种约占50%。单子叶植物中多倍体物种占90%以上的有天南星科、鸢尾科、龙舌兰科、兰科等。1)、同源多倍体(autopolyploid)具有3套以上相同染色体组的细胞或个体称为同源多倍体，通常是由同一物种的染色体加倍而成。同源四倍体（AAAA）：与其原来的二倍体相比，茎粗叶大，花器、果实、种子等也大些，
30、叶色也较深。但也出现叶子皱缩、分蘖削减、生长缓慢、成熟延迟及育性降低等不良反应。同源三倍体（AAA）：其主要特点是高度不育，基本上不结种子。但很多三倍体植物都具有很强的生活力，养分器官特别繁茂。2)、同源多倍体减数分裂和基因分别的特点同源三倍体同源三倍体在减数分裂前期或形成一个三价体，或形成一个二价体和一个单价体，无论何种配对方式，最终都是一条染色体走向一极，另两条走向一极。具有两条染色体的配子(2n)的概率是(1/2)n，具有一条染色体的配子(n)的概率也是(1/2)n。三倍体所产生的绝大多数配子的染色体数目是在n和2n之间，这些配子的染色体都是不平衡的。TrivalentBivalent
31、Univalent+同源三倍体联会的可能方式无籽西瓜的育成：二倍体西瓜2n=2x=22 秋水仙素加倍四倍体西瓜2n=4x=44四倍体西瓜2n=4x=44x二倍体西瓜2n=2x=22 配子：n=2x=22配子：n=X=11三倍体西瓜2n=3x=33同源四倍体同源四倍体联会时可形成一个四价体，或一个三价体和一个单价体，或两个二价体等。假犹如源四倍体的各个染色体在减数分裂中期 I 都以四价体或二价体的构型出现，则后期 I的分别将基本上是均等的，形成的配子多数是可育的。但多数物种的同源四倍体都是部分不育或高度不育，主要缘由是三价体和单价体的频率较高，染色体安排不均衡，造成配子的染色体组成不平衡。同源四
32、倍体在减数分裂是的可能配对方式Quadrivalent Two bivalents Trivalent Univalent+同源四倍体：对于基因(A,a)来讲，二倍体有3种基因型，四倍体有5种基因型。即：AAAA(四式)、AAAa(三式)、AAaa(复式)、Aaaa(单式)、aaaa(零式)。3种杂合体分别形成配子的种类和比例，取决于其是按染色体随机分别(基因座位和着丝粒紧密连锁，不发生交换)还是按染色单体随机分别(基因座位和着丝粒距离较远，要考虑交换)。1234AAaa12AA34aa13Aa24Aa14Aa23Aa配对由于纺缍丝的随机拉动形成配子1+3 Aa2+4 Aa1+4 Aa2+3
33、Aa1+2 AA3+4 aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+3 Aa2+4 Aa同源四倍体AAaa复式的基因分别基因型基因型配子种类和比例配子种类和比例自交子代基因型及比例自交子代基因型及比例自交子代表自交子代表型及比例型及比例AAAAAaAaAaAaA A4 4A A3 3a a A A2 2a a2 2AaAa3 3a a4 4A Aa aAAAaAAAa1 11 11 12 21 1全部全部AAaaAAaa1 14 41 11 18 818188 81 135351 1AaaaAaaa1 11 11 12 21 13 31 1同源四倍体某座位的等位基因按染色体随机分别
34、3)、异源多倍体(allopolyploid)两个或两个以上的不同物种杂交，它们的杂种经染色体加倍形成的多倍体称异源多倍体，偶倍数的异源多倍体是可育的。一般小麦、棉花、烟草、油菜和甘蔗等都是异源多倍体，它们是长期进化的产物。人工创建异源多倍体的途径，一般也是先杂交，再将杂种染色体加倍。但为了保证杂交的成功，其原始亲本之间大都是有确定亲缘关系的。一粒小麦T.monococum2n=14AA斯氏山羊草(或拟斯卑尔脱山羊草)T.searsii(或T.Aegilops speltoides)2n=14BBAB不育杂种染色体加倍拟二粒小麦T.dicoccoides2n=28AABB方穗山羊草T.taus
35、chii2n=14DDABD不育杂种染色体加倍一般小麦T.aestivum2n=42AABBDD异源六倍体一般小麦可能的起源途径花椰菜(2n=18)B.oleracea阿比西尼亚芥菜(2n=34)B.carinata黑芥菜(2n=16)B.nigra芜菁(2n=38)B.napus中国甘蓝(2n=20)B.campestris卷叶甘蓝(2n=36)B.juncean=9n=9n=8n=8n=10n=10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人工创建的异源多倍体是由G.Karpechenko于1928年合成的萝卜甘蓝.将萝卜(Raphanus sativa,2n=1
36、8)与甘蓝(Brassica oleracea,2n=18)杂交，杂种经染色体加倍形成了一个新种萝卜甘蓝Raphanobrassice),其与预期目的相反长出了萝卜的叶子和甘蓝的根。虽没经济价值，但供应了产生种间和属间杂种的可能性及在短期内人工创建新物种的方法。异源八倍体的小黑麦(Triticale)是我国鲍文奎用一般小麦和黑麦(Secale cereale)杂交，并经染色体加倍而后培育而成的。八倍体小黑麦的育成：一般小麦 AABBDDX黑麦RRABDR不育染色体加倍 AABBDDRR八倍体小黑麦二、非整倍体比正常合子染色体数（2N）多或少一个以至若干个染色体的生物称之。超倍体：染色体数多于2
37、N者。非整倍体 亚倍体：染色体数少于2N者。超倍体超倍体三体：2n+1四体：2n+2双三体：2n+1+1双四体：2n+2+2 可在自然群体中出现单体：2n-1双单体：2n-1-1缺体：2n-2 在二倍体的自然群体中很难出现；只有异源多倍体才有出现的可能性Chromosomal arrangement of a woman with trisomy 21An individual with Downs syndromeAn individual with Downs syndromeChild with trisomy 186.3.2 体细胞非整倍体在体细胞或培育细胞中也会产生非整倍体。例如嵌合
38、体(genetic mosaic)就是在发育早期产生了非整倍体。两性嵌合体人既具有男性内生殖腺睾丸，又具有女性的卵巢。这是人类第一例 体细胞非整倍体。如一种两性嵌合体XO/XYY，可能是在XY合子发育早期，有丝分裂中两条Y染色体的姐妹染色单体没有分别，同趋于一极，使另一极缺少了Y染色体。这样一个子细胞后代为XYY，另一个为XO。果蝇中也存在两性畸形的例子。果蝇的雌雄嵌合体。此合子是w+m+/wm，当第一次卵裂时一个细胞丢失了带有w+m+基因的X染色体，发育成两性嵌合体。身体的一半为雄性(左)，白眼，其基因型为O/wm；另一半为雌性(红眼)，其基因型为w+m+。6.3.1.2 多倍体(polyp
39、loid)具有2套以上染色体组的细胞或个体称为多倍体。染色体加倍可自然发生，也可利用秋水仙素等方法人工诱发。秋水仙素的作用主要是抑制细胞分裂时纺缍丝的形成，使已复制并分开了的子染色体不能分向两极，而仍留在一个细胞内，染色体就由此加倍。显花植物中有很多物种是多倍体，在大约15200种的显花植物中多倍体物种约占50%。单子叶植物中多倍体物种占90%以上的有天南星科、鸢尾科、龙舌兰科、兰科等。1)、同源多倍体(autopolyploid)具有2套以上相同染色体组的细胞或个体称为同源多倍体，通常是由同一物种的染色体加倍而成。同源四倍体与其原来的二倍体相比，茎粗叶大，花器、果实、种子等也大些，叶色也较深
40、。但也出现叶子皱缩、分蘖削减、生长缓慢、成熟延迟及育性降低等不良反应。同源三倍体的主要特点是高度不育，基本上不结种子。但很多三倍体植物都具有很强的生活力，养分器官特别繁茂。2)、同源多倍体减数分裂和基因分别的特点同源三倍体同源三倍体在减数分裂前期或形成一个三价体，或形成一个二价体和一个单价体，无论何种配对方式，最终都是一条染色体走向一极，另两条走向一极。具有两条染色体的配子(2n)的概率是(1/2)n，具有一条染色体的配子(n)的概率也是(1/2)n。三倍体所产生的绝大多数配子的染色体数目是在n和2n之间，这些配子的染色体都是不平衡的。TrivalentBivalent Univalent+同
41、源三倍体联会的可能方式同源四倍体同源四倍体联会时可形成一个四价体，或一个三价体和一个单价体，或两个二价体等。假犹如源四倍体的各个染色体在减数分裂中期 I 都以四价体或二价体的构型出现，则后期 I的分别将基本上是均等的，形成的配子多数是可育的。但多数物种的同源四倍体都是部分不育或高度不育，主要缘由是三价体和单价体的频率较高，染色体安排不均衡，造成配子的染色体组成不平衡。同源四倍体在减数分裂是的可能配对方式Quadrivalent Two bivalents Trivalent Univalent+同源四倍体对于基因(A,a)来讲，二倍体有3种基因型，四倍体有5种基因型。即：AAAA(四显体qua
42、druplex)、AAAa(三显体triplex)、Aaaa(二显体duplex)、Aaaa(单显体simplex)、aaaa(无显体nulliplex)。3种杂合体分别形成配子的种类和比例，取决于其是按染色体随机分别(基因座位和着丝粒紧密连锁，不发生交换)还是按染色单体随机分别(基因座位和着丝粒距离较远，要考虑交换)。1234AAaa12AA34aa13Aa24Aa14Aa23Aa配对由于纺缍丝的随机拉动形成配子1+3 Aa2+4 Aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+4 Aa2+3 Aa1+2 AA3+4 aa1+3 Aa2+4 Aa同源四倍体AAaa二显体的基因分别基因
43、型基因型配子种类和比例配子种类和比例自交子代基因型及比例自交子代基因型及比例自交子代表自交子代表型及比例型及比例AAAAAaAaAaAaA A4 4A A3 3a a A A2 2a a2 2AaAa3 3a a4 4A Aa aAAAaAAAa1 11 11 12 21 1全部全部AAaaAAaa1 14 41 11 18 818188 81 135351 1AaaaAaaa1 11 11 12 21 13 31 1同源四倍体某座位的等位基因按染色体随机分别3)、异源多倍体(allopolyploid)两个或两个以上的不同物种杂交，它们的杂种经染色体加倍形成的多倍体称异源多倍体，也称作双二倍
44、体(amphidiploid)。异源多倍体是可育的。一般小麦、棉花、烟草、油菜和甘蔗等都是异源多倍体，它们是长期进化的产物。人工创建异源多倍体的途径，一般也是先杂交，再将杂种染色体加倍。但为了保证杂交的成功，其原始亲本之间大都是有确定亲缘关系的。一粒小麦T.monococum2n=14AA斯氏山羊草(或拟斯卑尔脱山羊草)T.searsii(或T.Aegilops speltoides)2n=14BBAB不育杂种染色体加倍拟二粒小麦T.dicoccoides2n=28AABB滔氏麦草T.tauschii2n=14DDABD不育杂种染色体加倍一般小麦T.aestivum2n=42AABBDD异源六
45、倍体一般小麦可能的起源途径花椰菜(2n=18)B.oleracea阿比西尼亚芥菜(2n=34)B.carinata黑芥菜(2n=16)B.nigra芜菁(2n=38)B.napus中国甘蓝(2n=20)B.campestris卷叶甘蓝(2n=36)B.juncean=9n=9n=8n=8n=10n=10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人工创建的异源多倍体是由G.Karpechenko于1928年合成的萝卜甘蓝.将萝卜(Raphanus sativa,2n=18)与甘蓝(Brassica oleracea,2n=18)杂交，杂种经染色体加倍形成了一个新种萝卜甘
46、蓝(Raphanobrassice),其与预期目的相反长出了萝卜的叶子和甘蓝的根。虽没经济价值，但供应了产生种间和属间杂种的可能性及在短期内人工创建新物种的方法。异源八倍体的小黑麦(Triticale)是我国鲍文奎用一般小麦和黑麦(Secale cereale)杂交，并经染色体加倍而后培育而成的。6.3.2 非整倍体(aneuploid)正常个体是完整二倍体(2n),又可称为双体(disomy)。缺体(nullisomy),2n-2，个体丢失了一对同源染色体。一般是致死的，但在异源多倍体植物中常可成活，但长得较弱小。单体(monosomy),2n-1，个体丢失某一条染色体。由于以下缘由单体会出
47、现异样表型或特征：染色体的平衡受到破坏；某些基因产物的剂量减半，有的会影响性状的发育；随着一条染色体的丢失，其携带的显性基因随之丢失，其隐性等位基因得以表达。三体(trisomy),2n+1，个体多了某一条染色体。由于染色体平衡的破坏和基因组剂量的增加，三体也显示出异样表型特征。人类中常见有三种三体：21-三体，即Down氏综合症；18-三体，即Edward综合症；13-三体，即Patau综合症。双三体(doule trisomy),2n+1+1，即个体多了两条不同的染色体。多体(polysomy),2n+n，某一号染色体增加一条以上称为多体。Chromosomal arrangement o
48、f a woman with trisomy 21An individual with Downs syndromeAn individual with Downs syndromeChild with trisomy 186.3.2 体细胞非整倍体在体细胞或培育细胞中也会产生非整倍体。例如嵌合体(genetic mosaic)就是在发育早期产生了非整倍体。两性嵌合体人既具有男性内生殖腺睾丸，又具有女性的卵巢。这是人类第一例 体细胞非整倍体。如一种两性嵌合体XO/XYY，可能是在XY合子发育早期，有丝分裂中两条Y染色体的姐妹染色单体没有分别，同趋于一极，使另一极缺少了Y染色体。这样一个子细胞后代为XYY，另一个为XO。果蝇中也存在两性畸形的例子。果蝇的雌雄嵌合体。此合子是w+m+/wm，当第一次卵裂时一个细胞丢失了带有w+m+基因的X染色体，发育成两性嵌合体。身体的一半为雄性(左)，白眼，其基因型为O/wm；另一半为雌性(红眼)，其基因型为w+m+。