染色体的结构变异

尽管染色体结构是很稳定的，但在一定的外界条件下，染色体也会发生结构上的变化。这种变化是染色体断裂和重新差错接合而成的，所以又叫做染色体畸变。染色体畸变在生物进化中有一定意义。许多亲缘关系密切的种和亚种的分化，已证明是染色体结构变化的结果。所以，研究染色体结构变化对认识自然、解释自然是有帮助的。利用人工诱发的染色体结构变化，我们已经能够把标记基因接加到指定的染色体上，把某些野生植物的有用基因加入栽培植物的染色体中，还可以利用染色体结构变化控制害虫的繁殖。

染色体结构

染色体结构变异可分为4种类型：缺失、重复、倒位、易位。缺失是指一条正常染色体上某段的丢失，也就是丢失了一个或几个基因；重复是指一条正常的染色体增加了与本身相同的某一区段。一对同源染色体如彼此发生对应的交换，就可使一个染色体发生缺失，而另一染色体发生重复；倒位是指染色体在断裂后某一片段倒转方向重新差错接合起来；易位是指染色体在断裂后某一片段差错接合到另一非同源染色体中。

染色体结构变化可以在自然条件下产生，也可以通过辐射或化学诱变人为地加以诱导。这样便可有目的地把染色体结构变化应用于实践。染色体结构变异被利用在家蚕品种改良中，其中最著名的是用于鉴别雌蚕以取得蚕丝增产的显著效果。我们知道，在生产上饲养雄蚕要比饲养雌蚕有利，因为雄蚕不会把养料消耗在产卵的需要上，桑叶吃得少，蚕丝吐得多，蚕丝重而丝的质量高，一般能增产20%～30%。那么能不能想办法控制雌蚕数量，有计划、有目的地多养雄蚕呢？日本科学家在家蚕上做了大量工作。家蚕的皮斑基因本来不在染色体上，不是伴性遗传。日本科学家用X射线照射家蚕，使染色体的一段发生易位，把皮斑基因从常染色体移到性染色体上，使得雌蚕都有皮斑，而雄蚕没有。这样，就很容易鉴别出雌雄来。凡是身上有皮斑的，就是雌蚕，否则就是雄蚕。利用这个方法在生产中就可多饲养雄蚕，以提高丝产量。

利用染色体结构变化也可以更好地实现农作物育种。研究人员发现，在作物育种上经常碰到的一个问题是如何把野生植物的有利基因转移到载培植物中来。野生植物中有许多性状是十分有利的，例如对某些病毒的免疫性或抗性。如果能最妥善地转移到亲缘相近的载培植物中，那就会大幅度地提高产量。要做到这一点，首先要在近缘野生种中找到这种可资利用的基因，再把它跟栽培种杂交，获得能育的后代，再和栽培种回交。一般来说，野生亲缘种的染色体跟栽培种的染色体之间不能同源配对，因而不能通过交换重组把所需基因从野生染色体转移到栽培植物染色体上。唯一的办法是使带有有利基因的染色体片段断裂下来，接加到栽培植物的染色体上。这样，在栽培植物的染色体上留下一个易拉片段，实现了有利基因的转移。

在小麦育种中，曾经利用这种染色体结构的变化把一个抗叶锈病的基因从伞形草成功地转移到普通小麦上。山羊草（2n＝14）先和野生二粒小麦杂交和加倍，得到了一个能和普通小麦（2n＝42）杂交的双二倍体（2n＝42），把所得杂种再跟小麦回交2次，每次用来杂交的杂种都要选抗叶锈病的植株，结果在杂种后代中抗叶锈病的植株除了回复小麦的全套染色体外，还有一个来自伞形山羊草带有抗叶锈病基因的额外染色体。但这一染色体除了抗叶锈的有利基因外，还有野生伞形山羊草的其他不利的遗传物质。为此。需要把植株在减数分裂前用X射线照射，以诱发伞形山羊草额外染色体和小麦染色体之间的断裂和重新接合，然后再用照射后的花粉给植物授粉。结果选出了一株抗叶锈的后代，获得了带抗叶锈基因的伞形山羊草易位小片段，并排除了其他不利野生性状的遗传。利用类似的方法，在烟草中也曾把抗烟草花叶病毒的基因从粘烟草转移到普通烟草品种中。在芝麻和马铃薯中也有同样的实例。