三、倒位
1．倒位的类别
倒位（inversion）是指染色体的某一区段的正常直线的基因顺序颠倒了。倒位有两类：臂内倒位（paracentric inversion）或一侧倒位，它是指倒位的区段在染色体的某一个臂内；臂间倒位（pericentdc inversion）或两侧倒位，它是指倒位区段内有着丝粒，或倒位的区段涉及染色体的两个臂。
2．倒位的鉴定
根据倒位杂合体在减数分裂时的联会图象可鉴别是否发生了倒位。若倒位区段很长，倒位染色体可反转过来，倒位区段仍与正常染色体的同源区段进行联会，其他区段就只得保持分离，呈现一种“桥“的形状；若倒位区段较短，常常是倒位的区段不能配对，结果中间有疏松区；若倒位区段不长，则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“倒位圈或环”。
倒位圈不同于缺失杂合体和重复杂合体的环或瘤：倒位环是一对染色体形成的；缺失环或重复环是由一条染色体形成的。
在倒位圈内外，非姊妹染色单体之间都可能发生交换，结果引起臂内和臂间杂合体产生大量的缺失染色单体、重复染色单体或双着丝粒染色单体等。双着丝粒染色单体的两个着丝粒在后期向相反两极移动时，两个着丝粒之间的区段跨越两极，就构成所谓“后期桥”的形象。所以，某个体在减数分裂时形成后期I或后期Ⅱ桥，就可以作为鉴定是否出现染色体倒位的依据之一。
3．倒位的遗传学效应
（1）倒位可抑制或大大降低倒位环内基因的重组或交换：对倒位杂合体来说，只要非姊妹染色单体之间在倒位圈内发生了交换，所产生的染色单体或配子有4种：①臂内倒位杂合体交换后产生无着丝粒断片，在后期I丢失了；② 臂内倒位杂合体的交换产生了双着丝粒的缺失染色体单体，后期桥折断后，形成两个缺失染色体，含此染色体的配子不育；③两种倒位杂合体染色单体交换后产生单着丝粒的重复缺失染色体和缺失染色体，含此染色体的配子仍是不育的；④未发生交换，含有正常或倒位染色单体的配子是可育的（图8-11）。可看出倒位可抑制倒位环内的交换。
（2）改变基因间的交换率或重组值：当染色体出现倒位区段之后，倒位区段内的那些基因的直线顺序也就随着颠倒了。因此，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重组值（交换值）改变了。
（3）影响到基因间的调控方式：因为基因间的的关系是悠久的地质年代造成的，一旦发生染色体倒位，使基因调控方式发生了根本性的变化，可使正常表达的基因被迫关闭，也可能使原来关闭的基因被激活，产生特定的表型。
4．倒位的应用
（1）探讨物种的进化：在生物进化中，倒位不仅改变了连锁基因的重组率，也改变了基因与基因之间固有的关系，从而造成变异，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。如欧洲百合（Lilium martagon）和竹叶百合（L. hasnonii）是两个不同的种，都是n =12。这12个染色体之中，两个很大，以M1和M2代表；10个相当小，以S1，S2 … S10代表。研究发现这两个种之间的分化就在于一个种的M1、M2、S1 、S2、S3 和S4 6个染色体，是由另一个种的相同染色体发生臂内倒位形成的。
（2）用于基因突变的检测：现采用最多的是果蝇的ClB（Crossover suppress lethal Bar technique）测定法，又 称性连锁致死突变检测法，C代表抑制交换的倒位区段；l代表该倒位区段内的一个隐性致死基因，可使胚胎在最初发育阶段死亡；B代表该倒位区段范围之外有一个16A区段的重复区段，其表现型为显性棒眼，故能识别含有倒位X染色体的个体。由于倒位区段内的交换都被抑制了，ClB系的X染色体只有在它与正常X染色体（X ）杂合（ClB//X ）时，才能保存和传递。因为纯合的ClB//ClB雌蝇和ClB//Y雄蝇都必然受l的影响，而在胚胎发育的初期就死亡了。
ClB具体测定方法是：先使正常的雄蝇（X //Y）接受X射线处理，X 染色体上的基因发生突变（突变后以X– 代表）。然后用此雄蝇与ClB//X 雌蝇杂交，由于C1B//X 雌蝇产生的配子含有CIB染色体和正常染色体，所以杂交子代只有ClB//X 雌蝇（棒）、X // X–雌蝇（正常眼）和X //Y雄蝇（正常眼）3种成蝇。随后让子代群体内的ClB// X– 雌蝇与X //Y 雄蝇成对杂交，根据子二代群体的表现可推测原来的X染色体上是否发生了可见的隐性突变或致死突变。
若子二代有ClB// X 雌蝇（棒眼）、X // X– 雌蝇（正常眼）和X //Y正常雄蝇，则表明未发生突变；若只有ClB// X 雌蝇（棒眼）、X // X– 雌蝇（正常眼），表明X染色体上有致死突变；若除了有ClB// X 雌蝇（棒眼）、X // X– 雌蝇（正常眼）外，还有突变型的雄蝇，表明在X染色体上发生了可见的隐性突变。
（3）用于保存致死基因：致死基因虽对生物有害，但对于研究它的遗传规律、致死效应和机理以及它与其他性状的关系都有重要的意义，所以有必要保存致死基因。一般情况下，致死基因不易保存，纯合时个体死亡，为此只能以杂合状态予以保存。Muller在1918年发现果蝇的翻翅基因（Cy）是一个纯合致死的显性基因；而另一个隐性致死基因（l）也是纯合致死。Cy基因和l基因分别位于一对染色体的不同位置上，而且这对染色体的两基因之外有倒位区段。在两致死基因的杂合体Cy / l中，由于倒位抑制了交换，只形成Cy 和 l配子，近交后代可有3种基因型：Cy /Cy 、 l/ l和Cy / l，前两种基因型死亡，只存活最后一种（Cy / l），表型全翻翅（图8-13）。象这种各代存活的个体都是杂合体，无须选择而能保存致死基因，并能真实遗传的品系称为平衡致死品系（balance lethal system）。
P 翻翅杂合体 Cy Cy 翻翅杂合体
——— × ———
l | l
↓
Cy Cy l
——— ——— ———
Cy l l
致死 翻翅杂合体 致死
图 8-13 平衡致死品系的遗传
四、易位
1．易位的类型
易位（translocation）是指某染色体的一个区段易接在非同源的另一条染色体上。它分为两类：一种是相互易位（reciprocal translocation），指两个非同源染色体都断裂后，这两个断裂了的染色体及其断片随后又交换地重新接合起来；简单易位（simple translocation）或单向转移，指染色体的某一区段嵌入到非同源染色体的一个臂内的现象。相互易位最常见。
2．易位的鉴定
鉴定易位的方法是观察易位杂合体在减数分裂时的联会图象。根据同源区域相互配对原则，一条易位的染色体片段仍与同源染色体的片段相联会，结果形成“十”字形。
这种易位杂合体形成的两对染色体联会在后期Ⅰ染色体分离时，有两种分离方式：一是交叉式分离，即以着丝粒分离或同源染色体分离，4条染色体交叉着被拉向两极，结果形成“8”字形；二是临近式分离，即相邻的两条染色体到达一极，另两条染色体到达另一极，再加上有交叉端化现象，结果形成4条染色体的大环，为“四体环”。这些图象都是鉴定易位的重要依据（图8-15）。
3．易位的遗传学效应
（1）植物中的半不育（semi-sterility）现象：即花粉有50%是败育的，胚囊也有50%是败育的，因而结实率很低。深入研究知这种半不育性是易位杂合体的突出特点。原因是易位杂合体在产生配子时，若后期I交叉式分离，最后产生的配子或者得到两条正常的染色体，或者得到两条易位染色体，它们都是可育的；若后期I是邻近式2/2分离，就只能产生含重复、缺失染色体的配子，它们都不可育。由于发生交叉式分离和临近式分离的机会一般大致相等，于是易位杂合体常表现半不育。
（2）易位可降低易位接合点附近某些基因间的重组率：原因是易位点附近的染色体区段在联会时不太紧密，交换的几率下降，重组率必然降低了。
（3）易位可使两个正常的连锁群改组为两个新的连锁群，出现假连锁现象：原来属于一个连锁群的一部分基因，改为两个连锁群，与仍然留在原连锁群的那些基因反而成为独立遗传关系。同理，原来属于两个连锁群的某些基因改为同一连锁群，象这样本不属于一个连锁群的某些基因由于易位而连锁在一起的现象称为假连锁（pseudolinkage）。现已知许多植物的变种就是由于染色体在进化过程中不断发生易位造成的。直果曼陀罗（Datura stramonium）的许多品系都是不同染色体的易位纯合体。
（4）易位可造成染色体融合（chromosomal fusion），从而导致染色体数目的减少：由于两个易位染色体中，一个从两个正常染色体得到的区段很小，在产生配子时丢失；另一个从两个正常染色体得到的区段很长，成为一个更大的易位染色体，在形成配子时存留下来。于是这个易位杂合体的子代群体内，有可能出现少了一对染色体的易位纯合体。这种现象在人类中经常发生，如罗伯逊易位（Robertsonian translocation），最常见的是第14和21染色体之间的易位。核型通常写为：45, –14, –21， t（14q21q），表示易位发生在14和21号染色体间，而且在着丝粒处发生了断裂和重接；少了两条染色体（14和21号染色体），多了一条易位的带有两条染色体长臂的染色体（t14q21q），这种个体虽然总数少了一条染色体，但从基因成分来看仍保持平衡，故称为平衡易位携带者。
（5）易位可激活致癌基因：近年来的研究发现，易位与人类致癌基因的表达也有关系。 Burkitt淋巴癌是一种恶性肿瘤，究其原因是第8染色体长臂末端与第14染色体长臂末端发生了相互易位。第8染色体的易位区段在致癌基因c-myc附近，而第14染色体的易位区段为IgH免疫球蛋白的重链基因。这样的相互易位把来自第8染色体的一个致癌基因c-myc从正常位置插入通常编码IgH基因内部，激活了致癌基因，使c-myc大量表达。
4．易位的应用
利用易位可进行基因定位。既然易位杂合体所产生的可育配子中一半含两个正常染色体，一半含两个易位染色体，所以在它的自交子代群体内，1/4是完全可育的正常个体，1/2仍然是半不育的易位杂合体，1/4是完全可育的易位纯合体。因而易位染色体的易位接合点相当于一个半不育的显性遗传基因T，而正常染色体的等位基因为t，因此易位杂合体Tt是半不育的。依据这一原理，通常采用三点测验法，根据T-t与其邻近基因间的重组率，确定它在染色体上的位置。如已知玉米株高正常基因（Br）为植株矮化基因（br）的显性。某玉米植株的株高正常，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F1 群体的半不育株测交，测交子代（Ft）为：株高正常、完全可育的27 株，株高正常、半不育的234 株，植株矮化、完全可育的279株，植株矮化、半不育的42株。据此可计算出基因br与易位点（T）的交换率为11.9%，则二者相距11.9m.u。
