[科普中國]-染色體組

一個染色體組指細(xì)胞中的一組非同源染色體，現(xiàn)已作為專門的術(shù)語廣泛使用。

定義細(xì)胞中的一組完整非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)助，攜帶著控制一種生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。

概念起源H．Winkler（1920）最初提出，單倍體的一整套染色體即為一個染色體組。這一組染色體與從屬于它的原生質(zhì)一起應(yīng)成為分類學(xué)上的一個單位。這是最先所給與染色體組的概念。木原均（1980）又賦于此概念以功能上的含義，即把各種生物為保持其生活機(jī)能協(xié)調(diào)諧和而不可或缺的一組染色體作為一個染色體組。在一個染色體組為A的二倍體生物中，體細(xì)胞與生殖細(xì)胞的染色體組分別為AA和A。單倍體的產(chǎn)生證明了僅一套染色體組即能維持生物的生存。在二套染色體中如其所包含的所有染色體彼此兩兩相同時稱為同源染色體組，相反，如所有染色體都不相同，則稱異源染色體。處于二者之間則為部分同源染色體。病毒的“染色體”（無組蛋白包繞，所以這種說法不夠標(biāo)準(zhǔn)）是單鏈RNA，具有各個種的特定大小，因為決定一個種的遺傳信息全部貯存在一組核酸分子中，其染色體核酸分子也就是一個染色體組（或基因組），因此，所謂多瘤病毒的染色體組，大腸桿菌的染色體組等，常常意味著就是它們各自的染色體DNA分子。

在大多數(shù)生物的體細(xì)胞中染色體是兩兩成對的。例如果蠅有4對共8條染色體，這4對染色體可以分成兩組，每一組中包括3條常染色體和1條性染色體。就雄果蠅來說，其中的一組包括X、II、III 、IV。另一組包括Y、II、III 、IV。在精子形成過程中：經(jīng)過減數(shù)分裂染色體的數(shù)目減半，所以雄果蠅的精子中只含有一組染色體（X、II、III 、IV或Y、II、III 、IV）這組染色體中的4條染色體，形狀和大小各不相同。像雄果蠅的精子中的4條染色體這樣，一個生殖細(xì)胞中的全部染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，但是包含了控制生物體生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組完整的非同源染色體組，叫一個染色體組，人們常用染色體組型分析方法，來描述染色體組在有絲分裂中期的特征。1

圖為雄果蠅染色體組圖解。

特征不論一個染色體組內(nèi)包含有幾個染色體，同一個染色體組的各個染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和連鎖群都彼此不同，但它們卻構(gòu)成了一個完整而協(xié)調(diào)的體系，缺少其中任何一個都會造成不育或性狀的變異。

幾倍體及組數(shù)判斷判斷幾倍體多倍體的生殖細(xì)胞內(nèi)不只含有一個染色體組，但由這樣的生殖細(xì)胞直接發(fā)育成的個體都叫單倍體。不能只是根據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體組的數(shù)目簡單地叫做幾倍體，即生物的幾倍體的判別，不能只看細(xì)胞內(nèi)含有多少個染色體組，還要考慮到生物個體發(fā)育的直接來源：①如果生物體由受精卵（或合子）發(fā)育而成，生物體細(xì)胞內(nèi)有幾個染色體組，此生物就叫幾倍體；②如果生物體由生殖細(xì)胞（卵細(xì)胞或花粉）直接發(fā)育而成，無論細(xì)胞內(nèi)含有幾個染色體組，此生物體都不能叫幾倍體，而只能叫單倍體。另外，還要考慮染色體組倍性的變化：若染色體組數(shù)目倍性減半，則形成單倍體，如植物的花藥離體培養(yǎng)形成單倍體植株，蜜蜂的孤雌生殖發(fā)育成雄蜂；若染色體組數(shù)目成倍增加形成多倍體，如八倍體的小黑麥等。2

判斷組數(shù)判斷幾倍體實際上是判斷某個體的體細(xì)胞中的染色體組數(shù)。由于一個染色體組中無同源染色體，則同源染色體個數(shù)成為判斷染色體組數(shù)即判斷某個體為幾倍體的主要依據(jù)。A與A，a與a是相同基因，分列于同源染色體上，A與a，是等位基因，也分列于同源染色體上。同一字母(不論大小寫)有幾個就有幾個同源染色體。因此，Aa 為一對同源染色體，含兩個染色體組，叫二倍體。AAaa 為4個同源染色體,含4個染色體組，叫四倍體。AAaBBbCCc 為3組同源染色體，含3個染色體組，叫三倍體。AABBCCDD是，含2個染色體組叫兩倍體。AAaaBBbb 含4個染色體組，最快的判斷就是看幾個同源染色體個數(shù)（看加粗字母可判斷）。

細(xì)胞內(nèi)同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。細(xì)胞內(nèi)有幾種形態(tài)的染色體，一個染色體組內(nèi)就有幾條染色體。2

單倍體由配子直接發(fā)育而來的物種叫做單倍體。

在生物的體細(xì)胞中，染色體的數(shù)目不僅可以成倍地增加，還可以成倍地減少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的體細(xì)胞中有32條染色體，而雄蜂的體細(xì)胞中只有16條染色體。像蜜蜂的雄蜂這樣，體細(xì)胞中含有本物種配子的染色體數(shù)目的個體，叫做單倍體。

二倍體體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體，如人、玉米、果蠅等。幾乎全部的動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。體細(xì)胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫多倍體，其中體細(xì)胞中含有三個染色體組的個體叫三倍體。比如香蕉。體細(xì)胞中含有四個染色體組的個體叫四倍體。比如馬鈴薯。多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少見。在被子植物中，至少有1/3的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉花、煙草、蘋果、梨、菊、水仙等都是多倍體，帕米爾高原的高山植物，有65%的種類是多倍體。多倍體產(chǎn)生的主要原因，是體細(xì)胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復(fù)制，但是細(xì)胞受到外界環(huán)境條件（如溫度驟變）或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到抑制以致染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個子細(xì)胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞，如果這樣的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，就可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個體。人工誘導(dǎo)多倍體的方法也有很多，例如低溫處理。而目前最常用的而且有效的方法，是用秋水仙素來處理一些植物萌發(fā)的種子或幼苗。

染色體數(shù)目加倍也可以發(fā)生在配子形成的減數(shù)分裂過程中，這樣就會產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的配子，染色體數(shù)目加倍的配子在受精以后也會發(fā)育成多倍體。

異源多倍體異源多倍體，生物學(xué)名詞，指不同物種雜交產(chǎn)生的雜種后代經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體。常見的多倍體植物大多數(shù)屬于異源多倍體，例如，小麥、燕麥、棉、煙草、蘋果、梨、櫻桃、菊、水仙、郁金香等。對應(yīng)的有同源多倍體，同一物種經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體，稱為同源多倍體。

人類染色體組在有絲分裂中期的染色體最典型，此時細(xì)胞經(jīng)過分裂見間期的復(fù)制，具有兩個相同結(jié)構(gòu)的染色單體并由著絲點（主縊痕）相連。根據(jù)著絲點的位置而定，可將中期染色體分為四種：中著絲粒染色體、亞中著絲粒染色體、端著絲粒染色體、近端著絲粒染色體。

人類染色體組型是指人的一個體細(xì)胞中全部染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征。進(jìn)行人類染色體組型分析就是根據(jù)上述特征對人類染色體進(jìn)行分組、排列和配對。生物的染色體組型代表了生物的種屬特征，所以，進(jìn)行染色體組型分析，對于探討人類遺傳病的發(fā)病機(jī)理、動植物的起源、物種間的親緣關(guān)系等都具有重要意義。

人類男性體細(xì)胞的正常染色體組型具有46條染色體，同源染色體配對后并按體積從大到小逐一編號，其中1～22號為常染色體，性染色體被稱為X和Y染色體。3

影響細(xì)胞內(nèi)個別染色體的增加或減少，也會引起生物性狀的改變，甚至導(dǎo)致生物體死亡。例如，對玉米和番茄來說，細(xì)胞內(nèi)缺少了一條染色體就不能成活：又如，在黑腹果蠅中，細(xì)胞內(nèi)多一條或者少一條性染色體都會影響果蠅的生育力；多一條或者少一條II、III染色體，都會導(dǎo)致果蠅死亡。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院