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第十三章 细胞质遗传

第十三章 细胞质遗传. 重点： 细胞质遗传的主要特征，母 性影响的特点，细胞质遗传 的物质基础，植物雄性不育 及其利用 。 难点： 细胞质遗传的物质基础，植 物雄性不育及其利用 。. 第一节 细胞质遗传的特点. 一、细胞质遗传的概念 二、细胞质遗传的特点. 一、细胞质遗传的概念. 细胞质遗传：细胞质基因所控制的遗传 现象和遗传规律。又称非孟德尔遗传 、染色体外遗传、核外遗传、母性遗 传。 细胞质基因组： 细胞器 : ctDNA （ Chloroplast DNA ） mtDNA （ Mitochondria DNA ）

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第十三章 细胞质遗传

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  1. 第十三章 细胞质遗传 重点：细胞质遗传的主要特征，母 性影响的特点，细胞质遗传 的物质基础，植物雄性不育 及其利用。 难点：细胞质遗传的物质基础，植 物雄性不育及其利用。

  2. 第一节 细胞质遗传的特点 一、细胞质遗传的概念 二、细胞质遗传的特点

  3. 一、细胞质遗传的概念 细胞质遗传：细胞质基因所控制的遗传 现象和遗传规律。又称非孟德尔遗传 、染色体外遗传、核外遗传、母性遗 传。 细胞质基因组： 细胞器: ctDNA（Chloroplast DNA） mtDNA（Mitochondria DNA） 非细胞器

  4. 核基因组 染色体 基因(核DNA) 遗 传 质体基因组(DNA) 物 细胞器 叶绿体基因组(ctDNA) 质 基因组 线粒体基因组(mtDNA) 细胞质 基因组 非细胞器 共生体基因组 基因组 附加体基因组

  5. 二、细胞质遗传的特点 1、正交和反交的遗传表现不同。 　 核遗传：表现相同，其遗传物质由雌核和雄核共同提供； 　 质遗传：表现不同，某些性状表现于母本时才能遗传给子代，故又称母性遗传。 2、遗传方式是非孟德尔式的。 3、F1通常只表现母本的性状。 4、杂交后代一般不出现一定的分离比。

  6. 第二节 母性影响 一、概念 二、母性影响的特点 三、母性影响的例子

  7. 一、概念： 母性影响：由于核基因的产物在卵细 胞中积累决定其子代的表型的一种 遗传现象。 母性影响不属于细胞质遗传的范畴，只是十分相似而已。 子代个体表现型由母本的核基因型决定 ，父方的显性基因延迟一代表现和分离而已。

  8. 二、母性影响的特点 子代个体表现型由母本的核基因型决定 ，父方的显性基因延迟一代表现和分离而已。

  9. 三、母性影响的例子 • 短暂的母性影响 正交：♂Aa × ♀aa 幼虫 有色 无色 成虫 褐眼 红眼 1/2Aa 1/2aa 幼虫 有色 无色 成虫 褐眼 红眼

  10. 反交：♀Aa × ♂aa 幼虫 有色 无色 成虫 褐眼 红眼 1/2Aa 1/2aa 幼虫 有色 有色 成虫 褐眼 红眼

  11. 正交和反交在幼虫阶段的结果不一样，但在成虫阶段正交和反交的结果一样。 因为母方的核基因产物保留在卵细胞的细胞质中，受精后产物留在合子中，能被幼虫利用，所以反交后幼虫体色有色。但是由于产物量有限，无法满足成虫的需要，所以表现为短暂的母性影响。

  12. 三、持久的母性影响——椎实螺外壳旋向的遗传三、持久的母性影响——椎实螺外壳旋向的遗传 椎实螺是一种雌雄同体的软体动物， 能同时产生卵子和精子，多数异体杂交、但可以自体受精。外壳的旋转方向有左旋和右旋之分，是一对相对性状。

  13. 锥实螺的杂交

  14. 分析：不是细胞质遗传。 因为： （1）杂交后代有分离，F3：3:1 （2）正反交F2以后相同 不是简单的Mendel遗传： 因为： （1）正反交F1不同 （2）分离出现在F3

  15. 母性影响指的是子代受母亲基因型制约，而不是性状制约。母性影响指的是子代受母亲基因型制约，而不是性状制约。 亲本：♀：+/+，则子一代为右旋；♀：s/s，则子一代为左旋。 子一代：♀：+/s，则子二代均为右旋。 螺类的受精卵是螺旋式卵裂，成体外壳的旋向早就决定于最初两次卵裂中纺锤体的方向，所以表现为持久的母性影响。

  16. 第三节 叶绿体的遗传 一、叶绿体遗传的表现 二、叶绿体遗传的分子基础

  17. 一、叶绿体遗传的表现 紫茉莉中花斑植株 着生绿色、白色和花斑三种枝条，而且白色和绿色组织之间有明显的界限。

  18. 高等植物之所以能产生绿色是由于在叶绿体中存在叶绿素。绿色紫茉莉含有正常的叶绿体成分。白色的枝条含有白色体，它缺乏叶绿素，故不能进行光合作用。从分子水平讲这是由于其叶绿体DNA发生了基因突变。

  19. 玉米条纹叶的遗传 ij（核基因）使叶绿体部分变成白色体，从而形成条斑或白色。 

  20. 二、叶绿体遗传的分子基础 叶绿体DNA特征： 裸露、双链、环状DNA， 多拷贝：30-60个 / 叶绿体 成千个 / 细胞 高等植物叶绿体DNA在CsCl中的浮力密度与核DNA相差小，所以不易分离。

  21. 叶绿体基因组（100 kb）

  22. 编码叶绿体 rRNA、tRNA的基因； 编码核糖体（70S）的基因； 光合膜蛋白、RuBP羧化酶大亚基蛋白； 抗药性（除草剂）、温度敏感性、营养缺陷等基因。 ctDNA能编码126个蛋白质，12%序列是专为叶绿体的组成进行编码。

  23. 叶绿体的半自主性 具有一套完整的复制、转录和翻译系统，但又与核基因紧密联系。 mRNA：无 PolyA，与细菌相似。能被70S核糖体翻译，而不能被80S核糖体翻译。 rRNA：与原核生物rRNA、真核生物核编码的rRNA都不同。 tRNA：除pro、lys、asp、glu、cys外，都是自身编码。 RuBP羧化酶小亚基、叶绿素合成、电子传递、CO2固定等主要由核基因编码。

  24. 内共生假说： 线粒体和叶绿体是由那些以内共生形式生存于真核生物祖先细胞的原核生物进化而来。真核细胞的祖先是一种吞噬细胞，线粒体和叶绿体的祖先是种革兰氏阴性菌，它们被原始的真核细胞吞噬，形成内共生体。经历一个进化时期，线粒体和叶绿体的部分基因丢失进入核内，从而产生了对宿主核基因的依赖。

  25. 第四节 线粒体的遗传 一、线粒体遗传的表现 二、线粒体遗传的分子基础

  26. 一、线粒体遗传的表现 酿酒酵母小菌落突变型的遗传

  27. 小菌落酵母细胞内缺少细胞色素a和b、细胞色素氧化酶 不能进行有氧呼吸，不能进行有效地利用有机物 产生小菌落。 小菌落的性状在杂交后消失了，完全表现为细胞质遗传，与核基因无关。

  28. 红色面包霉缓慢生长突变型的遗传

  29. 二、线粒体遗传的分子基础 线粒体DNA特征 裸露、双链、环状（线状或放射状）DNA； 多拷贝：成千个/细胞； CsCl中的浮力密度与核DNA相差较大，易分离； GC含量低； 没有重复序列； 重链（H）和轻链（L）。

  30. 线粒体基因组 人、鼠、牛：16kb；玉米：570kb

  31. 线粒体 rRNA、tRNA的基因； 核糖体（60、74、75S）的基因； 细胞色素氧化酶个亚基； ATPase亚基； 细胞色素b； 阻遏蛋白。

  32. 线粒体的半自主性 可以自主合成核酸、蛋白质： 有核糖体（75S）、rRNA、tRNA 和 mRNA，但是 mRNA 无 polyA，密码子有特殊性： 例如UGA: 核: 终止子 线粒体： Trp 半自主性的细胞器： 含有100 多种蛋白质：线粒体自身编码：其中 10 种左右。核基因编码：线粒体基质、内膜、外膜、转录翻译所需蛋白。

  33. 第五节 共生体的遗传 一、背景知识 二、双核草履虫放毒性的遗传

  34. 一、背景知识 共生体：寄生在某些生物的细胞质中 ，不是细胞生存的必需组分，但 是对寄主有一定影响的颗粒，有 自身的遗传物质，可以自我复制 或者随寄主一起复制，表现类似 于细胞质遗传的效应。

  35. 草履虫：原生动物 大核－负责营养 小核－负责遗传(AA Aa aa）

  36. 繁殖方式： 无性繁殖：Aa  Aa 有性繁殖（接合）：AA × aa  Aa 自体受精：Aa  1 AA ： 1 aa 类型： 放毒型：细胞质中有共生颗粒－Kappa粒(细菌) 敏感型：细胞质中没有Kappa粒(细菌）

  37. 草履虫在进行接合生殖时，两种接合型先分别进行减数分裂，各产生一个单倍体小核，大核消失，然后小核各进行一次有丝分裂，使得每种接合型都含有2个小核，接着两接合型互换小核。 两个单倍体小核融合成一个二倍体核后，再经过有丝分裂，形成4个小核。然后两小核变成两大核，小核再分裂一次，形成的4个个体基因型均为Aa。

  38. 草履虫自体受精时，小核经过减数分裂只留下1个，大核消失。该小核（A或a，留下任一种小核都是随机的）再分裂一次变为2个小核，2个小核融合为1个核（AA或aa）。合并之后的核分裂两次，变成4个小核。其中两个小核变成2个大核，另外2个小核再分裂1次，最后形成2个草履虫个体（基因型纯合）。

  39. 二、双核草履虫放毒性的遗传 草履虫基因型：K： k： 接合 自体受精 无性繁殖 A 接合时间短 B 接合时间长

  40. 有K基因：无Kappa粒，Kappa粒不能无中 生有； 没有K基因：有Kappa粒，不能持久； 可见： K：是Kappa粒存在的必要条件，而不是充分条件。 质与核：既相互独立又相互影响。

  41. 第六节 植物雄性不育性的遗传 一、植物雄性不育的概念 二、植物雄性不育的类型

  42. 一、植物雄性不育的概念 植物的雄性不育：雄蕊发育不正常，不 能产生有正常功能的花粉，但其雌 蕊发育正常，能接受正常花粉而受 精结实。 雄性不育在植物界是很普遍，18个科的110多种植物中存在。 如水稻、玉米、高梁、大小麦、甜菜、油菜等。水稻、油菜、玉米雄性不育性已用于大田生产之中。

  43. 二、植物雄性不育的类型 核不育型： 单基因：显性、隐性 ms ms（不育系）×Ms Ms（恢复系） Ms ms F1（可育、杂合）

  44. 利用三体维持雄性不育系的方法 三体作为保持系，自交可获得不育系（种皮黄色）和三体（种皮茶褐色）。 保持系：主要用于繁殖不育系，保持不育 系的不育。 恢复系：和不育系杂交制杂种，恢复不育 系的育性。

  45. 光敏核不育 石明松：水稻农垦58中发现“湖北光敏核不育水稻” —— 农垦58S。 长日照：雄性不育 短日照：雄性可育 光敏核不育系（农垦58S） 短日照 长日照（♀） 恢复系（♂） ×   光敏核不育系 F1杂交种 恢复系

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