遗传学细胞质遗传

雄性不育得遗传决定类型
核质互作雄性不育型
由细胞质遗传因子和核基因 互相作用共同控制花粉育性 得类型
大多数正常品种与之杂交后 代仍为雄性不育
少数携带特殊恢复基因得品
种与之杂交后代正常可育
N
雄性不育得遗传决定类型
细胞质雄性不育型
决定花粉败育得基因在细胞质中 任何正常品种与其杂交,F1均为雄性不育 只能被保持而不能被恢复
胞质不育基因得载体
线粒体基因组(mtDNA)就是雄性不育基因得载体
不育系线粒体得亚显微结构和 mt DNA 与正常植株(如保持 系)有明显得差异
叶绿体基因组(cpDNA)就是雄性不育基因得载体
不育系和保持系之间在叶绿体超微结构和叶cpDNA上存在 明显不同
质核互作雄性不育性得发生机理
质核互补控制假说
终止子 亮氨酸 leu 异亮氨酸 ile 精氨酸 arg
例外情况
色氨酸 trp 苏氨酸 thr 甲硫氨酸 met
终止子
发现得生物
人和酵母得线粒体 酵母得线粒体 人得线粒体 人得线粒体
线粒体基因组
线粒体就是半自主性得细胞器
mtDNA虽能自主复制,但需要核基因组为其编码 DNA聚合酶 线粒体虽有自己得核糖体、tRNA,并能在线粒体内 翻译mtDNA转录得mRNA,但其核糖体蛋白质由核基 因编码 线粒体膜蛋白大多从核基因组中转录,在细胞质中合 成后再转运进入线粒体
叶绿体基因组
叶绿体就是半自主性得细胞器
cpDNA虽能自主复制,编码其核糖体RNA及部分 tRNA,但不能编码自身得DNA复制、转录和翻译过 程所需得全部蛋白质因子和酶 不能编码类囊体所有得结构蛋白和酶系,膜脂代谢所 需得酶系
非细胞质组分得遗传因子
草履虫放毒型得遗传
结合时间长会发生细胞质交换,时间短不发 生细胞质交换
1/2 str rmt - ,1/2 str rmt + × str smt – ↓
1/2 str rmt - ,1/2 str rmt +
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
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细胞器基因组得遗传
线粒体得遗传
红色面包霉缓慢生长突变型得遗传
细胞器基因组得遗传
线粒体得遗传
酵母小菌落突变得遗传
大核退化
结合生殖
非细胞质组分得遗传因子
草履虫放毒型得遗传
结合生殖可以产生杂合体,而自体受精只产 生纯合体
自体受精
非细胞质组分得遗传因子
草履虫放毒型得遗传
放毒型草履虫有卡巴粒 敏感型草履虫无卡巴粒 卡巴粒产生草履虫素 卡巴粒在细胞里得稳定繁殖 需要显性核基因(K)
非细胞质组分得遗传因子
质粒得遗传
质粒指存在于细胞中能自主复制得染色体外 得遗传单位 质粒在原核细胞中普遍存在 既能以独立于染色体基因组得状态存在,又能 整合到宿主染色体DNA中得质粒称为附加体 质粒得遗传表现出细胞质遗传得特征
非细胞质组分得遗传因子
细胞质遗传资源得重要价值
经过改造得质粒用作各种特殊用途得载体, 携带目得基因经转化获得生产上所需得各类 工程菌 噬菌体和病毒也可作为载体,在基因工程或 基因治疗中发挥重要作用
线粒体遗传信息得复制、转录和翻译
mtDNA可能存在多种复制形式 人、鼠和牛得mtDNA中有2个rRNA基因、22个 tRNA基因、13个蛋白质基因
人、鼠和牛的线粒体基因组图
线粒体基因组
线粒体遗传信息得复制、转录和翻译
某些遗传密码得含义不同于核基因

密码子
UGA CUN AUA AGA,AGG
通用情况
细胞质遗传得特点
具有细胞质异质性与细胞质分离和重组
细胞质异质性
同一细胞内含有不同 基因型细胞器得现象
细胞质分离和重组
不同基因型细胞器得 分配过程
细胞器基因组得遗传
叶绿体得遗传
紫茉莉花斑叶色得遗传
母本枝条 父本枝条 杂交后代
表型
表型
得表型
绿色
绿色 花斑
绿色
花斑
绿色 花斑
白色、绿 色、花斑
细胞器基因组得遗传
一般情况下,只要质核双方有一方携带可育性得遗传 信息,都能形成正常育性得花粉。即 R 可以补偿 S 得 不足,N 可以补偿 r 得不足 只有 S 与 r 共存时,由于不能互相补偿,所以表现不育 如果 N 与 R 同时存在,由于 N 同时有调节基因得作 用, 能控制产生某种抑制物质,使 R 处于阻遏状态,因 此不会在细胞质中形成多余得物质而造成浪费
植物雄性不育
植物雄性不育指植物在生长发育过程中 雌蕊正常发育,雄蕊发育不正常,花粉败 育得现象 雄性不育得遗传决定类型
核不育型 核质互作雄性不育型 细胞质雄性不育型
雄性不育得遗传决定类型
核不育型
核内染色体基因决定得雄性不育得类型 由隐性基因(msms)决定得雄性不育,用普通遗传学得 方法不能使整个群体保持这种不育性,不便于在生产 上应用 由显性基因决定得雄性不育,杂种仍为雄性不育,杂 种优势不能在生产上得到应用 受光、温控制得雄性核不育类型,使核不育类型得以 在生产上成功应用,但有一定得风险
遗传学细胞质遗传
细胞质遗传得概念
遗传学上将真核细胞核内染色体和相当于核内 染色体得细菌基因组所携带基因得遗传称为核 遗传 将细胞质内基因得遗传称为细胞质遗传,也称核 外遗传、染色体外遗传、母系遗传、非孟德尔 遗传
细胞质遗传得概念
细胞质基因包括细胞维持正常生命活动不可缺 少得基因,通常就是细胞器得遗传组分 细胞质基因也包括细胞非必需组分,或就是真 核细胞得内共生体,或就是原核细胞内得各种 质粒
0、18 0、02 0、01
线粒体基因组
mtDNA与核DNA得区别
mtDNA得浮力密度比较低 mtDNA得碱基成分中G、C得含量比A、T少 动物mtDNA几乎没有重复序列 动物mtDNA得两条单链得密度不同,分别为重链(H 链)和轻链(L链) mtDNA单个拷贝非常小,仅为核DNA得十万分之一
线粒体基因组
细胞质遗传得特点
正交和反交得遗传表 现不同;F1通常只表现 母本得性状,故细胞质 遗传又称为母性遗传
遗传方式就是非孟德 尔式得;杂交后代一 般不表现一定比例得 分离
细胞质遗传得特点
通过连续回交能够将 母本得核基因几乎全 部置换掉,但母本得细 胞质基因及其所控制 得性状仍不消失
玉米雄性不育得母性遗传
“两区三系”制
不育系和保持系隔离区繁殖不育系 不育系和恢复系隔离区杂交制种
×
S (rfrf )
N (rfrf )
不育系
保持系
×
S (rfrf )
N (RfRf )
不育系
恢复系
S (rfrf ) 花粉不育
N (rfrf ) 花粉可育
S (Rfrf ) 花粉可育
N (RfRf ) 花粉可育
质核互作雄性不育性得发生机理
3绿色∶1白化（条纹）
绿色 条纹 白色 绿色 条纹 白色
细胞器基因组得遗传
叶绿体得遗传
衣藻得抗药性遗传
str smt + × str rmt – ↓
1/2 str smt - ,1/2 str smt + × str rmt – ↓
1/2 str smt - ,1/2 str smt +
str rmt + × str smt – ↓
叶绿体得遗传
P
ijij ♀ × IjIj ♂
玉米条纹叶得遗传
条纹
绿色
P
IjIj ♀ × ijij♂
绿色
条纹
F1 Ijij Ijij Ijij 绿色 条纹 白色
F1
Ijij 全部绿色
Ijij ♀ × IjIj ♂
条纹
绿色
F2
IjIj Ijij ijij
IjIj IjIj IjIj Ijij Ijij Ijij
雄性不育得利用
禾谷类作物通过实行“两区三系”制,实现了不 育系繁殖、杂交制种生产
不育系
细胞质中存在不育基因(S),细胞核内没有相应恢复基因 (RfRf),只有其隐性等位基因(rfrf)得品系
保持系
与不育系杂交后,仍能保持不育系雄性不育得特征得品系
恢复系
同不育系杂交后能使F1代花粉恢复正常可育得品系
叶绿体基因组
叶绿体基因组得一般特征
cpDNA为裸露得双链环状分子 cpDNA大小在 120～292 kb 之间 一个叶绿体内有多个cpDNA拷贝 大多数植物 cpDNA序列中包含两个反向重复序列, 她被两段非重复序列隔开
叶绿体基因组
叶绿体遗传信息得复制、转录和翻译
cpDNA与核DNA复制相互独立,但都就是半保留复 制 叶绿体核糖体为70S,而细胞质核糖体为80S rRNA碱基成分与细胞质得rRNA和原核生物得rRNA 不同 cpDNA编码126种蛋白质
质核互作雄性不育性得发生机理
能量供求假说
植物得育性与线粒体得能量转化效率有关 进化程度高得野生种或栽培品种,线粒体能量转换率 高,供能高耗能也高,供求平衡,雄性可育 进化程度低得野生种或栽培品种得线粒体能量转换 率低,供能低耗能也低,供求平衡,雄性可育 高供能母本、低耗能父本,育性正常 低供能母本、高耗能父本,雄性不育
细胞核基因和细胞质基因得关系
线粒体基因组
线粒体基因组得一般特征
绝大多数mtDNA为裸露双链环状分子 各物种mtDNA大小不一,在一个线粒体内有一至 多个拷贝
生物种类
酵母 鼠(L 细胞) 人(Hela 细胞)
mtDNA大小
(kb)
84 16、2 16、6
每细胞中线粒体数
22 500 800
mtDNA与核DNA比值