第11章 细胞质遗传
第十一章细胞质遗传
下能稳定地遗传下去，经过多次接种移植、 其遗传方式和表现型都不会改变。
②. 试验： 缓慢生长特性只能在通过母本传递给
后代(其核遗传正常，呈1∶1分离)。
③.分析：缓慢生长突变型 在幼嫩培养阶段时无细胞 色素氧化酶，酶是正常代 谢所必需的。
某个体的表现型并不由其自身的基因型直接决定， 而是由母本卵细胞状态决定，母本卵细胞的状态又由 母本的基因型决定。
正交 ♀(右旋)SS×♂(左旋)ss
↓异体受精
反交 ♀(左旋)ss×♂(右旋)SS
↓异体受精
F1 全部为右旋(Ss)
全为左旋(Ss)
↓自体受精
↓自体受精
F2 1SS∶2Ss∶1ss（均右旋） 1SS∶2Ss∶1ss（均右旋）
接受花粉的枝条 提供花粉的枝条 杂种表现
白色
白色
绿色 花斑 白色
白色
绿色
绿色 花斑
绿色
白色
花斑
绿色 花斑
白、绿、 花 斑
结果： 白→白 绿→绿 花斑→白、绿、花斑
枝条和叶色的遗传物质是 通过母本传递的。
原因:
花斑枝条： 绿细胞中含有正常的绿色质体(叶绿体)； 白细胞中只含无叶绿体的白色质体(白色体)； 绿白组织交界区域：某些细胞内既有叶绿体、又有白色体。 ∴紫茉莉的花斑现象是叶绿体的前体（质体）变异而引起的。 花粉中精细胞内不含质体，上述三种分别发育的卵细胞无论接受
1984年，Lonsdale测出玉米mtDNA： * 含有570kbp； * 并存在多个重复序列（主要有6种）； * rRNA基因、tRNA基因和细胞色素C氧
化酶基因均已定位。
㈢、线粒体遗传信息的复制、转录和翻译系统：
14遗传学第11章-细胞质遗传
§11 细胞质遗传Chapter Eleven Cytoplasmic Inheritance 核遗传（细胞核遗传）指染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。
细胞质遗传指由细胞质遗传物质引起的遗传现象，又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母性遗传等。
细胞质基因组是所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。
在真核生物的有性过程中：卵细胞有细胞核、大量的细胞质和细胞器，为子代提供核基因和全部或绝大部分的细胞质基因。
精细胞只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有，为子代只能提供核基因，不能或极少提供细胞质基因。
因此，一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息一般只能通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。
代表两种细胞核代表两种细胞质代表两种质体A B B A细胞质遗传的特点1 正反交的遗传表现不同2 连续回交母本的性状不消失3 由附加体和共生体决定的性状表现类似病毒的转导或感染§11.1 母性影响§11.2 叶绿体遗传§11.3 线粒体遗传§11.4 植物细胞质雄性不育§11.1 母性影响1 概念正反交的结果不同，子代的表型受母亲细胞核基因型的影响而和母亲表型一样的现象叫母性影响。
2 种类短暂的母性影响：麦粉蛾持久的母性影响：椎实螺短暂的母性影响：麦粉蛾（Ephestia phestia）野生型：幼虫皮肤有色，成虫复眼深褐色（犬尿素）突变型：幼虫皮肤无色，成虫复眼红色（缺乏犬尿素）⏹图13-1持久的母性影响：椎实螺（Limnaea）⏹图11-2椎实螺外壳旋向的遗传椎实螺外壳旋向的遗传受母亲基因型制约正交反交椎实螺的受精卵是螺旋式卵裂，成体外壳的旋向决定于最初两次卵裂中纺锤体的方向。
1、2为第一次卵裂3、4为第二次卵裂1和3是左旋2和4是右旋母性影响与细胞质遗传的区别母性影响性状表现依赖于母方细胞核基因的作用，而这些基因是以经典方式传递的，它的特点是父方的显性基因延迟一代表现和分离。
十一章细胞质遗传
参考 B．Lewin: 《GENES》Ⅵ.1997,Table 24 。3
ctDNA基因组成有以下特点：
（1）基因组由两个IR和一个 SSC及一个 LSC； （2）IRA和IRB 编码相同，方向相反； （3）ctDNA启动子和原核生物的相似，基因产生 单顺反子或多顺反子的mRNA； （4）不同ctDNA基因组成和数目几乎是相同的， 产物多为类囊体的成分或和氧化还原反应有关； （ 5 ）其 tRNA 基因中有内含子，有的位于 D 环上， 此和原核及真核生物核tRNA都不相同； （6）所有叶绿体基因转录的mRNA都由叶绿体核 糖体翻译。
• • •
建立两个隔离区
• 繁殖不育系和保持系的隔离区， • 制杂交种的隔离区。
♀
♂
♀
♂
(S)rfrf
(N)rfrf
(S)rfrf
(N)RfRf
保持系
恢复系
图 20- 玉米的三系两区育种
二系法制种
• 石明松：1973年从农垦58（晚粳稻）中
发现光敏核不育水稻——农垦58S • 特点： • 长日照——不育 • 短日照——可育
十一章
细胞质遗传
第一节 细胞质遗传的概念和特点
• 细胞质遗传：由细胞质内的基因即细
胞质基因所决定的遗传现象和遗传规 律称之。 • 非染色体遗传，非孟德尔遗传，核外 遗传，母体遗传，母性遗传
特点：
• 遗传方式非孟德尔式：杂交后代不表现一
定比例的分离。 • 正交和反交的遗传表现不同。 • 通过连续回交能将母本的核基因几乎全部 置换。 • 由附加体或共生体决定的性状，其表现往 往类似病毒的转导或感染。
N(rr)
不育系的同 型保持系
在生产上配制杂交种应注意的问题
遗传学名词解释(答案)
名词解释第一章绪论遗传学：是研究生物遗传和变异的科学，是生物学中一门十分重要的理论科学，直接探索生命起源和进化的机理。
同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学，是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础；并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
遗传：是指亲代与子代相似的现象。
如种瓜得瓜、种豆得豆。
变异：是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。
如高秆植物品种可能产生矮杆植株，一卵双生的兄弟也不可能完全一样。
第二章遗传的细胞学基础染色质：是指染色体在细胞分裂的间期所表现的形态，呈纤细的丝状结构，含有许多基因的自主复制核酸分子。
染色体：在细胞分裂时期，在细胞核中容易被碱性染料染色、具有一定数目和形态结构的的杆状体。
（染色体：指任何一种基因或遗传信息的特定线性序列的连锁结构。
）染色单体：由染色体复制后并彼此靠在一起，由一个着丝点连接在一起的姐妹染色单体。
姐妹染色单体：二价体中的同一各染色体的两个染色单体，互称姐妹染色单体，它们是间期同一染色体复制所得。
非姐妹染色单体：单体二价体的不同染色体之间的染色单体互称非姐妹染色单体，它们是同源染色体这些间期各自复制所得。
联会：减数分裂中，同源染色体的配对过程。
同源染色体：大小，形态和结构相同，功能相似的一对染色体。
非同源染色体：形态和结构不同的各对染色体互称为非同源染色体。
有丝分裂：包含两个紧密相连的过程：核分裂和质分裂。
即细胞分裂为二，各含有一个核。
分裂过程包括四个时期：前期、中期、后期、末期。
在分裂过程中经过染色体有规律的和准确的分裂，而且在分裂中有纺锤丝的出现，故称有丝分裂。
减数分裂：又称成熟分裂，是在性母细胞成熟时，配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。
它使体细胞染色体数目减半。
它含两次分裂，第一次是减数的，第二次是等数的。
双受精：授粉后，一个精核（n）与卵细胞（n）受精结合为合子（2n），将来发育成胚。
同时另一精核（n）与两个极核（n＋n）受精结合为胚乳核（3n），将来发育成胚乳。
11第十一章-细胞质遗传PPT课件
右旋
左旋
-
6
右旋
左旋
-
7
旋向取决于受精卵最初 几次卵裂纺锤体的方向
左旋
右旋
-
8
▪ 锥实螺旋壳方向的遗传属于核遗传范畴 ▪ 由于受精前母体卵细胞状态决定子代性状 表现的母性影响也称为前定作用
▪ 其孟德尔分离比例（3:1）在F3 代才表现 也称为延迟遗传
-
9
二. 面粉蛾的眼色
任何两个基因，一起被保留或丢失的
频率越高，连锁越紧密。
-
34
在酵母中一个由多种抗性(aptR barR cobR)的菌系被用来诱导 500个小菌落，其中人一对抗性标记中丢失了一种抗性的小菌落数 列于下表，请利用这些结果画一线粒体基因图。
基因对 apt bar apt cob bar cob
第一抗性基因丢失
暂时的母性影响，缺乏A基因，不能制造色素， 随个体发育色素逐渐消耗，成虫时已成为红色。
-
10
第三节 叶绿体和线粒体遗传
一. 叶绿体的遗传表现
1. 紫茉莉的花斑叶色遗传 2. 玉米叶片的埃型条纹遗传 3. 衣藻的核外遗传 4. 衣藻叶绿体基因作图
-
11
1. 紫茉莉花斑的遗传
亲本枝条
♀卵细胞×♂花粉 后代表型
↓ KK+卡 稳定放毒
Kk无卡 敏感
↓ KK无卡
敏感
kk+卡 不稳定放毒
kk无卡 敏感
Kk+卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒
Kk卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒
kk+卡 不稳定放毒
kk+卡 不稳定放毒
第五节 植物雄性不育性
遗传学第11章 细胞质遗传
●长度大小约80~600kb。最大的来自天竺葵 长度大小约 。最大的来自天竺葵cpDNA， ， 只有85kb。 有 217kb，而一种绿藻的 ，而一种绿藻的cpDNA只有 只有 。 ●拷贝数：以显花植物为例,其每个叶肉细胞中约有 拷贝数：以显花植物为例 其每个叶肉细胞中约有 100 个叶绿体 每个叶绿体中又含有 个叶绿体,每个叶绿体中又含有 每个叶绿体中又含有100 多个质体基因组 拷贝。大麦：60个叶绿体 叶绿细胞，200个cpDNA分子 拷贝。大麦： 个叶绿体/叶绿细胞， 个 分子/ 个叶绿体 叶绿细胞 分子 叶绿体，＞ 分子/叶绿细胞 叶绿体，＞10000个cpDNA分子 叶绿细胞；拟南芥：核 ，＞ 个 分子 叶绿细胞；拟南芥： 基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组的比例 基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组的比例=1:13:280
（2）叶绿体的序列结构与基因组成 ） ○反向重复序列（IRA和IRB） 反向重复序列（ ○大单拷贝区（large single-copy region，LSC） 大单拷贝区（ ， ） ○小单拷贝区（small single-copy region，SSC） 小单拷贝区（ ， ） 含有87-183个基因，其中一半以上与蛋白质合 个基因， 含有 个基因 成有关。 成有关。
与紫茉莉花斑叶色一样， 与紫茉莉花斑叶色一样，天竺葵花斑叶性状也是通过细 胞质遗传的，但由于其精子中带有少量的细胞质， 胞质遗传的，但由于其精子中带有少量的细胞质，少数叶绿 精子中带有少量的细胞质 体则可以通过精子向后代传递，因此二者又是有区别的。 体则可以通过精子向后代传递，因此二者又是有区别的。 紫茉莉、 紫茉莉、天竺葵镶嵌花斑遗传的比较 紫 茉 莉 ♀ 亲 代 ♂ ♀ ♂ ♀ 天 竺 葵 ♂ ♀ ♂
绿色 × 花斑
第十一章 细胞质遗传第十一章 细胞质遗传
第十一章细胞质遗传第一节细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传，有时又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传等。
真核生物的细胞质中的遗传物质主要存在于线粒体、质体、中心体等细胞器中。
通常把上述所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基因组。
二、细胞质遗传的特点细胞学的研究表明，在真核生物的有性繁殖过程中，卵细胞内除细胞核外，还有大量的细胞质及其所含的各种细胞器；精子内除细胞核外，没有或极少有细胞质，因而也就没有或极少有各种细胞器(图11－1)。
细胞质遗传的特点是：1、遗传方式是非孟德尔式的；杂交后代—般不表现一定比例的分离；2、正交和反交的遗传表现不同；F1通常只表现母本的性状，故细胞质遗传又称为母性遗传；3、通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失；4、由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。
第二节母性影响一、概念：母性影响：由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的，子代表现母本性状的遗传现象。
∴母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。
二、特点：下一代表现型受上一代母体基因的影响。
三、实例：椎实螺的外壳旋转方向的遗传。
椎实螺是一种♀、♂同体的软体动物，每一个体又能同时产生卵子和精子，但一般通过异体受精进行繁殖。
∴椎实螺即可进行异体杂交、又可单独进行个体的自体受精。
椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋之分，属于一对相对性状。
第六节植物雄性不育的遗传植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但是它的雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。
一、雄性不育的类别及其遗传特点可遗传的雄性不育性可分为核不育型和质核不育型等多种类型。
(一)核不育型由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型，简称核不育型。
多属自然发生的变异。
细胞质遗传
(二)胞质不育型: 胞质不育型: 指由细胞质内的基因所决定的雄性不育类 型. 在不育系的细胞质内有雄性不育基因S 在不育系的细胞质内有雄性不育基因 S , 但在细胞核内没有相应的雄性不育基因和 可育基因. 可育基因. 这种雄性不育性仅受细胞质的基因所控制, 这种雄性不育性仅受细胞质的基因所控制, 具有S基因的个体是雄性不育的,具有N 具有S基因的个体是雄性不育的,具有N基 因的个体是雄性可育.因此,有性生殖不 因的个体是雄性可育.因此,有性生殖不 能恢复胞质不育型的育性. 能恢复胞质不育型的育性.
这表明卡巴粒只通过细胞质来传递, 这表明卡巴粒只通过细胞质来传递 , 但 是它们的保持却要依赖于核中显性基因K 是它们的保持却要依赖于核中显性基因K 的存在. 的存在. 然而, 基因型为Kk 的放毒型并不稳定, Kk的放毒型并不稳定 然而 , 基因型为 Kk 的放毒型并不稳定 , 一旦经自体受精 基因型分离为KK,Kk 自体受精, KK,Kk和 一旦经自体受精,基因型分离为KK,Kk和 kk, kk个体细胞质里的卡巴粒不能保持 kk , kk 个体细胞质里的卡巴粒不能保持 和增值, 几次无性分裂后, 和增值 , 几次无性分裂后 , 就将因卡巴 粒的消失而成为敏感型 敏感型. 粒的消失而成为敏感型.
2)线粒体基因组的半自主性
线粒体基因组的相对独立性 mtDNA合成的调节与核 DNA合成的调节彼 合成的调节与核DNA ① mtDNA 合成的调节与核 DNA 合成的调节彼 此独立,可能存在多种复制形式,其中D 此独立,可能存在多种复制形式,其中D 环复制是线粒体特有的复制形式; 环复制是线粒体特有的复制形式; 线粒体基因组有自己独立的表达系统, ② 线粒体基因组有自己独立的表达系统 , 自己编码两种rRNA 22～ 24种 tRNA, rRNA, 自己编码两种 rRNA , 22 ～ 24 种 tRNA , 在 线粒体内合成mtDNA编码的蛋白质; mtDNA编码的蛋白质 线粒体内合成mtDNA编码的蛋白质;
第十一章 细胞质遗传(F)
第十一章细胞质遗传由细胞核内染色体上的基因即核基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞核遗传或核遗传（nuclear inheritance）。
前面所介绍的遗传现象和规律都是由核基因所决定的。
早期遗传学曾经把染色体看作基因或遗传信息的唯一载体。
随着遗传学的发展逐渐证实，尽管核基因在遗传上占有重要和主导地位，但是细胞质不但是核基因发生作用的场所，而且存在着决定某些性状的遗传基因。
早在1909年柯伦斯（C.E.Correns）就报道了紫茉莉（Mirabilis jalapa）花斑叶色的遗传不符合孟德尔定律的遗传现象，但未引起重视。
以后在其他高等植物中也陆续报道了类似的核外遗传现象。
20世纪40年代初，有关红色面包霉、酵母和一些原生生物如草履虫、衣藻中核外遗传现象也被发现，人们推测细胞质中可能存在遗传物质。
但直到1963～1964年才获得了在线粒体和叶绿体中存在DNA的直接证据。
从此，核外遗传的研究逐渐成为遗传学中的重要领域之一。
这个领域的深入研究，对于正确认识核质关系，全面地理解生物遗传现象和人工创造新的生物类型具有重要意义。
第一节细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传（cytoplasmic inheritance）。
研究发现，真核生物的细胞质中存在着一些具有一定形态结构和功能的细胞器，如线粒体、质体、核糖体等。
这些细胞器在细胞内执行一定的代谢功能，是细胞生存不可缺少的组成部分。
在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细胞器外，还有另一类称为附加体（episome）和共生体（symbiont）的细胞质颗粒，它们是细胞的非固定成分，也能影响细胞的代谢活动，但它们并不是细胞生存必不可少的组成部分。
例如，果蝇的 （sigma）粒子、大肠杆菌的F因子以及草履虫的卡巴粒（Kappa particle）等，这些成分一般都游离在染色体之外，有些颗粒如F因子还能与染色体整合在一起，并进行同步复制。
第11章细胞质遗传
S(rfrf) ×N或S(RfRf) → S(Rfrf) 可育 恢复系 S(rfrf) ×N或S(Rfrf) → S(Rfrf)可育 + S(rfrf) 不育 半恢复系
不育系： S（r r） 保持系： N（r r） 恢复系： N（RR）
S（RR）
• 表型 •M • MN •N
基因型 基因 人数 MM M 2235 MN M.N 4460 NN N 2579
Kk+卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒 kk+卡 不稳定放毒
Kk卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒 kk+卡 不稳定放毒
细胞质与细胞核遗传的异同
• 相同点
1、均按半保留方式遗传 2、表达方式一样 3、均能发生突变且稳定遗传 4、其诱导因素也一样
细胞质与细胞核遗传的异同
• 不同点：
质DNA 核DNA
突变频率较大具有较强的定向突变 ……小，难于定向突变 正反交不一样 正反交一样 Cell质常表现母体影响 不表现母体影响 基因定位难 根据杂交进行基因定位 基因分离无规律 基因分离有规律 细胞间分部不均匀 cell分部均匀
• P：正交 ♂Aa ×aa♀
反交♂Aa × aa♀ 1/2 Aa 1/2 aa
பைடு நூலகம்
• F1：1/2 Aa 1/2 aa
幼虫（有） 幼虫（无） 成虫（褐） 成虫（红）
幼虫（有） 幼虫（有） 成虫（褐） 成虫（红）
二. 面粉蛾的眼色
暂时的母性影响，缺乏A基因，不能制造色素， 随个体发育色素逐渐消耗，成虫时已成为红色。
第十一章细胞质遗传
• 细胞质遗传性质与特点 • 母体遗传 • 线粒体遗传 • 共生体遗传 • 植物雄性不育 • 基因型频率与基因频率
第11章 细胞质遗传 习题
第11章细胞质遗传习题一、名词解释：1.细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)：由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做，又称染色体外遗传、核外遗传、母体遗传等。
2.母性影响(maternal effect)：正反交的结果不同，子代表型受到母本基因型的影响而和母本的表型一样的现象。
又叫前定作用(predetermination)。
3.植物雄性不育：雄蕊发育不正常，不能形成有功能的正常花粉；而其雌蕊却是正常的，可以接受正常花粉而受精结实。
4.核不育型：是一种由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型。
5.质-核不育不育型：由细胞质基因和核基因互做控制的不育类型。
6.孢子体不育：花粉的育性受孢子体（植株）基因型所控制的现象称为孢子体不育。
7.配子体不育：花粉的育性受受雄配子体（花粉）本身的基因所决定的现象称为配子体不育8.自体受精：同一个体产生的雌雄配子受精结合。
如：蚯蚓、草履虫等低等动物。
二、是非题：1.草履虫的放毒特性依赖于核基因K，因此，有K基因就是放毒型，否则就是敏感型。
（-）2.细胞质遗传的一个特点是杂种后代的性状通常表现不分离或不规则分离。
（-）3.利用化学药物杀死一个正常植株的花粉，它的雌花与正常花粉授粉，受精获得的子代也就能表现出雄性不育的特性了。
（-）4.已知一个右旋的椎实螺基因型为Dd，它自体受精产生后代应该全部是左旋。
（-）5.在植物雄性不育性遗传中，配子的育性受母体基因型的控制的现象称为配子体不育。
（-）三、选择题：1.紫茉莉的枝条有绿色、白色和花斑三种不同颜色，其颜色的遗传属于细胞质遗传，用♀花斑×♂绿色，其后代表现为（4）（1）绿色；（2）白色；（3）花斑；（4）绿色，白色，花斑。
2.现代遗传学认为, 线粒体、质体等细胞器中含有自己的（4）。
（1）蛋白质（2）叶绿体（3）糖类物质（4）:遗传物质3.质核互作型雄性不育系的恢复系基因型为（4）（1）S(Rr) （2）N（rr）（3）S(rr) （4）N（RR）4.植物质核型雄性不育中的孢子体不育类型，如基因型为Rr时，产生的花粉表现（3）：（1）全不育（2）一半可育（3）全可育（4）穗上分离5.植物质核型雄性不育中的配子体不育类型，如基因型为Rr时，产生的花粉表现（2）：（1）全不育（2）一半可育（3）全可育（4）穗上分离6.植物质核型雄性不育中的孢子体不育类型，如基因型为Rr时，产生的花粉表现（3）：（1）全不育（2）一半可育（3）全可育（4）穗上分离7.植物质核型雄性不育中的配子体不育类型，如基因型为Rr时，产生的花粉表现（2）：（1）全不育（2）一半可育（3）全可育（4）穗上分离8.所谓质-核不育是由质-核中相应基因的互作而引起的，水稻杂种优势利用中成功地利用了这种雄性不育，对于如下基因型哪些能组成理想的三系配套。
《遗传学》朱军版习题及答案
《遗传学（第三版）》朱军主编课后习题与答案目录第一章绪论 (1)第二章遗传的细胞学基础 (2)第三章遗传物质的分子基础 (6)第四章孟德尔遗传 (9)第五章连锁遗传和性连锁 (12)第六章染色体变异 (15)第七章细菌和病毒的遗传 (21)第八章基因表达与调控 (27)第九章基因工程和基因组学 (31)第十章基因突变 (34)第十一章细胞质遗传 (35)第十二章遗传与发育 (38)第十三章数量性状的遗传 (39)第十四章群体遗传与进化 (44)第一章绪论1.解释下列名词：遗传学、遗传、变异。
答：遗传学：是研究生物遗传和变异的科学，是生物学中一门十分重要的理论科学，直接探索生命起源和进化的机理。
同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学，是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础；并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
遗传：是指亲代与子代相似的现象。
如种瓜得瓜、种豆得豆。
变异：是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。
如高秆植物品种可能产生矮杆植株：一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。
2.简述遗传学研究的对象和研究的任务。
答：遗传学研究的对象主要是微生物、植物、动物和人类等，是研究它们的遗传和变异。
遗传学研究的任务是阐明生物遗传变异的现象及表现的规律；深入探索遗传和变异的原因及物质基础，揭示其内在规律；从而进一步指导动物、植物和微生物的育种实践，提高医学水平，保障人民身体健康。
3.为什么说遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素？答：生物的遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的。
没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异就不会产生新的性状，也不可能有物种的进化和新品种的选育。
遗传和变异这对矛盾不断地运动，经过自然选择，才形成形形色色的物种。
同时经过人工选择，才育成适合人类需要的不同品种。
因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。
4. 为什么研究生物的遗传和变异必须联系环境？答：因为任何生物都必须从环境中摄取营养，通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖，从而表现出性状的遗传和变异。
遗传学 第十一章 细胞质遗传
1 dd（右）
F3： 1DD 1/2DD 1 Dd 1/2dd 1 dd
（右） 比例：
（右） （右） （右） （左）
3
：1
P： ♂ DD（右） ♀ dd（左）
F1：
Dd（左）
F2：1DD（右）
2 Dd（右）
1 dd（右）
F3： 1DD
（右） 比例：
1/2DD 1 Dd 1/2dd 1 dd
（右） （右） （右） （左）
第四节 线粒体遗传
mtDNA与核DNA有明显的不同： (1)mtDNA与原核生物的DNA一样，没有重复序列； (2)mtDNA的浮力密度比较低； (3)mtDNA的碱基成分中G、C的含量比A、T少； (4)mtDNA的两条单链的密度不同，一条称为重链(H链) ，另一条称为轻链(L链)； (5)mtDNA单个拷贝非常小，与核DNA相比仅仅是后者的 十万分之一。
目前已在270多种植物中发现有细胞质雄性不育现象。
细胞质型不育系的不育性都只能被保持而不能被恢复。
2.质─核不育型(cytoplasmic male sterility CMS)： 概念：
由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型。 遗传特点： 胞质不育基因为Sterility，S； 胞质可育基因为Normal，N； 核不育基因r，不能恢复不育株育性； 核可育基因R，能够恢复不育株育性。 只有S和r同时存在时才导致雄性不育
第四节 线粒体遗传
• 线粒体内有遗传信息的复制、转录和翻 译系统，有核糖体和各种RNA。
• 线粒体中有100多种蛋白质，其中只有 10种左右是线粒体自身合成的，其它蛋 白质都是由核基因组编码。
• 线粒体是半自主性的细胞器。
第五节 核质互作遗传
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反交 ♀(左旋)ss×♂(右旋)SS ↓异体受精 全为左旋(Ss) ↓自体受精 1SS∶2Ss∶1ss（均右旋） ↓ ↓ ↓ 右旋 右旋 左旋 (SS)(分离)(ss) ↓ 3 ∶ 1
由于F1的旋转方向同母本一致，如果试验只进行到F2， 很可能被误认为细胞质遗传。
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第2节 母性影响 一、概念：
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椎实螺外壳旋转方向，由一对基因决定， 右旋(S+)对左旋(S)为显性。
S+
s31Βιβλιοθήκη 正交＋反交
＋
＋
＋
3﹕1
3﹕1
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某个体的表现型并不由其自身的基因型直接 决定，而是由母本卵细胞状态决定，母本卵细 胞的状态又由母本的基因型决定。
椎实螺外壳旋转方向是由受精卵第一次和第 二次分裂时纺锤体分裂方向所决定的。
共生体的遗传
◆在某些生物的细胞质中存在着一种细胞质颗粒，它们并 不是细胞生存的必需组成部分，而是以某种共生的形式存
在于细胞中，因而被称为共生体(symbiont)。
◆这种共生体颗粒能够自我复制，或在寄主细胞核基因组 的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主 的表现产生一定的影响，类似于细胞质遗传的效果。因此， 共生体颗粒也是细胞质遗传研究的重要对象。
使有K基因存在，也不能产
生卡巴粒，仍为敏感型；
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质粒的遗传
质粒几乎存在于每一种细菌细胞中，细菌质粒
一般为共价闭合的双链环状DNA，是一种自主的
遗传成分，能够独立地进行自我复制。
大部分质粒在染色体外；某些质粒既能独立存
在于细胞中，又能整合到染色体上，这一种质 粒则称为附加体(episome)。
KK+卡巴粒
自体受精
kk+卡巴粒
放毒型
(KK+卡巴粒)
敏感型 (kk)
放毒型
(KK+卡巴粒)
敏感型 (kk)
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结论
放毒型的毒素是由细胞质中的卡巴粒产生的， 但卡巴粒的增殖有赖于核基因K的存在；
若无K基因存在，kk个体中的卡巴粒经5-8代
的分裂后，会消失而变为敏感型； 若细胞质中没有卡巴粒，即
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质核互作雄性不育性的遗传基础
细胞质遗传类型
N：具有正常的细胞质(可育胞质) S：具有不育的细胞质(不育胞质) 细胞核的遗传类型(单基因)：可育(R)对不育(r)
1
1908年，Correns发现紫
茉莉中有一种花斑植株； 这种花斑植株着生有纯绿
色、白色和花斑3种枝条； 白色部分和绿色部分界限 明显。
2
紫茉莉花斑性状的遗传
杂种枝条的性状完全由母本枝条所决定，与提 决定枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。 供花粉的父本枝条无关；
3
花斑枝条的绿叶细胞含有正常的绿色质体(叶绿体)； 因此，植物的这种花斑现象是叶绿体的前体—质体变异造 白叶细胞只含无叶绿素的白色质体(白色体)； 成的。 而在绿白组织之间的交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又
门为叶绿体的组成编码。
13
ctDNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分 物质，如rRNA、tRNA、核糖体蛋白质、光合作用 膜蛋白以及RuBp(1，5-二磷酸核酮糖)羧化酶的大 亚基等。 ctDNA的其余部分还与生物体的抗药性，对温度 的敏感性以及某些营养缺陷型等有密切关系。
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叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗传 系统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。 与核基因组相比，叶绿体基因组在遗传上的作用 十分有限。叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光 合作用中CO2 固定途径有关的许多酶类，都是由核
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大部分质粒独立于染色体而复制、转移，并且决 定细菌的某些性状，其遗传具有类似细胞质遗传的 特征。 大肠杆菌的F因子的遗传最具代表性。
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五、细胞质遗传的特点
正交和反交的遗传表现不 同；F1通常只表现母本的性 状，故又称为母性遗传； 遗传方式是非孟德尔式的; 杂交后代一般不表现一定比 例的分离。
S（不育个体）：具有不育的细胞质(不育胞质)，
带有雄性不育细胞质基因，并表现雄性不育性
的品系就是细胞质雄性不育系(A)
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细胞质雄性不育性的遗传
细胞质雄性不育性可以得
到保持(繁殖不育系)
以不育系作为母本（非轮回亲本） 以可育品系作为父本（轮回亲本） 连续回交，回交后代总是具有不
突变基因控制。
Ms：正常、显性、可育基因 ms：突变、隐性、不育基因
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雄性不育系(A)：
基因型为msms的品系(由于雄性不育核基因纯
合而表现雄性不育的品系/纯系)
在杂交中只能作为母本，并且产生的雌配子均
带雄性不育基因ms
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不同基因型杂交与不育性的遗传
雄性不育性的恢复(生产杂交种)
保持系(B)
作为父本与不育系交配，产生的后代能够保持
雄性不育特性的品系 用于繁殖不育系
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（二）细胞质雄性不育性
细胞质雄不育的产生与特点 某些细胞质基因突变也可能导致花粉粒发育
异常(败育)，从而形成雄性不育植株
遗传基础 细胞质的遗传类型有两种：
N（可育个体）：具有正常的细胞质(可育胞质)，
6
紫茉莉花斑性状的遗传
7
原因：
卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。 能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。
精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。
只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。 受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息只能通 过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。
母性影响：由于母本基因型的影响，使子代表
现母本性状的遗传现象。也称为前定作用或延 迟遗传。
二、与细胞质遗传不同：
母性影响所表现的遗传现象与细胞质遗传十分
相似，但它不是由于细胞质基因组所决定的，而
是由核基因的产物在卵细胞中积累所决定的，因
此，它不属于细胞质遗传的范畴。
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第3节 植物雄性不育的遗传
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一、雄性不育的概念与类别
植物雄性不育性(male sterility)：
雌雄同株或同花的植物，雄蕊发育不正常，
不能产生有正常功能的花粉
雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实
雄性不育现象的存在与意义：
广泛存在 用于杂种优势利用中，杂交种制种
以不育系作为母本，免除人工去雄
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近几年还发现人和牛线粒
体DNA编码蛋白质的遗传密 码与一般通用的密码有几处 不同，而且人、牛线粒体与 酵母线粒体也不尽相同。 线粒体能合成与自身结构有关的一部分蛋白质， 同时又依赖于核编码的蛋白质的输入。因此，线粒 体是半自主性的细胞器，它与核遗传体系处于相互
依存之中。
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四、共生体和质粒的遗传
通过连续回交不能置换细 胞质基因；
由附加体或共生体决定的
性状，其表现往往类似病毒 的转导或感染； 29
椎实螺的外壳旋转方向的遗传
椎实螺是一种♀、♂同体的软 体动物，每一个体又能同时产生 卵子和精子，但一般通过异体受 精进行繁殖。 椎实螺即可进行异体杂交、又 可单独进行个体的自体受精。 椎实螺外壳的旋转方向有左旋 和右旋之分，属于一对相对性状。
叶绿体DNA的复制方式与核DNA一样，都是半保留
复制。但叶绿体DNA和核DNA合成时期是完全独立的。
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叶绿体基因组的构成
一些植物的ctDNA的全部碱 基序列已被测出来；多数植物
的ctDNA大小约为150kb。
烟草的ctDNA为155,844bp； 水稻的ctDNA为134,525bp。 每个ctDNA大约能编码126个 蛋白质。ctDNA序列中的12%专 玉米的叶绿体基因组图
msms×MsMs
↓ Msms
杂交后代可育，育性得到恢复
恢复系(R)
作为父本与不育系杂交，产生的后代都具有 雄性育性(使后代恢复雄性育性)的品系
用于生产杂交种
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雄性不育性的保持(繁殖不育系)
msms×Msms ↓ Msms msms
部分杂交后代可保持不育性，但两种类型难
以区分(幼苗期性状、抽穗期性状)
线粒体DNA，具有转录和翻译的功能，构成非染 色体遗传的又一遗传体系。
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线粒体基因组
人、鼠和牛的mtDNA的全序 列是最早被测出来的，三种 mtDNA均显示相同的基本遗传 信息结构。 2个rRNA基因； 22个tRNA基因；
13个可能的蛋白质结构基因；
5个基因编码已知的蛋白质； 人、鼠和牛的线粒体基因组图 但其他基因的产物及功能目前
育胞质，因而也是不育系
但是不能够得到恢复
不能够生产杂交种
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（三）质核互作雄性不育性
受细胞核基因与细胞质基因共同控制
育性表现为核基因与细胞质基因的重叠作用
只要一方具有可育基因，花粉粒的发育过程
就表现为正常
败育的发生
玉米、小麦、高梁等植物 败育过程通常发生在减数分裂之后 矮牵牛、胡萝卜等植物 败育发生在减数分裂过程中或之前
有白色体。
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第10章 细 胞 质 遗 传
细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质 基因组(plasmon)。
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第1节
细胞质遗传的概念和特点
一、细胞质遗传的概念
◆由细胞质内的基因所决定的遗传现象和遗传规律
叫做细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)。 ◆细胞质遗传又称 非染色体遗传(non-chromosomal inheritance) 非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance) 染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance) 核外遗传(extra-nuclear inheritance) 母体遗传(maternal inheritance)等。