第十二章 细胞质遗传
细胞质遗传—细胞质遗传的现象和特征(普通遗传学课件)
(Kda) 线粒体中合成
细胞质中合成
ATPase
340 ATPase 6、8、9 ATP 1、2、3、4、7
(对寡霉素敏
(FO 膜因子)
（F1 ATPase）Fra bibliotek感)细胞色素 C 氧 137
CO 1、2、3
CO 4、5、6、7
化酶
细胞色素 bc1 160 细胞色素 b 脱辅
6 个亚基
复合物
基蛋白
《遗传学》
《遗传学》
细胞质遗传的分子基础
一、叶绿体遗传的分子基础 chloroplast genome
（一）结 构——环状双链DNA
SSC
IRA
IRB
SSC: short single copy sequence
LSC:long single copy sequence
IR: inverted repeats
眼为褐色。现已鉴定这种色素是由犬尿素所形成的， 由一对基因（Aa）控制 。突变型不能合成犬尿素，不 能形成色素，使幼虫皮肤无色，成虫复眼为红色。
麦粉蛾色素遗传的母性影响
（二）持久的母性影响
持久的母性影响： 母亲基因型对子代个体影响持久，影响子代个体终生。 例如：锥实螺的外壳旋转方向的遗传
例如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，每一个体都
（三） 通过连续的回交能把母本的核基因全部置换掉， 但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。
回交：指两个亲本杂交，杂交F1与亲本之一再杂交。
连续回交：指选取回交后代继续与亲本之一再杂交。
♀A
×B ♂
♀ F1 × B ♂
♀ BC1
×B ♂
♀ BC2
×B ♂
13第十三章细胞质遗传
第四节 母性影响
一、母性影响的概念和遗传的特点
1 母性影响(maternal inheritance)
子代表型不受自身基因型的控制，而受母亲 基因型的影响，表现母亲基因型性状的一种遗传 现象叫做母性影响，又叫前定作用。
在椎实螺（Limnaea peregra）的遗传研究 中，曾观察到母性影响的现象。
二、质粒的遗传
质粒，泛指染色体外一切能进行自主复制 的遗传单位，包括共生生物、真核生物的细 胞器和细菌中染色体以外的单纯的DNA分子。 所有细菌质粒都是共价闭合的双链DNA 环，能独立进行自我复制。 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 种质粒称为附加体。
子代表现母亲基因型(细胞核)的性状
3 母性影响产生的原因 螺壳旋转方向取决于最初卵裂时纺锤体的方向， 而纺锤体方向由母体基因作用于正在发育的卵细 胞；即由于母本核基因的产物存在于卵细胞中， 对子代表型会产生一种预定作用（母本核基因的 前定作用）。
母性影响与细胞质遗传关系？
4.母性影响的表现与细胞质遗传相似，但不是由 于细胞质基因组所决定的，而是由于核基因的产 物在卵细胞中积累所决定的，不属于细胞质遗传 的范畴。
A. 结构：16,569bp的cccDNA, 能够编码13个蛋白质、2个
rRNA和22个tRNA:
①mRNA: cytb、CO(3个)、ATPase(2个)、NADH脱氢酶 系（7） ②rRNA: 16S和12S ③tRNA: 22个tRNA,作为转录产物加工的“标点符号”— —在tRNA前后为加工酶切位点
叶绿体的增殖、发育和代谢等需要由叶绿体和核基 因共同控制
第三节 线粒体的遗传方式及其分子基础
一、线粒体遗传
细胞质遗传
一、细胞质遗传的现象
二、细胞质遗传的特点
三、质基因与核基因的互作关系
四、持续饰变
《遗 传 学》省 级 精 品 课 程
第二节
一、细胞质遗传的现象
细胞质遗传
（一）高等植物叶绿体的遗传
1901年柯伦斯在紫茉莉(洗澡 花)中发现着生绿色，白色和花斑三 种枝条。他分别以这三种枝条上 的花作母本，用三种枝条上的花 粉分别授给上述每个作为母本的 花上，杂交后代的表现：完全取 决于母本，而与花粉来自哪一种
放毒性状的表现必须是：
KK（核）+卡巴粒（质）→放毒型： kk+卡巴粒
产生草履虫素，
杀死其他品系的草履虫
（含有噬菌体的溶源性细菌）
kk无卡巴粒
Kk无卡巴粒
敏感型：不能产生毒素，易被草履虫素所杀。
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（一）细胞质基因受核基因的控制
2、草履虫放毒型的遗传： 有性生殖（接合生殖）：
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小麦瘿蚊染色体的丢弃
8 40
图 18- 小麦瘿蚊的染色体丢弃
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（二）细胞质对核基因作用的调节
2、细胞质对X染色体上基因的调节作用
哺乳动物性染色体♀XX，♂XY。♀性X有两套，♂
性只有1套，♀性基因产物也应是♂性基因产物2倍，可 事实上并不是这样，二者产物基本相等。 因为♀性的1个X染色体，在间期核中表现“异固缩现 象”，即属于异染色质，染色深，处于失活状态。至于
花药、花粉或雄配子，但它的雌
蕊正常，能接受正常花粉而受精 结实。
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一、雄性不育的类型
1、细胞质雄性不育（质不育型）：由细胞质基因控制，一般不受父本 基因型影响。应用价值不大。 如：质不育型♀×♂正常品系 ↓ F1 全部雄性不育♀×♂正常品系 ↓多代 全部雄性不育 2、细胞核雄性不育：核基因控制的雄性不育，有显性核不育和隐性核 不育，遗传方式符合孟德尔遗传规律。根据对光的反应有分2种： （1）不受光温影响的核雄性不育：与光温影响无关。 （2）光温敏核雄性不育：受光和温度影响。 高温或长日——不育；适温短日——可育。
《细胞质遗传》.-好
练习
2 ）某农场不慎把保持系和恢复系种到一块 地里，则在恢复系上可能获得的种子的基因 型是 （ A） A、N(RR) 和 N(Rr) B、S(rr) 和 S(Rr) C、N(Rr) 和 S(Rr) D、N(rr) 和 N(Rr)
练习
3）人们在种植某些作物时，主要是为了获 取营养器官，如甜菜。若利用雄性不育系 培育这类作物的杂交种，母本和父本在育 性上的基因型依次是 （ B） A、S(rr) 、N(RR) B、S(rr) 、N(rr) C、N(RR) 、S(rr) D、N(rr) 、S(rr)
N(rr)雄性可育
N(RR)雄性可育 N(Rr)雄性可育
S RR
S Rr
S rr
S(rr)雄性不育
S(RR)雄性可育 S(Rr)雄性可育
二. 三系配套法育种
• 雄性不育系自身留种：
♀
S rr
不育系 S(rr)
×
N rr
♂
保持系 N(rr)
S rr
不育系 S(rr)
二. 三系配套法育种
• 雄性不育系自身留种：
第一节 细胞质遗传
• 细胞质遗传典型实例 ---- 紫茉莉质体的遗传
质体： 概念： 植物细胞中普遍存在的 一类细胞器。 种类： 叶绿体-----含有叶绿素的质体 白色体-----不含色素的质体呈 白色
第一节 细胞质遗传
• 细胞质遗传现象---- 花斑紫茉莉的发现
镜检 花 绿色枝条 镜检 斑 白色枝条 镜检 植 花斑枝条 株
练习
1 ）“杂交水稻之父”袁隆平在 20 世纪 60 年 代进行了六年的栽培水稻杂交试验，没有获 得质核互作的雄性不育株，他从失败中得到 D 的启示是 （ ） A、水稻是自花传粉植物，只能自交 B、进行杂交试验的栽培稻的性状不优良 C 、进行杂交试验所产生的后代不适应当 地的土壤条件 D 、应该用远源的野生雄性不育稻与栽培 稻进行杂交
细胞质遗传
发现。
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遗传学第十二章
21 21
第二十一页，共八十九页。
2. 玉米条纹叶的遗传：
胞质基因遗传的独立性是 相对的，有些性状的变异是由 质核基因共同作用下发生的。
玉米细胞核内第7染色体
上有一个控制白色条纹的 基因ij，纯合ij ij株叶片表现为 白色和绿色相间的条纹。
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27 27
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图 衣藻（Chlamydomonas reinhardi）的叶绿体基因组
a.ct DNA物理图：由不同限制性内切酶（EcoRI、BamHI和Bgl II）处理所得的ctDNA
物理图，用三个同心圆环表示。
b.ct DNA遗传学图：标记了一些抗生素抗性位点和标记基因：ap.DNA分子在叶绿体膜 上的附着点；ac2、ac1. 醋酸缺陷型；sm2、sm3. 链霉素抗性；spc. 螺旋霉素抗性等。
质体变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。
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反交试验：
P 条纹 × 绿色 ijij ↓ IjIj F1
绿色 Ijij
白化 条纹
条纹 × 绿色
Ijij Ijij
Ijij─┐
绿色 条纹 白化 绿色 条纹 白化
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3．杂交试验：
①.过程：椎实螺进行正反交，F1旋转方向都与各自 母本相似，即右旋或左旋，F2均为右旋， F3才出现右旋和左旋的分离。
反交
正交
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遗传学第十二章
细胞质遗传与数量遗传.
数量遗传
（二）、数量遗传的特点 1、在分离群体内数量性状表现为 连续性变异，对于杂交后代分离群体的 个体，不能明确地分组归类。 2、数量性状一般容易受环境条件 的影响而发生变异，而这种变异是不能 遗传的。
遗传率：又称遗传力，是 指一群体中某性状遗传方差与 表现型总方差的比值，通常以 百分数表示。它表明了亲代群 体的变异能够传递到子代的程 度，可以作为对杂种后代进行 选择的一个指标。
接受花粉的枝 提供花粉的枝 杂种植株的表 条 条 现 白色 白色 白色 绿色 花斑 绿色 绿色 白色 绿色 花斑 花斑 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑
紫茉莉花斑性状的遗传－－叶绿体遗传
二、数量遗传的概念和特点
（一）、概念 1.凡不易受环境条件的影响、在 一个群体内表现为不连续性变异的性 状称为质量性状 。 2.凡容易受环境条件的影响、在 一个群体内表现为连续性变异的性状 称为数量性状 。Leabharlann 第五章细胞质遗传与数量 遗传
一、细胞质遗传的概念和特点
（一）、细胞质遗传的概念 1. 核遗传：染色体基因组所控制 的遗传现象和遗传规律。 2. 细胞质遗传：由细胞质基因所 决定的遗传现象和遗传规律。
细胞质遗传
（二）、细胞质遗传的特点 1、正交和反交不同。 2、 通过连续的回交能把母本的核 基因全部置换掉，但母本的细胞质基因 及其控制的性状仍不消失。 3、细胞质基因所决定的性状在杂 种后代不呈现孟德尔的分离比例。
遗传学复习提纲
遗传学复习提纲刘庆昌绪言1、遗传学研究的对象，遗传、变异、选择2、遗传学的发展,遗传学的发展阶段，主要遗传学家的主要贡献3、遗传学在科学和生产发展中的作用第一章遗传的细胞学基础1、细胞的结构和功能：原核细胞、真核细胞、染色质、染色体2、染色体的形态和数目：染色体的形态特征、大小、类别，染色质的基本结构、染色体的结构模型，染色体的数目，核型分析3、细胞的有丝分裂：细胞周期、有丝分裂过程及遗传学意义4、细胞的减数分裂：减数分裂过程及遗传学意义5、配子的形成和受精：生殖方式、雌雄配子的形成、受精、直感现象、无融合生殖6、生活周期：生活周期、世代交替、低等植物的生活周期、高等植物的生活周期、高等动物的生活周期第二章遗传物质的分子基础1、DNA作为主要遗传物质的证据：间接证据、直接证据（细菌的转化、噬菌体的侵染与繁殖、烟草花叶病毒的感染与繁殖）2、核酸的化学结构：DNA和RNA及其分布、DNA和RNA的分子结构3、DNA的复制：DNA复制的一般特点、原核生物DNA合成、真核生物DNA合成的特点以及与原核生物DNA合成的主要区别4、RNA的转录及加工：三种RNA分子、RNA合成的一般特点、原核生物RNA的合成、真核生物RNA的转录及加工5、遗传密码与蛋白质翻译：遗传密码及其特征、蛋白质的合成过程、中心法则及其发展第三章孟德尔遗传1、分离规律：孟德尔的豌豆杂交试验、性状分离、分离现象的解释、表现型和基因型、分离规律的验证（测交法、自交法、F1花粉鉴定法）、分离比例实现的条件、分离规律的应用2、独立分配规律：两对相对性状的遗传及其分离比、独立分配现象的解释、独立分配规律的验证（测交法、自交法）、多对基因的遗传、独立分配规律的应用，某2测验3、孟德尔规律的补充和发展：显隐性关系的相对性、复等位基因、致死基因、非等位基因间的相互作用、多因一效和一因多效第四章连锁遗传和性连锁1、连锁和交换：连锁遗传的发现及解释、完全连锁和不完全连锁、交换及其发生机制2、交换值及其测定：交换值、交换值的测定（测交法、自交法）3、基因定位与连锁遗传图：基因定位（两点测验、三点测验、干扰与符合）、连锁遗传图4、真菌类的连锁与交换：着丝点作图5、连锁遗传规律的应用6、性别决定与性连锁：性染色体、性别决定、性连锁、限性遗传、从性遗传第五章基因突变1、基因突变的时期和特征：基因突变的时期、基因突变的一般特征2、基因突变与性状表现：显性突变和隐性突变的表现、大突变和微突变的表现3、基因突变的鉴定：植物基因突变的鉴定（真实性、显隐性、突变频率）、生化突变的鉴定（营养缺陷型及其鉴定）、人类基因突变的鉴定24、基因突变的分子基础：突变的分子机制（碱基替换、缺失、插入）、突变的修复（光修复、暗修复、重组修复、SOS修复），转换与颠换，DNA防护机制（简并性、回复突变、抑制突变、多倍体、致死突变）5、基因突变的诱发：物理因素诱变（电离辐射与非电离辐射）、化学因素诱变（碱基类似物、DNA诱变剂）第六章染色体结构变异1、缺失：类型、细胞学鉴定、遗传效应2、重复：类型、细胞学鉴定、遗传效应3、倒位：类型、细胞学鉴定、遗传效应4、易位：类型、细胞学鉴定、遗传效应5、染色体结构变异的应用：基因定位、果蝇的CIB测定法、利用易位制造玉米核不育系的双杂合保持系、易位在家蚕生产上的利用、利用易位疏花疏果防治害虫第七章染色体数目变异1、染色体的倍数性变异：染色体组及其整倍性、整倍体与非整倍体（名称、染色体组成、联会方式）2、同源多倍体的形态特征、同源多倍体的联会和分离（染色体随机分离、染色单体随机分离）3、异源多倍体、多倍体的形成与应用、同源联会与异员源联会（烟草、小麦）、单倍体4、非整倍体：亚倍体（单体、缺体）、超倍体（三体、四体），三体的基因分离5、非整倍体的应用：单体测验、三体测验、染色体替换第八章数量遗传1、数量性状的特征：数量性状的特征、多基因假说、超亲遗传2、数量性状遗传研究的基本统计方法：均值、方差、标准差3、遗传模型：加性-显性-上位性效应及其与环境的互作，显性3表现形式4、遗传率的估算及其应用（广义遗传力和狭义遗传力）5、数量性状基因定位，单标记分析法，区间定位法，复合区间定位法，应用（3方面）第九章近亲繁殖和杂种优势1、近交与杂交的概念、自交和回交的遗传效应，纯合率2、纯系学说3、杂种优势的表现和遗传理论（显性假说、超显性假说、上位性假说）4、杂种优势利用与固定第十章细菌和病毒的遗传1、细菌和病毒遗传研究的意义：细菌、病毒、细菌和病毒在遗传研究中的优越性2、噬菌体的遗传分析：噬菌体的结构（烈性噬菌体、温和性噬菌体）、噬菌体的基因重组与作图3、细菌的遗传分析转化：转化的概念与过程、转化和基因重组作图接合：接合的概念与过程、U型管实验、F因子及其存在状态、中断杂交试验及染色体作图性导：性导的概念与过程、性导的作用转导：转导的概念与过程、利用普遍性转导进行染色体作图第十一章细胞质遗传1、细胞质遗传的概念和特点：细胞质遗传的概念、细胞质遗传的特点2、母性影响：母性影响的概念及其与母性遗传的区别3、叶绿体遗传：叶绿体遗传的表现、叶绿体遗传的分子基础4、线粒体遗传：线粒体遗传的表现、线粒体遗传的分子基础5、共生体和质粒决定的染色体外遗传：共生体的遗传（卡巴粒）、4质粒的遗传6、植物雄性不育的遗传：雄性不育的类别及其遗传特点（核不育型和质核不育型、孢子体不育和配子体不育、单基因不育和多基因不育、不育基因的多样性）、雄性不育的发生机理、雄性不育的利用（三系法、二系法）第十二章基因工程1、基因工程概述4、重组DNA分子5、将目的基因导入受体细胞（常用导入方法）、转基因生物的鉴定、基因工程的应用、转基因生物（食品）的安全问题第十三章基因组学1、基因组学的概念与概述、C值、N值2、基因组学的研究内容：结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学3、基因组图谱的构建（遗传图谱与标记种类、物理图谱）4、基因组测序策略：鸟枪法、重叠克隆群法5、基因组图谱的应用（5个方面）6、生物信息学与蛋白质组学第十四章基因表达的调控1、基因的概念及其发展、基因的微细结构、顺反测验、基因的作用与性状的表达2、原核生物的基因调控：转录水平的调控，乳糖操纵元、色氨酸操纵元；翻译水平的调控3、真核生物的基因调控：DNA水平、染色质水平（组蛋白、非组蛋白）、转录水平（顺式作用元件、反式作用因子）、翻译水平的调5控、蛋白质加工4、原核生物与真核生物在基因调控上的区别第十五章遗传与发育1、细胞核和细胞质在个体发育中的作用：细胞质在细胞生长分化中的作用、细胞核在细胞生长分化中的作用、细胞核与细胞质在个体发育中的相互依存、环境条件的影响2、基因对个体发育的控制：个体发育的阶段性、基因与发育模式、基因与发育过程3、细胞的全能性第十六章群体遗传与进化1、群体的遗传平衡：等位基因频率和基因型频率、哈迪-魏伯格定律及其应用2、改变基因平衡的因素：突变、选择、遗传漂变、迁移3、达尔文的进化学说及其发展：生物进化的概念、达尔文的进化学说及其发展、分子水平的进化4、物种的形成：物种概念、物种形成的方式（渐变式、爆发式）6。
《遗传学》教学日历
实验四果蝇的连锁交换和基因定位（综合实验）
4
9
11.17.
第七章染色体变异（续）
3
10
11.24.
第八章细菌和病毒的遗传
3
实验五染色体结构和数目的变异
4
11
12.1.
第九章遗传物质的分子基础
3
12
12.8.
第十章基因表达与调控
3
实验六植物染色体的核型分析（综合实验）
4
13
12.15.
第十一章基因工程和基因组学
2015~2016学年秋冬学期《遗传学》教学日历
周
次
日
期
讲课
其他教学环节
执行
情况
教学大纲章节名称
课内时数
课外时数
实验、上机、实习、习题及
其它教学实践环节
课内时数
课外时数
1
9.15.
第一章绪论
3
2
9.22.数分裂的观察及永久片制作
4
3
9.29.
第三章孟德尔遗传
3
4
10.13.
第三章孟德尔遗传（续）
第四章连锁遗传规律和性连锁
3
实验二姐妹染色单体差别染色的方法（综合实验）
4
5
10.20.
第四章连锁遗传规律和性连锁（续）
第五章数量性状遗传
3
6
10.27.
第五章数量性状遗传（续）
3
实验三果蝇的形态鉴别和伴性遗传（综合实验）
4
7
11.3.
第六章基因突变
3
8
11.10.
第七章染色体变异
3
14
12.22.
第十二章细胞质遗传
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;
《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。
第十二章 细胞质遗传
2 酵母小菌落遗传
酵母(Saccharomyces cerevisiae)也属于子囊菌,减数分裂产物(四分 cerevisiae)也属于子囊菌,减数分裂产物( 孢子)存在于一个子囊中,但为非直列四分子. 孢子)存在于一个子囊中,但为非直列四分子.有性生殖过 程中,往往进行接合的两种接合型(交配型) 程中,往往进行接合的两种接合型(交配型)的细胞都为二倍 体接合子提供细胞质遗传物质. 体接合子提供细胞质遗传物质. 菌落大小性状(生长速度)遗传: 菌落大小性状(生长速度)遗传: 野生型:在固体培养基上形成较大的菌落(grandcolony); 野生型: 突变型:在固体培养基上形成小菌落(petite colony); 突变型: 可以分离出小菌落的纯系,并能稳定遗传; 可以分离出小菌落的纯系,并能稳定遗传;
4 质体遗传的分子基础
叶绿体DNA(ctDNA)的分子形态: 叶绿体DNA(ctDNA)的分子形态:闭合环状双链分子 的分子形态 拷贝数: 拷贝数:多拷贝 功能: 功能: ctDNA编码部分叶绿体结构与功能蛋白, ctDNA编码部分叶绿体结构与功能蛋白,RNA 编码部分叶绿体结构与功能蛋白 其它叶绿体结构与功能蛋白由核基因编码 遗传体系:具有与核DNA相对独立的复制,转录和翻译 遗传体系:具有与核DNA相对独立的复制, 相对独立的复制 系统
叶绿体基因组
四,线粒体遗传
红色面包霉缓慢生长突变型遗传 酵母小菌落遗传 线粒体遗传的特点 线粒体遗传的分子基础
1 红色面包霉缓慢生长突变型遗传
红色面包霉的两种有性生殖方式: 红色面包霉的两种有性生殖方式:
菌丝体融合 分生孢子与原子囊果融合
缓慢突变型遗传
野生型:菌丝体正常生长; 野生型:菌丝体正常生长; 缓慢生长突变型:生长速度缓慢; 缓慢生长突变型:生长速度缓慢; 遗传表现: 遗传表现:遗传类型能够通过无 性生殖稳定遗传,并且正反交 性生殖稳定遗传, 的遗传表现不同; 的遗传表现不同; 解释:线粒体上与细胞色素氧化 解释:线粒体上与细胞色素氧化 酶有关的基因突变; 有关的基因突变;
细胞质遗传ppt1
2．基因分布于细胞的何种结构中？
基因是有遗传效应的DNA片断。 DNA主 要存在于细胞核，少量存在于细胞质，如 线粒体、叶绿体中。
提出
假设
它们可能属于细胞质遗传
细胞质遗传的物质基础应该是细 胞质中线粒体、叶绿体等细胞质 结构中的DNA，即质基因。
P
代表两种细胞核 配子 代表两种质体 代表两种线粒体
9、细胞核基因控制的性状，子代的性状是由 双亲的基因型 决定的；细胞质基因控制 的性状，子代的性状是由 母本 决定的。
10、将大田生产用杂交种的花粉授给不育系，所 结种子长出的1000株水稻，预计其中雄性可 育的有 500 株，雄性不育的有 500 株。 11、一紫茉莉枝条上结籽40粒，形成的幼苗中正 常绿色13株，花斑叶25株，白化2株。产生 这些种子所需的花粉来自：（ D ） A、绿色枝条 B、白化枝条 C、花斑枝条 D、不能确定 巩固提高
巩固提高
3）细胞质基因和细胞核基因的不同之处是 （ D）
A、具有控制相对性状的基因 B、基因按分离定律遗传 C、基因结构分为编码区和非编码区 D、基因不均等分配
巩固提高
4）下列说法不正确的是
（B ）
A、细胞质遗传是由细胞质中的遗传物质控 制的
B、在减数分裂中，细胞质中的基因遵循孟 德尔发现的定律 C 、在细胞质遗传中， F1 的性状完全是由 母本决定的
为什么以花斑紫茉莉为母本时，后代会 产生三种不同的植株？（质基因遗传）
卵原细胞类型
细胞质遗传的解释
卵细胞类
减数 分裂 受精 发育 受精后有 丝分裂产 生三种细 胞，发育 受精 发育
后代植株类型
绿色植株
花 斑 紫 茉 莉
减数 分裂
细胞质遗传医学知识讲座
短日照条件下为可育(＜13.75h，可自交繁种)。
细胞质遗传医学知识讲座
第24页
❖
❖ 水稻温敏核不育材料： ＞28℃，不育； ＜23-24℃育性转为正常。
❖ 1973年，石明松在晚粳农垦58中发觉“湖北 光敏核不育水稻－农垦58S” 。 农垦58S”在长日照条件下为不育，短日照下 为可育 。 将不育系和保持系合二为一 ，
细胞质内，所以称为细胞质遗传，又称核外遗传、 非染色体遗传、非孟德尔式遗传。
细胞质遗传医学知识讲座
第1页
❖ 在遗传时，母本产生卵细胞或胚囊现有细胞核又有细胞质，而父本产 生精细胞不带细胞质或极少细胞质，后代细胞质是母本提供,
❖ 所以细胞质基因是经过母原来传递，因而又称：母体遗传、母性遗传。
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❖ 植物雄性不育有些细胞质基因单独作用，有些是细胞核基因单独作用，
还有些是细胞质基因和细胞核基因共同作用。
❖ 一、雄性不育概念
❖ 雄性不育：因为环境或遗传原因造成花粉败育。
❖ 雄性不育性：由遗传原因造成花粉败育。
❖ 雄性不育系：由遗传原因造成花粉败育，并能代
❖
代相传品系（简称不育系）。
❖ 雄性不育恢复系：经过和不育系杂交，能使不育系育
♀S＋S＋ × SS♂
❖
↓
↓
❖
F1 S＋S左
❖
↓自体受精
F1 S＋S右 ↓自体受精
❖
F2 S＋S＋ S＋S SS
❖
右 右右
F2 S＋S＋ S＋S SS 右 右右
❖
1 21
1 21
❖
↓ ↓ ↓自体受精
↓↓↓
❖
F3 右 右 左
❖
右3 ∶ 1左
遗传学第十二章 细胞质遗传12.6 习题
第十二章细胞质遗传一、填空题1、椎实螺的右旋对左旋是显性，当含有纯合右旋和含有纯合左旋基因型的椎实螺交配后，F1代为左旋，当F1代自交后，F2的表型_______。
2、“三系”配套中的“三系”是指雄性不育的保持系、和不育系。
雄性的育性是基因共同作用的结果。
S（rf rf）是控制系基因型，N（RfRf）是控制系的基因型。
3、细胞质遗传的特点是、、。
4、植物雄性不育系和保持系杂交得到，与恢复系杂交得到，而保持系自交得到。
5、母性影响和细胞质遗传都表现为，但前者基因的遗传方式为，后者为。
6、椎实螺的外壳旋转方向是属于（）的遗传现象。
7、红色面包霉缓慢生长突变的遗传是受（）决定的8、草履虫放毒型的稳定遗传必须有（）和（）同时存在，而草履虫素则是由（）产生的。
9、草履虫接合的结果是( )，自体融合的结果是( )。
10、草履虫放毒型遗传研究的意义在于阐明了( )关系，为作物育种上对( )的研究奠定了理论基础。
11、由核基因控制的植物雄性不育性，用经典遗传学方法一般难以得到它的（）。
12、核雄性不育性的利用受到很大限制是因为（）。
13、孢子体不育是指花粉育性由（）的基因型控制，自交后代表现为（）分离，配子体不育是指花粉育性由（）的基因型控制，自交后代表现为（）分离。
14、设N和S分别代表细胞质可育和不育基因，R和r分别代表细胞核可育和不育基因，则不育系基因型为（），恢复系为（）和（），保持系为（）。
15、水稻杂种优势的利用一般要具备( )、( )和恢复系，这样，以( )和( )杂交解决不育系的保种，以( )和( )杂交产生具有优势的杂交种。
二、选择题1、雄性不育系(ms/ms)×杂合可育株(Ms/ms)的F1：。
A. 全为不育株；B. 全为可育株；C. 3/4为可育株，1/4为不育株；D. 可育株和不育株各占1/22、椎实螺外壳的右旋和左旋是由一对基因控制的，右旋雌螺和左旋雄螺交配时，子二代为。
A．全为右旋 B．全为左旋C．有右旋也有左旋，比例不确定 D．有右旋也有左旋，右旋与左旋比为3：13、我国的杂交水稻主要是在袁隆平教授的主持下研究成功。
第十二章 细胞质遗传
第十二章细胞质遗传遗传学中把染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律称为核遗传，把由细胞质内的遗传物质基因组控制的遗传现象及规律称为胞质遗传。
我们知道细胞核内染色体上的基因是重要的遗传物质，由核基因所决定的遗传方式叫“核遗传”，随着遗传学研究的深入，人们发现细胞核的遗传并不是生物唯一的遗传方式，生物的某些遗传现象并不决定于核基因或不完全决定于核基因，而是决定于或部分决定于细胞核外的一些遗传物质，这种遗传称为“核外遗传”或“非染色体遗传”，它包括核外任何细胞成分遗传物质所引起的遗传现象。
目前研究较多的是细胞质成分所引起的遗传现象，如质体、线粒体遗传，这种由细胞质成分引起的遗传现象叫“细胞质遗传”，把所有的细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质称为细胞质基因组这些胞质的基因存在于胞质的各种基因载体上，这些基因载体根据结构功能的不同又分为两类：一类：属于细胞内固有的结构，它们在细胞内执行一定的代谢功能，是细胞生存所不可缺少的成分，如质体、线粒体、基粒等。
二类是细胞质内的非固定成分，虽然它们的存在功能影响生物的代谢功能，但它们并不是细胞生存所不可缺少的成分。
如：游离体、共生体、果蝇的δ粒子，大肠杆菌的F因子及草履虫的卡巴粒等。
这些成分游离于染色体之外，偶而也有些颗粒（F因子）能与染色体整合起来并进行同步的复制。
§1细胞质遗传的表现一、叶绿体的遗传1909年德国的植物学家柯伦斯报导了关于紫茉莉的一些杂交试验。
紫茉莉的枝条通常是绿色的，因为含有正常的叶绿素，但某些品种，由于质体的遗传物质的改变，至使叶绿体不能正常的产生叶绿素而呈现白色。
由于植物的细胞有两种类型，一类细胞内含有正常的质体，并能产生叶绿素；另一类细胞则相反，不能产生叶绿素而呈现白色，两类不同的细胞相间隔存在，使绿枝条呈现白绿相间的花斑状，柯伦斯在这些不同的枝条间进行一系列的杂交试验，杂交结果可以见表，从结果可见，无论父本的花粉来自哪一枝条，子一代总是表现母本性状的现象叫母本遗传。
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第一节细胞质遗传的概念和特点
内容：
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
1. 核遗传：染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。
2. 细胞质遗传：由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律，也称为非孟德尔遗传，核外遗传。
二、细胞质遗传的特点
如果精子不提供细胞质，即没有细胞质参与受精，那么细胞质就表现以下遗传特点：
1. 正交和反交的遗传表现不同。
由细胞质基因控制的性状，只能由母本传递给子代。
A X
B 正交
B X A 反交
2. 通过连续的回交能把母本的核基因全部置换掉，但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。
3. 由附加体或共生体决定性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。
第二节叶绿体遗传
内容：
一、叶绿体遗传的花斑现象
二、叶绿体遗传的分子基础
一、叶绿体遗传的花斑现象
1. 发现
Correns在花斑的紫茉莉中发现
三种枝条：绿色、白色和花斑
分别进行以下杂交
表12-1 紫茉莉花斑性状的遗传
接受花粉的枝条提供花粉的枝条杂种表现
白色
白色绿色白色
花斑
白色
绿色绿色绿色
花斑
白色
花斑绿色白、绿、花斑
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。
细胞学证据：
白色——白色质体
绿色——叶结体
花斑——白色质体和叶绿体
精卵受精时，由于精子的细胞质不参与受精，所以枝条的颜色完全由卵细胞（母本）的细胞质决定。
2、叶绿体遗传的规律
i自主性。
i 相对自主性。
某些情况下，质体的变异是由核基因所造成的。
二、叶绿体遗传的分子基础
●双链环状DNA
●12～160kb大小，多数为150kb
●基因组结构
目前已经测定了烟草（shinozaki，1986）、水稻（Hiratsuka，1989）等叶绿体DNA的全序列。
举例：烟草叶绿体基因组结构
大小：156kb，环状
分区(4个区): 86.5kb的大单拷贝区(LSC)
18.5kb的小单拷贝区(SSC)
两个等同的25kb
倒位重复区(IRA、IRB)
第三节线粒体遗传
内容：
一、线粒体遗传的表现
二、线粒体遗传的分子基础
一、线粒体遗传的表现
举例：红色面霉缓慢生长突变型的细胞质遗传
生化分析：突变型不含细胞色素氧化酶，这种酶是由线粒体控制合成的。
二、线粒体遗传的分子基础
●大小：差别很大
表12-1 线粒体基因组的大小
物种类型物种数目基因组大小（kb）
昆虫 42 14.5~17.9
真菌 27 18.9~95
高等植物 20 120~2700
●形状: 构型复杂、有开环、共价闭环、超螺旋、直线型等形式。
●基因组结构
表现出极复杂的变化
主要原因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常复杂
第四节植物雄性不育性遗传
内容：
一、植物雄性不育性的概念
二、植物雄性不育性类型
三、植物雄性不育性的遗传
一、植物雄性不育性概念
不育(sterility)：一个个体不能产生有功能的配子（gamete）或不能产生在一定条件下能够存活的合子（zygote）的现象。
雄性不育性（male sterility）：当不育性是由于植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子时，就称之。
l43科、162属、320个种
二、植物雄性不育的分类
1、细胞核雄性不育（genic male sterility）
（1）不受光温影响的核雄性不育
（2）光温敏核雄性不育
2、核质互作型雄性不育（gene-cytoplasmic male sterility，也叫质核互作雄性不育）
△孢子体不育：花粉的育性受孢子体（植株）基因型控制，而与花粉本身所含基因无关。
可育
孢子体RR，Rr→花粉全部可育（R或r）→F
1
不育
孢子体rr→花粉全部不育（r）→F
1
△配子体不育：花粉育性直接由配子体（花粉）本身的基因所决定。
孢子体Rr→R花粉可育，r花粉不育。
三、植物雄性不育性的遗传
1. 质核互作型不育
（1）一般遗传模式
图12-10
三系：
不育系、保持系和恢复系
●S（rr）×N（rr）→S（rr）F
不育
1
S（rr）→不育系 N（rr）→保持系
可育
●S（rr）×N（RR）→S（Rr）F
1
N（RR）→恢复系
（2）雄性不育性的分子机制——核质互作类型
线粒体基因
Levings和Pring（1976）：
多种限制性核酸内切酶切MT DNA
（玉米N和T）→差异的限制性核酸内切酶片段
线粒体蛋白质
–玉米T型：13KD特异蛋白，受Rf基因的抑制
– C型：17.5KD 不受Rf基因
– S型：58-84KD（8条）影响
? 玉米：CMS-T的分子机制 Rf
1Rf
2
抑制
–不育系：13KD多肽←T-urf13 × 13KD –保持系：不能合成13KD， 21KD
–与T小种感染密切相关–
– T-urf13连结在Mt启动序列上
–导入
–烟草
–
–部分或完全不育
2. 光温敏核雄性不育的遗传（简单遗传）
高温或长日不育
适温短日可育。