细胞质遗传

细胞质遗传和不育现象一、概念：细胞质遗传（cytoplasmic inheritance）：染色体以外的遗传因子，即细胞质基因所控制的遗传现象。

二、特点及原因1.特点（1）母系遗传：不论正交还是反交，Fl性状总是受母本(卵细胞)细胞质基因控制；例如：正交：♀显性×♂隐性→显性反交：♀隐性×♂显性→隐性（2）杂交后代不出现一定分离比。

2.原因（1）受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞；（2）减数分裂时，细胞质中的遗传物质随机不均等分配。

例题.真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代A.增加发生基因突变的概率B.继承双亲全部的遗传性状C.从双亲各获得一半的DNAD.产生不同于双亲的基因组合【答案】D三、物质基础：线粒体、叶绿体中的DNA上和细菌质粒上的基因。

四、母系遗传和母性影响的区别母性影响：子代的某一表型受到母亲基因型的影响，而和母亲的基因型所控制的表型一样。

因此正反交不同，但不是细胞质遗传（母系遗传），与细胞质遗传类似，这种遗传不是由细胞质基因组所决定的，而是由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所决定的。

分两类：持久的母性影响，暂短的母性影响。

1.暂短的母性影响指母亲的基因型仅影响子代个体的幼龄期。

2.持久的母性影响指母亲的基因型对子代个体的影响是持久的，影响子代个体的终生。

举例：如椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋，这对相对性状是母性影响。

把这两种椎实螺进行正反交，F1外壳的旋转方向都与各自的母体相似，成为右旋或为左旋，但其F2却都全部为右旋，到F3才出现右旋和左旋的分离。

这是由一对基因差别决定的，右旋（S+）对左旋（S）为显性，某个体的表现型并不由本身的基因型直接决定，而是由母体卵细胞的状态所决定，母本卵细胞的状态又由母本的基因型所决定。

F1的基因型（S+S）决定了F2均为右旋，而F2的三种基因型决定了F3的二种类型的分离，其中S+S+和S+S的后代为右旋，SS后代为左旋。

例题.（14分）椎实螺是雌雄同体的动物，群养时一般异体受精，单个饲养时，它们进行自体受精。

椎实螺外壳的旋转方向可以是左旋的，也可以是右旋的。

以下是以纯合椎实螺为亲本对其外壳旋向的遗传方式所做的研究：实验一实验二亲本右旋♀×左旋♂左旋♀×右旋♂F1全部右旋全部左旋F2全部右旋全部右旋F3右旋：左旋=3:1 右旋：左旋=3:1(1)有人根据上述实验做了如下推理：若椎实螺外壳旋向只由一对完全显性的等位基因控制，则应该出现的结果是两组实验中F1性状表现应__________，F2应出现__________的现象，且比例为__________。

(2)后经实验证实：椎实螺外壳旋向由一对等位基因控制，但下一代螺壳的表现型决定于上一代母本的基因型。

由此推测：①实验一中__________代个体全部为杂合子，且亲本中雄性个体的母本为__________；②实验二F2椎实螺群体中，外壳左旋基因的频率为__________，具有左旋基因的个体占__________。

【答案】（14分）(1) 相同性状分离3:1(2) ① F1隐性纯合子② 50% 3/4五、如何利用正交与反交确定控制某性状有关的基因是在常染色体、X染色体还是细胞器（线粒体、叶绿体）DNA上。

实验设计：隐性的雌性×显性的纯合雄性，显性的纯合雌性×隐性的雄性。

结果预测及结论：A.若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。

正交：♀aa×♂AA→Aa反交：♀AA×♂aa→AaB.若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别有关，则该基因位于细胞核内的X 染色体上。

正交：♀X a X a×♂X A Y→X A X a、 X a Y反交：♀X A X A×♂X a Y→X A X a、X A YC.若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别无关，而且子代性状始终与母本一致，则该基因可能位于细胞器（线粒体、叶绿体）DNA上。

正交：♀显性×♂隐性→显性反交：♀隐性×♂显性→隐性六、细胞质基因与核基因的异同共同点：虽然细胞质基因在分子大小和组成上与核基因有某些区别，但作为一种遗传物质，在结构上和功能上与核基因有许多相同点：⑴. 均按半保留复制；⑵. 表达方式一样：DNA-mRNA-核糖体-蛋白质；⑶. 均能发生突变，且能稳定遗传，其诱变因素亦相同。

不同点：细胞质基因突变频率大，具有较强的定向突变性；基因通过雌配子传递；细胞间分布不均匀；某些基因有感染性。

而核基因突变频率较小，难于定向突变性；基因通过雌雄配子传递；细胞间分布均匀；基因无感染性。

遗传学中通常把染色体基因组控制的遗传现象和遗传规律称为核遗传，把细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传，两者在遗传上相互协调和制约，反映了核与质两个遗传体系相互依存和联系的统一关系。

一般情况下，核基因在遗传上处于主导的地位，但在某些情况下表现出细胞质基因的自主遗传作用。

例题（16分，除特殊说明，每空2分）秀丽隐杆线虫自由生活在土壤中，虫长约1mm ，通体透明，大多数雌雄同体，自体受精繁殖，由受精卵到成体的发育50h 可完成。

该线虫成体959个细胞，体细胞中含有12条染色体，性染色体为XX ，大约每500个线虫中有1个是雄性，性染色体为XO 。

下图甲表示线虫受精卵发育过程中分裂产生的细胞及去向，图乙表示线虫发育的四细胞期。

研究发现如果从受精后的细胞后部移去25%的细胞质，细胞就失去了早期不均一分裂的特性，而在第二次卵裂中如果用玻璃针去推动或旋转未来的ABa 细胞，则P 1细胞分裂受影响，EMS 细胞的位置被颠倒，以致于发育成的线虫背腹轴颠倒。

根据上述资料，回答下列问题：（1）线虫发育过程中，细胞分化发生于第____________次卵裂后，细胞分化的原因除基因的选择性表达外，根据题目中资料分析影响分化的因素还有________________________。

（2）线虫受精卵发育过程中共产生1090个体细胞，而成体中只有959个细胞，一些细胞消失的过程称为________________，该过程是在_________控制下的细胞______________过程。

（3）线虫精子的染色体组成有__________种类型，对线虫基因组进行测序，需要测定___________条染色体上DNA 的碱基序列。

（4）为了提取线虫较为纯净的DNA ，实验前需准备的试剂包括______________①2mol/L 氯化钠溶液 ②95%酒精 ③蒸馏水 ④0.14 mol/L 氯化钠溶液【答案】（16分,说明每空2分）（1）1 受精卵细胞质的影响,细胞间的相互作用（2） 细胞凋亡 基因 程序性死亡（3） 2 6 （4）①②③P 4细胞 P 2 ABp ABa EMS 受精卵AB 细胞P 1细胞 肌肉、腺体、 体腔、神经 EMS 细胞 P 2细胞 MS 细胞 E 细胞 肠 C 细胞 肌肉 P 3细胞 D 细胞 肌肉 生殖系 真皮、神经 ABp ABa 真皮、神经 肌肉 图甲 图乙七、细胞质遗传和不育现象不育是指一个个体不能产生有功能的配子或不能产生在一定条件下能够存活的合子的现象。

生物的不育现象主要有核不育型、质核不育型、质不育型三种类型：⑴核不育型是由核内染色体上基因所决定的不育类型；⑵质核不育型可能是由不育的细胞质基因和相对应的核基因共同作用引起的，也可能是由于细胞质中的某些成分影响了核基因的表达，导致不育；⑶质不育型是由细胞质基因所控制的不育类型。

例题1.（18分）某二倍体植物（2n=14）开两性花，可自花传粉。

研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实），欲选育并用于杂交育种。

请回答下列问题： （1）雄性不育与可育是一对相对性状。

将雄性不育植株与可育植株杂交，F 1代均可育，F 1自交得F 2，统计其性状，结果如右表，说明控制这对相对性状的基因遗传遵循定律。

（2）在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的（父本/母本），其应用优势是不必进行 操作。

（3）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。

相应基因与染色体的关系如右下图（基因M 控制可育，m 控制雄性不育；基因R 控制种子为茶褐色，r 控制黄色）。

①三体新品种的培育利用了 原理。

②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成 个正常的四分体；（时期）联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。

故理论上，含有8条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为 ，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。

③此品种植株自交，所结的黄色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。

结果说明三体植株产生的含有8条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是 ，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关。

④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择 色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择 色的种子种植后进行自交。

【答案】（18分）（1）基因的分离（2）母本 去雄（3）①染色体变异（染色体结构和数目变异）③ 7 减数第一次分裂后期 50%③3：7黄（1分） 茶褐（1分）2．(18分)籼稻和粳稻为亚洲栽培水稻的两个亚种（品系），籼粳种间杂种具有较大优势。

让纯种籼稻和粳稻杂交得到F 1,但F 1存在不育或半不育现象，为探究F 1杂种不育的原因，科研人员做了如下实验探究。

表 F 2性状统计结果 编号 总株数 可育∶不育 1 35 27∶8 2 42 32∶10 3 36 27∶9 4 43 33∶10 5 46 35∶11（1）科研人员对F1杂种不育现象提出三种假说。

假说一：籼稻和粳稻染色体的结构存在差异，使F1染色体配对不正常。

假设二：水稻细胞质中存在某种蛋白或酶，影响籼粳杂合核基因组的功能，从而引起配子发育异常。

假设三：水稻细胞中存在不育基因。

①在显微镜下观察F1时期染色体的是正常的，否定假说一。

②比较交后代可育程度，发现其差异不显著，否定假说二。

（2）我国科研人员的发现为假说三提供了证据支持。

他们发现水稻6号染色体S5位点存在紧密连锁的3个基因，分别为G3、G4和G5基因，G3、G4、G5基因分别编码3+、4+、5+三类蛋白。

其不育机制如下图所示：分泌到细胞外的5+催化某底物生成某产物，进而产物与结合,当情况下，不能解除内质网的折叠负担造成内质网胁迫。

持续的内质网胁迫可能会一系列胁迫响应基因的表达，进而造成程序性细胞死亡提前，最终导致胚囊提前败育（配子致死）。