细胞质遗传(一).doc
细胞质遗传
细02胞质遗传在植物发育中的作 用
细胞质遗传对植物生长发育的 影响
• 细胞质遗传物质对植物生长发育的影响主要体现在生长速度、生 长适应性等方面
• 细胞质遗传物质突变可能导致植物生长速度加快或减缓 • 细胞质遗传物质可能影响植物对光照、温度等环境因子的适应
性 • 细胞质遗传物质可能与植物生长发育过程中的信号传导和基因
• 细胞质遗传物质突变可能导致微生物生长速度加快或减缓 • 细胞质遗传物质可能影响微生物对光照、温度等环境因子的适
应性 • 细胞质遗传物质可能与微生物生长发育过程中的信号传导和基
因表达调控有关
细胞质遗传在微生物 抗药性中的作用
• 细胞质遗传物质在微生物抗药性中的作用主要表现在抗氧化、抗 逆性等方面
细胞质遗传与核遗传的主要区别
• 遗传物质的来源和传递方式不同 • 细胞质遗传物质的突变和重组频率较 高 • 细胞质遗传信息主要影响细胞的能量 代谢和生长发育过程
细胞质遗传物质的种类及其特点
细胞质遗传物质的特点
• 遗传物质数量较少，基因组规模较小 • 遗传物质缺乏修复机制，突变频率较高 • 遗传物质具有母系遗传特点，易于遗传和变异
表达调控有关
细胞质遗传在植物逆境应答中 的作用
• 细胞质遗传物质在植物逆境应答中的作用主要表现在抗氧化、抗 逆性等方面
• 细胞质遗传物质编码的抗氧化酶参与植物对氧化逆境的应答 • 细胞质遗传物质可能影响植物对干旱、盐碱等逆境的抗性 • 细胞质遗传物质可能与植物逆境应答过程中的信号传导和基因
表达调控有关
• 细胞质遗传操作简便，成本低，易于推广 • 细胞质遗传变异具有母系遗传特点，易于遗传和变异 • 细胞质遗传技术可以与其他生物技术相结合，提高育种效果
第六章细胞质遗传
母性影响的实质：
由核基因的产物积累在卵细 胞中的所引起的一种遗传现象。
三 禾谷类作物的雄性不育
1. 植物雄性不育：植物的雄蕊发育不正常， 不能产生正常的花粉；雌蕊正常，可以接 受外来花粉而结实。只可作为母本接受花 粉，不可作为父本提供花粉。 43科、162属、320个种以上植物发现了 雄性不育。
3
:1
条纹性状作为母本遵守细胞质遗传 规律（反交试验）：
P 条纹(♀) × 绿色(♂)
ijij
IjIj
↓
F1 绿色 白化 条纹
Ijij
Ijij
Ijij
（F1代各性状无固定比数）
为什么该正反交遗传规律不同？
玉米叶片绿色性状的表达必须需要两个因素：细 胞质遗传基因和细胞核遗传基因，实质上是核质 互作遗传。 当条纹性状作为父本，绿色性状作为母本， 母本具有这两个因素，而父本细胞质中的缺陷基 因在，不能遗传给后代， 故表现核基因遗传。 当条纹性状作为母本时，母本的遗传缺陷通 过细胞质传递给子代。
一、细胞质遗传的实例(1)
紫茉莉花斑性状的遗传
1一9紫0茉8莉年花，斑性C状o的rr遗e传ns
紫茉莉（Mirabilis
接受花粉 的枝条
jalapa）花斑植株
白色
叶片有绿色、白色、
绿白相间的花斑型
白色部分和绿色部
绿色
分有明显的界限
花斑
提供花粉 的枝条
白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑
1/2Aa 有色 褐眼
1/2aa 有色 红眼
面粉蛾体色的遗传
②持久母性影响------椎实螺
外壳螺旋方向有左旋（逆时针）和右旋（顺时 针）两种。由一对等位基因控制。D（右旋）d （左旋）显性.
细胞质遗传
有规律的分离， 减分时遗传物 有规律的分离，均等 质分配 分配 与性状的关系
细胞核遗传和细胞质遗传具有相对的独立性， 细胞核遗传和细胞质遗传具有相对的独立性， 但又相互影响， 但又相互影响，共同作用控制生物性状的遗传
母细胞
子 细 胞
间期
前期
子 细 胞
末期
后期
中期
绿色
绿色
白色
白色
花斑
绿色、白色、 绿色、白色、花斑 绿色、白色、 绿色、白色、花斑 绿色、白色、 绿色、白色、花斑
现 象
F1植株的性状取决于母本，与父本无关。 F1代总 植株的性状取决于母本，与父本无关。 是表现出母本的性状特征，正交反交的结果不同。 是表现出母本的性状特征，正交反交的结果不同。 仁寿一中 刘锦长
三、细胞质遗传的物质基础
细胞质基因： 细胞质基因： 细胞质内具有控制某些性状的遗传物质 质基因的载体： 质基因的载体：线粒体及叶绿体 质基因的功能：能够进行自我复制， 质基因的功能：能够进行自我复制，并通过转录和翻 译控制某些蛋白质的合成
四、细胞核遗传和细胞质遗传的比较 比较 物质基础 F1表现性状 表现性状 后代性状比例 细胞核遗传 核基因 显性性状 出现一定的分离比 细胞质遗传 质基因 母本性状 不出现一定的分离比 随机， 随机，不均等分配
正 反 交 AA
×
aa
交
aa
×
பைடு நூலகம்
AA
配 子 子 一 代 F1 Aa Aa
A
a
a
A
2、细胞质遗传特点 、
概念： 具有相对性状的亲本杂交， 概念： 具有相对性状的亲本杂交，F1
总表现出母本性状的遗传现象。 总表现出母本性状的遗传现象。
第11章 细胞质遗传
细胞质基因组：
所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。
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.
生物的遗传体系： 核基因组 遗 传 物 质 细胞质 基因组 染色体 基因（核DNA）
叶绿体基因组(ctDNA) 线粒体基因组(mtDNA) 细胞器 基因组 中心粒基因组(centro DNA) 动粒基因组(kinto DNA) 膜体系基因组(membrane DNA) 非细胞器 基因组 细胞细菌质粒基因组(plasmid DNA)
细胞共生体基因组(symbiont DNA)
二、细胞质遗传的特点：
S(rr)不育×N(Rr)可育S(Rr)可育 S(rr)不育×N(RR)可育S(Rr)可育
S(rr)不育×N(rr)可育S(rr)不育
⑸.可将各种杂交组合归纳为以下三种情况：
①.S(rr)×N(rr) S(rr)中，F1表现不育。 其中：N(rr)个体具有保持母本不育性在世代中稳定的能力，
稻之父”袁隆平先生
中国工程院院士、 “杂交水稻之父” 袁隆平先生
油菜三系杂种优势的利用： 1972年，傅廷栋等发现“波里马”油菜细胞质雄性不育； 1976年，湖南农科院首先实现“波里马”雄性不育的三系配套。 1980年，李殿荣等发现“陕2A”油菜细胞质雄性不育； 1983年，实现“陕2A”油菜雄性不育的三系配套； 油菜杂交种：秦油2号、华杂2 号、川油12号、蜀杂1号、油研 5号等细胞质雄性不育系杂种已推广应用。 1992年，我国杂种油菜种植面积已近1.33×106hm2，约占油菜 总面积20％。
遗传研究表明：
遗传学细胞质遗传
绿色
白色、绿色、 花斑
现在是7页\一共有35页\编辑于星期日
细胞器基因组的遗传
叶绿体的遗传
P
ijij ♀ × IjIj ♂
玉米条纹叶的遗传
条纹
绿色
P
IjIj ♀ × ijij♂
绿色
条纹
F1 Ijij 绿色
Ijij Ijij 条纹 白色
F1
Ijij 全部绿色
Ijij ♀ × IjIj ♂
条纹
绿色
F2
保持系
与不育系杂交后，仍能保持不育系雄性不育的特征的品系
恢复系
同不育系杂交后能使F1代花粉恢复正常可育的品系
现在是29页\一共有35页\编辑于星期日
“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 )
终止子
发现的生物
人和酵母的线粒体 酵母的线粒体 人的线粒体 人的线粒体
现在是15页\一共有35页\编辑于星期日
线粒体基因组
线粒体是半自主性的细胞器
mtDNA虽能自主复制，但需要核基因组为其编码DNA
聚合酶 线粒体虽有自己的核糖体、tRNA，并能在线粒体内翻译
mtDNA转录的mRNA，但其核糖体蛋白质由核基因编码
非细胞质组分的遗传因子
细胞质遗传资源的重要价值
经过改造的质粒用作各种特殊用途的载体， 携带目的基因经转化获得生产上所需的各类 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
现在是24页\一共有35页\编辑于星期日
十一章细胞质遗传
50%致死 胚胎致死
♀♀
♂♂
图 20- 果蝇眼色的母体影响
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。
第三节 叶绿体遗传
1）1908，Carl Corrans，非孟德尔遗传发现 者，紫茉莉花斑枝条
（一）叶绿体系统的核外遗传
• 1909年由Carl Corrans发现（irabilis jalapa）
表 20-8 紫茉莉花斑植物杂交的结果
表 20-5 酵母线粒体中合成的酶亚基
酶
分子量
亚基
(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）
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
LSC:long single copy sequence
IR: inverted repeats
LSC
Fig. 19- The chloroplast genome is a circle, divided by two inverted repeats into the short single copy sequence and long single copy sequence (GENES Ⅵ Fig24.3 )
酵母小菌落(peptite)突变
• 1940，Boris Ephrnssi • 在正常的细胞群体中有0.1%～1%的
细胞会自发变成小菌落。在插入剂 （ 如 ： 溴 化 乙 锭 ， EB ） 存 在 时 100% 的细胞都变成小菌落。
细胞质遗传
物种类型 昆 虫 真 菌 高等植物
线粒体基因组的大小 物种数目 基因组大小（kb） 42 14.5~17.9 27 18.9~95 20 120~2700
二 线粒体遗传的分子基础 双链闭合环状（线状），裸露，多拷贝， 基因组大小因物种而异，浮力密度比核DNA低， 没有重复序列，两条链的密度不同， 复制时间与核DNA不同（S,G2）， 核糖体与细胞质中的不同，遗传密码与通用密码 有差异 DNA可以自我复制，转录，翻译，但是由于其含 有为数不多的基因，仅能编码自身结构和组成的 一小部分物质，其余大部分由核基因编码。因此 线粒体也是半自主性细胞器。
3 细胞质－细胞核互作雄性不育性 由细胞质基因和细胞核基因相互作 用共同控制的雄性不育类型 简称为质核 互作不育性。
质核互作不育性由不育的细胞质基因和 与其相对应的核内不育基因共同决定。 胞质不育基因 S 对应的可育基因 N 核内不育基因 r 对应的可育基因 R R又称为育性恢复基因
1、孢子体不育和配子体不育
（1） 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。 若植株的基因型为rr，全部花粉败育 基因型为RR，全部花粉可育 基因型为Rr，也是全部花粉可育， 尽管有一半的花粉含有r基因 杂合体自交后代表现为株间分离。
（2）配子体不育
花粉育性直接受雄配子体（花粉）本身 的基因型所控制。 配子体内的核基因为R，可育 配子体内的核基因为r，不育 杂合株的花粉一半可育，一半不育，表 现为穗上分离。 杂合体自交后代中，有一半植株上的花 粉是半不育的。
2、胞质不育基因的多样性与核育性基因的对应性
同一物种内，可以有多种质核互作不育类型。
由于胞质不育基因和核内不育基因的来源和性质不 同，在表现型特征和恢复特性上表现出明显的差异。
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。
《遗 传 学》省 级 精 品 课 程
（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）：
《遗 传 学》省 级 精 品 课 程
小麦瘿蚊染色体的丢弃
8 40
图 18- 小麦瘿蚊的染色体丢弃
《遗 传 学》省 级 精 品 课 程
（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。
《遗 传 学》省 级 精 品 课 程
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
二、草履虫放毒型的遗传
结构
大核：多倍体 负责营养
小核：1-2个，二 倍体负责遗传
繁殖方式：无性生殖、有性生殖、自体受精
第十一章 细胞质遗传
1
本章内容
第一节 细胞质遗传的概念特点 第二节 母性影响 第三节 叶绿体遗传 第四节 线粒体遗传 第五节 共生体和质粒决定的染色
体外遗传 第六节 植物雄性不育的遗传
2
第一节 细胞质遗传的概念和特点
一 细胞质遗传 (cytoplasmic inheritance)
由细胞质内的遗传物质即细胞质基 因所决定的遗传现象和遗传规律,叫做细 胞质遗传；(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)
3
真核生物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。
在原核和某些真核生物的细胞质中，除细胞 器外，还有另一类称：附加体(episome)和共生 体(symbiont)的细胞质颗粒，如，大肠肝菌的F 因子
细胞质基因组： 所有细胞器和细胞质颗粒中 遗传物质的统称
4
二、细胞质遗传的特点
花斑
花斑
15
研究表明 绿叶细胞含正常绿色质体(叶绿体）白细
胞只含白色质体(白色体)绿白组织之间的交 界区域，某些细胞里既有叶绿体，又有白 色体。
植物的这种花斑现象是叶绿体的前体— —质体变异造成的。 由此可见，决定枝条和叶色的遗传物质是 通过母本传递的。
16
2、玉米条纹叶的遗传
1943 年 ， Rhoades 报 道 玉 米 的 第 7 染 色 体 上 有一个控制白色条纹的基因(ij)
②ctDNA约能编码126个蛋白质：12%序列是专 为叶绿体的组成进行编码
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。
第十一章 细胞质遗传
三 雄性不育性的利用
三 雄性不育性的利用
1. 真核生物在受精过程中， 真核生物在受精过程中，
不仅为子代提供
核基因，也为子代提供大部分细胞质基因；而 核基因，也为子代提供大部分细胞质基因； 则仅能为子代提供核基因， 则仅能为子代提供核基因，因此细胞质遗传与细胞 核遗传表现不同。 核遗传表现不同。 2. 玉米 系属于孢子体不育，假如某株基因型为Rr， 玉米T系属于孢子体不育，假如某株基因型为 ， 系属于孢子体不育 产生的花粉有两种：一种含有 ，一种含有r， 产生的花粉有两种：一种含有R，一种含有 ，那 么基因为R的花粉育性为 么基因为 的花粉育性为 育性为 。 ，基因为r的花粉 基因为 的花粉
第6节 植物雄性不育的遗传
◆植物雄性不育（male sterility)的主要特征 是雄蕊发育不正常，但是它的雌蕊发育正常。 是雄蕊发育不正常，但是它的雌蕊发育正常。 免去人工去雄， 免去人工去雄，节约人力 保证种子纯度
9第九章细胞质遗传-文档资料
草履虫
草履虫的有性生活史1——结合生殖
草履虫的有性生活史2——自体受精
接合生殖过程中，如果结合时间长，超过交 换小核所需的时间，会发生细胞质交换，如 果结合时间短，不发生细胞质交换；
结合生殖可以产生杂合体，而自体受精则只 产生纯合体；
基因型杂合的群体在自体受精生殖时将发生 1:1的基因型分离比。
表现出茎叶产生白 绿相间的特征性条 纹，或是白化苗。
Mendel式遗传
非Mendel式遗传
核基因隐性纯合（ijij）使叶绿体基因突变，质体败育，不
能全部形成叶绿素，表现白色、绿色相间条斑或是白化苗。
2.2 线粒体的遗传
2.2.1 小菌落啤酒酵母的遗传
在培养基上，酵母细胞形成的菌落大小相近，有1 －2％形成小菌落，而且小菌落能稳定的遗传。
这种花斑现象 是细胞中前体质向 叶绿体发育受阻的 结果。
花斑枝条细胞同 时含有正常和突变 cpDNA，在生长发 育中发生了细胞质 分离和重组。
花斑现象
2.1.2 玉米埃型条斑的遗传
1943年，Rhoades报道了玉米的第7染色体上
有一个控制白色条纹的基因iojap（ij），隐性纯 合体（ijij）的植株
间
间
短
长
细胞核基因和细胞质基因的关系
放毒型 敏感型
核基因K
KK 或 Kk
kk Kk、Kk或KK
卡巴粒
有 后代中会消失
无
卡巴粒是一种存在于草履虫细胞内的内生细菌，学名为Caedobacter taeniospiralis，其中可能会温和噬菌体。
3.2 质粒的遗传
质 粒 (plasmid) 是 在 细 菌 中 发 现 的 小 型 环 状 DNA分子，它能够独立进行复制，是附加体的一 种。大部分质粒独立于细菌染色体而存在，并且 决定细菌的某些性状，其遗传类似细胞质遗传的 特征。大肠杆菌的F因子的遗传最具代表性。
遗传学：第十章 细胞质遗传-贺艳
二.母性影响(maternal inheritance) ：
1、母性影响的概念：
母性影响：由核基因的产物积累在卵细胞中的物质 所引起的一种遗传现象。
母性影响不属于胞质遗传的范畴。
2、母性影响的特点：
下一代表现型受上一代母体基因的影响。
3、母性影响的类别
短暂的（只影响幼龄期） 持久的（影响子代终生）
短暂母性影响
麦粉蛾
野生型：幼虫皮肤有色 成虫复眼深褐色 突变型：幼虫皮肤无色，成虫复眼是红色
Aa♀ x aa
1/2 Aa 幼虫有色
1/2 aa 幼虫有色
AA x aa
成虫复眼褐色 成虫复眼红色
Aa x aa♀
1/2 Aa
1/2 aa
幼虫有色
幼虫无色
成虫复眼褐色 成虫复眼红色
持久母性影响
椎实螺外壳旋向的遗传
核不育型花粉败育过程发生于花粉母细胞减数 分裂期间，不能形成正常的花粉，败育得十 分彻底。
2 ） 质 － 核 不 育 型 （ cytoplasmic-gene male sterility）：由细胞质基因和核基因互作控 制的雄性不育类型。
质－核不育型花粉败育多发生在减数分裂 以后的雄配子形成期。
3. 植物雄性不育性的遗传
螺类卵裂的方式
1、2为第一次卵裂，3、4为第二次卵裂； 1、3是左旋，2、4是右旋。
三、 植物雄性不育性遗传
1.植物雄性不育性概念 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，就称之雄性不育性。
核不育型
2.植物雄性不育的分类
质－核不育型
1）核不育型（genic male sterility）：由核内染 色体上的基因所决定的雄性不育类型 。
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
细胞质遗传(一)
细胞质遗传(一)(总分：125.50，做题时间：90分钟)一、填空题(总题数：10，分数：40.50)1.细胞质遗传特点是 1、 2和 3。
（分数：4.50）解析：F 1通常只表现母方的性状杂交后代一般不出现一定的分离比例遗传方式是非孟德尔式的2.植物杂种优势利用中的质核雄性不育“三系”及其基因型符号分别是 1、 2和 3。
（分数：4.50）解析：雄性不育系S(rfrf) 保持系N(rfrf) 恢复系S(RfRf)和N(RfRf)3.利用质核雄性不育配制杂交种子，不育系的基因型为 1，保持系的基因型为 2，恢复系的基因型为 3。
（分数：4.50）解析：略4.植物的雄性不育系和保持系杂交得到 1，与恢复系杂交得到 2，而保持系自交得到 3。
（分数：4.50）解析：雄性不育系杂种保持系5.无论是短暂的和持久的母性影响，它们的遗传基础本质上都在于1基因的作用，其特点是父方的2推迟一代表现与分离。
（分数：3.00）解析：母本核显性基因6.母性影响和细胞质遗传都表现为 1，但前者基因的遗传方式为 2，后者为 3。
（分数：4.50）解析：母本性状细胞核遗传细胞质遗传7.在正反交情况下，子代某些性状相似于其雌性亲本的现象，有的是由于细胞质1传递的结果，属于2的范畴，但有的却由于母本中核基因的某些产物积累在卯细胞的细胞质中，使子代表型与母本相同，这种现象称为 3。
（分数：4.50）解析：正反交结果不同子代表现母本性状细胞核遗传细胞质遗传8.链孢霉的缓慢生产突变型是因为在 1上发生基因突变造成的。
（分数：1.50）解析：线粒体DNA分子9.在植物雄性不育利用中，要建立两个隔离区，在一个隔离区内繁殖 1，在另一个隔离区内繁殖 2，这种方法称为 3。
（分数：4.50）解析：不育系繁殖区杂种制种区二区三系制种法10.由突变型恢复为野生型的可能途径有 1、 2、 3和等。
（分数：4.50）解析：回复突变 DNA修复基因互补基因转换二、判断题(总题数：5，分数：5.00)11.正反交结果不一样，不一定属于细胞质遗传。
细胞质遗传
细胞质遗传并非都为母系遗传一.细胞质遗传并非都是母系遗传细胞质遗传现象的发现最早可追溯到1909 年，德国学者科伦斯（Carl Correns）和鲍尔（Baur）分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。
后来的研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征，因而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。
20 世纪80 年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA 分子标记应用于细胞质遗传研究，从DNA 分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。
据研究表明，在所有高等真核生物中，线粒体DNA 一般表现为母系遗传的特征，包括人类、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。
但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个杂种、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA 是父系遗传的。
在被子植物中，对近60 个物种的质体DNA 的遗传研究，发现大多数表现为母系遗传特征，而其中20％的物种中存在着双亲遗传的现象，紫花苜蓿、胡萝卜等植物表现为典型的父系遗传特征。
与被子植物相比，大多数裸子植物的质体DNA 则表现为父系遗传特征。
可见，细胞质遗传表现为多种形式的复杂性，没有一种简单的机制去解释这种现象。
母系遗传是细胞质遗传的主要特征，而不能代表细胞质遗传的全部内容。
随着分子生物学技术的发展和应用，为人们对细胞质遗传规律的研究和认识提供了强有力的手段，科学家们已揭示出了生物细胞质DNA 遗传的新规律和新现象，在细胞质遗传方面表现为单亲的母系遗传、父系遗传及双亲遗传多种形式，大大丰富和逐步丰富了细胞质遗传研究的内容。
由于细胞质基因与细胞核基因在细胞中分布位置不同，在细胞分裂时分配规律不同，所以在传种接代时细胞质基因表现出不同于细胞核基因的遗传特点：（1）母系遗传：具有相对性状的亲本杂交时，F1总是表现出母本性状的遗传现象。
细胞质遗传.doc
课时9 细胞质遗传（一）一、书本基础知识整理1、概念细胞核遗传：细胞质遗传：2、特点母系遗传概念：原因：子代性状无一定分离比原因：3、物质基础：4、育种原理：雄性不育系：＊三系法杂交雄性不育保持系：雄性不育恢复系：二、思维拓展紫茉莉杂交后代一些性状产生的原因绿色雌株×花斑雄株→绿色植株绿色雌株所产生的卵细胞中控制质体的物质均为叶绿体的物质，而花斑雄株产生的精子中参与受精的几乎没有细胞质，所以受精卵中的控制质体的物质都是叶绿体的物质，子代叶片颜色都是绿色。
②花斑雌株×绿色雄株→花斑、绿色、白色植株花斑雌株的卵原细胞中含控制叶绿体、白色体两种质体的物质。
在减数分裂的过程中，该物质的分配是随机的、不均等的。
有的卵细胞同时得到两种控制质体的物质，后代为花斑，有的卵细胞就只得其中一种控制质体的物质，后代就只为绿色或白色。
（白色植株无法正常光合作用，所以不能长大。
）2、花斑种子萌发后所成植株枝条有白、绿、花斑的原因同时有叶绿体、白色体两种控制质体的物质受精卵，发育而成的植株有的枝条为绿，有的为白，有的花斑。
这种现象产生的原因是在有丝分裂过程中，核基因的分配是均等的，每个子细胞得到完整的一套。
但控制质体的物质的分配还是随机、不均等的。
后代细胞可能同时有两种控制质体的物质，则发育而成的枝条为花斑，也可能只得其中一种控制质体的物质，枝条为白或绿色。
从而说明，不仅在减数分裂时质基因的分配是随机、不均等的，在有丝分裂中，这种现象仍然存在。
3、细胞核遗传和细胞质遗传的区别与联系区别：①遗传物质的场所：核遗传物质在细胞核，质遗传物质在细胞质②遗传物质所在的配子类型：核遗传在雌雄配子，而质遗传主要在雌配子③遗传物质的分配特点：核遗传是精确的、平均分配到子细胞中的，而质遗传的分配是随机的，不均等的。
④正反交时，F1的表现型：核遗传是相同的，质遗传是由母本决定的。
（2）联系：①它们的遗传物质都是DNA②它们遗传的桥梁都是配子③它们的性状表达都是通过体细胞进行的④生物的遗传性状可以分三种类型：只受核基因控制的遗传（人的血型）只受质基因控制的遗传（紫茉莉叶色的遗传）受核、质基因同时控制的遗传（水稻的雄性不育）4、如何判断某一遗传方式为细胞质遗传？看控制生物性状的遗传物质的来源。
第10章细胞质遗传
前面所介绍的遗传性状都是由细胞核内染色体 上的基因即核基因所决定的，由核基因所决定的遗 传现象和遗传规律称为细胞核遗传或核遗传。
生物的某些遗传现象并不是或者不完全是由核基因 所决定的，而是取决于或部分取决于细胞质内的基因。
发现
2020/8/12
第一节 细胞质遗传的概念和特点
一、细胞质遗传的概念： 细胞质遗传：
叶绿体基因组(ctDNA) 遗
传
线粒体基因组(mtDNA)
物
细胞器 中心粒基因组(centro DNA)
质
基因组 动粒基因组(kinto DNA)
细胞质 基因组
膜体系基因组(membrane DNA)
非细胞器 细胞共生体基因组(symbiont DNA) 基因组 细胞细菌质粒基因组(plasmid DNA)
∴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。
左旋螺的价值?
2020/8/12
杂交试验： 椎实螺外壳旋转方向，由一对基因决定，右旋(S+)对左旋(S) 。
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。
↓↓↓
↓↓↓
F3 右旋 右旋 左旋 (SS)(分离)(ss)
↓ 3∶1
右旋 右旋 左旋
(SS) (分离) (ss) ↓
3∶1
∴ 如果试验只进行到F1，很可能被误认为细胞质遗传。 ∵ F1的旋转方向同母本一致。
②. 原因：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。
右旋──受精卵纺锤体向中线右侧分裂； 左旋──受精卵纺锤体向中线左侧分裂。
细胞质遗传
第二节 细胞质遗传的物质基础
细胞质基因的存在 叶绿体DNA 线粒体DNA 质粒和共生体
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。 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。
叶绿体遗传的花斑现象
紫茉莉花斑性状的遗传 早在1908年，孟德尔定律的重新发现者 之一Correns就曾报道过不符合孟德尔定 律的遗传现象。他发现紫茉莉中有一种 花斑植株，着生纯绿色、白色和花斑三 种枝条。
紫茉莉花斑性状的遗传
接受花粉的枝条 白 色 提供花粉的枝条 白 色 绿 色 花 斑 白 色 绿 色 花 斑 白 色 绿 色 花 斑 杂种植株的表现 白 色 白 色 白 色 绿 色 绿 色 绿 色 白色、绿色、花斑 白色、绿色、花斑 白色、绿色、花斑
1、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。 多数核不育型均受简单的一对隐性基 因(rf)所控制： rfrf：雄性不育 ♀rfrf × RfRf♂ RfRf ↓ Rfrf 雄性可育 F1 Rfrf 可育 ↓ F2 1RfRf:2Rfrf:1rfrf
20世纪70年代末在我国的山西省太谷 发现了由显性雄性不育单基因所控制 的太谷显性核不育小麦： msms：雄性可育 Msms: 雄性不育
核基因决定细胞质基因的存在
K／K+卡巴粒 是放毒型 K／K 是敏感型
纯合放毒型(KK+卡巴粒)与敏感型(kk、 无卡巴粒)的交配可能出现两种情况：
第三节 植物雄性不育的遗传 植物雄性不育(male sterility)的主 要特征：雄蕊发育不正常，不ห้องสมุดไป่ตู้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 根据雄性不育发生的遗传机制，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。
遗传学-第十一章-细胞质遗传1
二、 细胞质遗传的特点
1.正交和反交的表现不同 2.杂交后代的表型分离不符合Mendel比例； 3.通过连续回交，能把母体的核基因全部置换掉，母 体的细胞质基因及其控制的性状不消失； 4.由附加体或共生体决定的性状，其表现类似于病毒 的转导和感染； 5.只能通过卵细胞传递给后代。
第四页，编辑于星期一：二十三点 四十四分。
杂合体（Msms）后代呈简单的孟德尔式分离 msms×MsMs ↓
Msms
↓
MsMs Msms msms 3 ∶1
用普通的遗传学方法不能使整个群体均保持这种不育性。 这是核不育性的一个重要特征，也是人们利用核不育 性的最大障碍。
第三十一页，编辑于星期一：二十三点 四十四 分。
二、 雄性不育的类别及其遗传特点
现已查明线粒体中有100多种蛋白质，其中只有10种左右 是线粒体自身合成的。 线粒体上的其它蛋白质都是由核基因组编码的。
综上所述，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。
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。
第二十六页，编辑于星期一：二十三点 四十四 分。
↓
F2
绿色(IjIj) 绿色(Ijij) 白化(条纹)ijij
3 ∶ 1（纯合时ij核基因使胞质 内的质体发生突变）
3∶1表明绿色和非绿色为一对基因的差别。
由隐性核基因所造成的质体变异具有不可逆的性质，质体 变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。
第十七页，编辑于星期一：二十三点 四十四分。
（二）细胞质不育型
★由细胞质基因控制的雄性不育类型简称质不育性，表 现细胞质遗传的特征
★用这种不育株作母本与可育株杂交，后代仍是不 育株。
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细胞质遗传(一)
(总分：125.50，做题时间：90分钟)
一、填空题(总题数：10，分数：40.50)
1.细胞质遗传特点是 1、 2和 3。
（分数：4.50）
2.植物杂种优势利用中的质核雄性不育“三系”及其基因型符号分别是 1、 2和 3。
（分数：4.50）
3.利用质核雄性不育配制杂交种子，不育系的基因型为 1，保持系的基因型为 2，恢复系的基因型为 3。
（分数：
4.50）
4.植物的雄性不育系和保持系杂交得到 1，与恢复系杂交得到 2，而保持系自交得到 3。
（分数：4.50）
5.无论是短暂的和持久的母性影响，它们的遗传基础本质上都在于1基因的作用，其特点是父方的2推迟一代表现与分离。
（分数：3.00）
6.母性影响和细胞质遗传都表现为 1，但前者基因的遗传方式为 2，后者为 3。
（分数：4.50）
7.在正反交情况下，子代某些性状相似于其雌性亲本的现象，有的是由于细胞质1传递的结果，属于2的范畴，但有的却由于母本中核基因的某些产物积累在卯细胞的细胞质中，使子代表型与母本相同，这种现象称为 3。
（分数：4.50）
8.链孢霉的缓慢生产突变型是因为在 1上发生基因突变造成的。
（分数：1.50）
9.在植物雄性不育利用中，要建立两个隔离区，在一个隔离区内繁殖 1，在另一个隔离区内繁殖 2，这种方法称为 3。
（分数：4.50）
10.由突变型恢复为野生型的可能途径有 1、 2、 3和等。
（分数：4.50）
二、判断题(总题数：5，分数：5.00)
11.正反交结果不一样，不一定属于细胞质遗传。
____
（分数：1.00）
A.正确
B.错误
12.所谓“母性影响”即细胞质遗传的一种方式。
____
（分数：1.00）
A.正确
B.错误
13.由核基因决定的雄性不育系，没有相应的保持系。
____
（分数：1.00）
A.正确
B.错误
14.母体效应是母体基因型通过某些中介信使在子代体内的一种滞后表达现象。
( )
（分数：1.00）
A.正确
B.错误
15.母体效应是母体基因在后代体内直接进行表达的结果。
____
（分数：1.00）
A.正确
B.错误
三、选择题(总题数：5，分数：5.00)
16.质核互作雄性不育系的遗传结构为 ____ 。
（分数：1.00）
A.S(msms)
B.S(MsMs)
C.F(msms)
D.F(MsMs)
E.F(Msms)
17.两对基因杂合体F 1 (AaBb)自交后代重组型等于亲组型的遗传是( )。
（分数：1.00）
A.独立分配遗传
B.连锁遗传
C.母性遗传
D.性连锁遗传
18.锥实螺Dd×Dd，后代为 ____ 。
（分数：1.00）
A.全是右旋螺壳
B.全是左旋螺壳
C.3/4右旋螺壳，1/4左旋螺壳
D.与C相反
19.假设某种二倍体植物A的细胞质在遗传上不同于植物B，为了研究核一质关系，想获得一种植株，这种植株具有A的细胞质，而细胞核主要是B的基因组，应该怎么做?（分数：1.00）
A.A×B的后代连续自交
B.B×A的后代连续自交
C.A×B的后代连续与B回交
D.B×A的后代连续与A回交
E.B×A的后代连续B回交
20.正反交结果一致的遗传方式有 ____ 。
（分数：1.00）
A.细胞质基因
B.母性影响
C.常染色体连锁基因
D.X-连锁基因
四、简答题(总题数：5，分数：75.00)
21.如何利用A、B、C、D四个玉米自交系(其中A和B是姊妹系，C和D是姊妹系)的相应不育系、保持系和恢复系，配成具有较强杂种优势的双交种?并说明其理论依据。
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 22.某植物质核雄性不育株与受一对显性基因控制的恢复系杂交，子一代全部是散粉可育株。
但用F 1花粉再授到上述雄性不育株进行回交，或使F 1株自交时，所得后代仍全是散粉株。
分析其中的遗传关系。
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 23.简述细胞核基因和细胞质基因及其区别与关系。
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 24.细胞质遗传的特点是什么?现在推广的杂交水稻与细胞质遗传有何关系?水稻三系(不育系、保持系、恢复系)和杂交种的细胞质和细胞核的育性是何类型?
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________
25.一个雄性不育植株，用对育性恢复基因Rf是纯合的花粉粒授粉，F 1的基因型和表型各是怎样的?若用
F 1作母本，用一正常植株(rfrf)的花粉测交，请写出测交结果(基因型和表型)，并注明细胞质种类(可育胞质N，不育胞质S)。
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________。