细胞质遗传与植物雄性不育性
遗传学名词 解释
遗传学名词1. 姊妹染色单体：一条染色体(或DNA)经复制形成的两个分子，仍由一个着丝粒相连的两条染色单体。
2. 同源染色体：指形态、结构和功能相似的一对染色体，他们一条来自父本，一条来自母本。
3. 染色体组：在通常的二倍体的细胞或个体中，能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体。
或者说是指细胞内一套形态、结构、功能各不相同，但在个体发育时彼此协调一致，缺一不可的染色体。
4. 单倍体：具有配子(精于或卵子)染色体数目的细胞或个体。
如，植物中经花药培养形成的单倍体植物。
5. 二倍体：具有两个染色体组的细胞或个体。
绝大多数的动物和大多，数植物均属此类6. 二价体：一对同源染色体在减数分裂时联会配对的图象。
7. 联会：在减数分裂过程中，同源染色体建立联系的配对过程。
8. 双受精：1个精核(n)与卵细胞(n)受精结合为合子(2n)，将来发育成胚。
另1精核(n)与两个极核(n+n)受精结合为胚乳核(3n)，将来发育成胚乳的过程。
9. 性状：生物体所表现的形态特征和生理特性10. 显性性状：当两个具有相对性状的纯合亲本杂交时，子一代出现的一个亲本性状。
11. 隐性性状：子一代未出现的另一个亲本的性状，即子一代处于隐蔽状态的性状12. 等位基因(allele)：位于同源染色体上，位点相同，控制着同一性状的基因。
13. 纯合体(homozygote) ：同源染色体上相同位点上的两基因成员完全一致(双显或双隐) ，具这种基因型的个体为纯合体。
如：CC、cc。
14. 杂合体(heterozygote)：等位基因中的两个成员又一致的个体称为杂合体。
15. 测交：是指被测验的个体与隐性纯合体间的杂交。
16. 完全显性(complete dominance)：一对相对性状差别的两个纯合亲本杂交后，F1的表现和亲本之一完全一样，这样的显性表现，称作完全显性。
17. 不完全显性(imcomplete dominance)：是指F1表现为两个亲本的中间类型。
遗传学第8章细胞质遗传
酸为核DNA所编码，其余十几种氨基酸为ctDNA所编码。
第四节 线粒体遗传
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：红色面包霉缓慢生长突变型的细胞质遗传 1。原子囊果相当于一个卵细胞，它包括细胞质和细胞核两部分；分生孢子在 受精时只提供细胞核，相当于精子。 2。红色面包霉缓慢生长突变型，在正常繁殖条件下能很稳定地遗传下去。 将突变型的原子囊果和野生型的分生孢子受精结合时，所有子代都是突变型； 反之，所有子代都是野生型的。 3。缓慢生长的特性被原子囊果携带，就能传递给所有子代；如果由分生孢子 携带，就不能传递给子代。 4。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。
㈡、线粒体基因组的构成： ➢1981年Kanderson最早测出人的mt DNA全序列为16569bp。 ➢人、鼠、牛的mtDAN全序列均被测出：
2个rRNA基因；22个tRNA 基因；13个蛋白质基因等；
人、鼠和牛的mtDNA分别有 16569bp、16275bp和16338bp。
者的差异较小。
㈡、叶绿体基因组的构成： 1、低等植物的叶绿体基因组：
⑴. ct DNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质； 如各种RNA、核糖体（70S）蛋白质、光合作用膜蛋白 和RuBp羧化酶8个大亚基。
⑵. 特性：与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。
2. 高等植物的叶绿体基因组：
2. cytoplasmic inheritance ：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。
染色体基因组
基因（核DNA）
细胞质遗传与植物雄性不育性
右旋
F2
右旋
F3 右旋
3
左旋 1
左旋♀ × 右旋♂
F1
左旋
F2
右旋
F3 右旋 3
左旋 1
细胞质遗传与植物雄性不育性
③、遗传结果解释
细胞质遗传与植物雄性不育性
椎实螺外细壳胞质旋遗传转与植方物雄向性不的育性母性影响
④、遗传结果特点
Ⅰ、正反交结果不同 Ⅱ、F3才发生性状分离，比孟德尔遗传的分离世代晚 一个世代。
细胞质遗传与植物雄性不育性
螺类卵裂的方式示意图 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。
细胞质遗传与植物雄性不育性
二、概念
母性影响又称为母性效应（maternal effect）， 是指子代某一性状的表现由母体的核基因型或积累在卵 子中的核基因产物所决定，而不受本身基因型的支配， 从而导致子代表型与母本表型相同的现象。
四、细胞质遗传的物质基础
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)。
细胞 质基 因组
细胞器基 因组
线粒体基因组（mtDNA） 叶绿体基因组（ctDNA CpDNA）
非细胞器基 因组
细胞共生体基因组 细菌质粒基因组
细胞质遗传与植物雄性不育性
第二节 母性影响
一、母性影响的遗传学试验
细胞质遗传与植物雄性不育性
细胞质遗传与植物雄性不育性
第五节 质粒的遗传
1、概念 质粒：是指存在于细胞中能独立进行自主复制的染色
体外遗传因子。 附加体：有些质粒能够与染色体结合，随寄主染色
体的复制而复制，这种质粒称为附加体。 目前已普遍认为质粒仅指细菌、酵母和放线菌等生物
中染色体以外的单纯DNA分子。大肠杆菌的F因子是最 早发现的质粒。质粒的遗传具有类似细胞质遗传的特征。
作物雄性不育性在育种中的应用概评
作物雄性不育性在育种中的应用概评秦太辰【摘要】概述总结了作物雄性不育性的类别与遗传特点。
雄性不育性的遗传机理涉及细胞质遗传的现象,目前已初步探明玉米C群不育系的胞质基因可能是atp6-c,芝麻不育胞质基因拟为atpA。
雄性不育化杂交种在实践中主要应用于玉米、水稻和蔬菜中。
尽管现有近交理论、DNA甲基化效用、水稻胞质与核不育系遗传等理论提出,雄性不育化育种的基本理论尚需进一步探讨。
在雄性不育化育种技术上,要逐步解决难点作物,如小麦、荞麦、菜豆等的不育化育种问题。
%This paper summarized the type and genetic characteristics of male sterility. The mechanism of male sterility is involved in cytoplasmic heredity. It has been initially proved that atp6 c and aptA are the cytoplasmic genes of maize sterile line C group and namie male sterile line, respectively. Male sterility hybrids are extensively applied in corp production, shuch as maize, rice and vegetables. Despite some theories were proposed, such as inbreeding theory, DNA methlation and genetics of rice cytoplasm male sterile line, the basic theories of male sterile breeding requests further study. This paper suggested to gradually resolve the difficulties of crop male sterile hybridization breeding in wheat, buckwheat and navy beans.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2011(001)002【总页数】6页(P84-89)【关键词】雄性不育化;细胞质遗传;不育化制种;DNA甲基化;杂种优势【作者】秦太辰【作者单位】扬州大学农学院杂种优势研究与应用实验室,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】S512.1自1902年发现植物雄性不育现象[1],迄今已百余年,直到20世纪20～30年代才应用于生产。
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。
第六章 细胞质遗传
12
四、叶绿体基因组与核基因组的关系 １. 叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗 传系统， 传系统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。 但是，与核基因组相比，叶绿体基因组在遗传上所 起的作用是十分有限的，因为就叶绿体自身的结构 和功能而言，叶绿体基因组所提供的遗传信息仅仅 是其中的一部分，对叶绿体十分重要的叶绿素合成 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，都是由核基因编码的。 ２. 叶绿体基因组在遗传上仅有相对的自主性或半 自主性
2
2．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)。
3．细胞生物体中的遗传体系：
3
二、细胞质遗传的特点
在有性繁殖中，卵细胞除核外，还有大量的细胞质，而 精子除细胞核外，没有或极少细胞质。因此，一切受细胞质 基因所决定的性状都只能通过卵细胞传给子代。凡受细胞质 基因控制的性状都会表现如下特点： 正交和反交的遗传表现不同： １．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。如：紫罗兰的胚胎表皮颜色（蓝色或 黄色）；正常稻与斑叶稻杂交的叶色遗传。 回交的遗传效应不同： ２．回交的遗传效应不同：回交能把母本的核基因全部转换 掉，但细胞质不变，因此通过连续回交不能置换细胞质基因。 杂种后代的分离不服从三大遗传规律： ３．杂种后代的分离不服从三大遗传规律：细胞质的遗传方 式是非孟德尔式的，杂交后代—般不表现一定比例的分离。 由附加体或共生体决定的性状， 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，无一定比例的分离关系。
１．线粒体DNA（mt DNA）是双链分子，是裸露的，一般 线粒体 （ ）是双链分子， 为闭合环状结构，但也有线性的，长度为15~30µ m。 线粒体基因组大小变化较大， ２．线粒体基因组大小变化较大，从哺乳动物的约16kbp到高 等植物的数十万bp(如玉米的为570kbp)。 3．高等植物的mt DNA非常大，并且因植物种类不同而存在 ．高等植物的 非常大， 非常大 很大差异，一些高等植物的mt DNA的基因定位工作已相当突 出。 4．mt DNA的复制也是半保留式的，是由线粒体的DNA聚合 的复制也是半保留式的， ． 的复制也是半保留式的 酶完成的。线粒体中也含有核糖体和各种RNA，且线粒体核糖 体在不同生物之间存在很大差异。 总之，线粒体含有DNA，具有转录和翻译的功能，构成 ５．总之，线粒体含有 ，具有转录和翻译的功能， 非染色体遗传的又一遗传体系。线粒体能合成与自身结构有关 非染色体遗传的又一遗传体系 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。
遗传学名词解释（1）
遗传学名词解释（1）1、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。
2、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。
3、遗传：是指亲代与⼦代相似的现象。
如种⽠得⽠、种⾖得⾖。
4、冈崎⽚段：相对⽐较短的DNA链（⼤约1000核苷酸残基），是在DNA的滞后链的不连续合成期间⽣成的⽚段。
5、半保留复制：⼀种双链脱氧核糖核酸（DNA）的复制模型，其中亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板。
6、半不连续复制：是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的，后随链上是不连续的，故称为半不连续复制。
7、联会：在减数分裂过程中，同源染⾊体建⽴联系的配对过程。
8、同源染⾊体：指形态、结构和功能相似的⼀对染⾊体，他们⼀条来⾃⽗本，⼀条来⾃母本。
9、减数分裂：是⽣物细胞中染⾊体数⽬减半的分裂⽅式。
性细胞分裂时，染⾊体只复制⼀次，细胞连续分裂两次，染⾊体数⽬减半的⼀种特殊分裂⽅式。
减数分裂不仅是保证物种染⾊体数⽬稳定的机制，同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。
10、复等位基因：由同⼀基因位点经多⽅向突变产⽣的三个或三个以上的基因称为复等位基因。
⼀个基因座位内不同位点改变形成许多等位基因，即复等位基因。
复等位基因是基因内部不同碱基改变的结果。
11、复制⼦：在每条染⾊体上两个相邻复制终点之间的⼀段DNA叫做复制⼦。
12、共显性：是指双亲性状同时在F1个体上表现出来。
如⼈类的ABO⾎型和MN⾎型。
13、等位基因：位于同源染⾊体上，位点相同，控制着同⼀性状的基因。
14、上位作⽤：两对基因同时控制⼀个单位性状发育，其中⼀对基因对另⼀对基因的表现具有遮盖作⽤，这种基因互作类型称为上位作⽤。
细胞质遗传
三系二区配套育种
六、母性影响
母性影响又称母性效应，母系影响， 是指子代的表型不受自身基因型控制， 受母亲基因型影响，其表型同目前相 同的现象。 其分为二种类型： 一种是短暂的，只影响子代个体的幼 龄期； 另一种是持久的，影响子代个体终生。
母性影响所表现的遗传现象和细胞质遗 传十分相似，但它在本质上时另一类遗 传现象。 它属于细胞质遗传的范畴。而且，母性 影响经过几代后，影响消失，则性状遗 传也随之改变。
但是一般由核基因所决定的性状，正交 和反交的遗传表现是完全一致的。
2.杂交后代子代不出现孟德尔式的分离比。
3. 通过连续的回交能把母本的核基因全部臵 换掉，但母本的细胞质基因及其控制的性状 仍不消失。 4.具有细胞质异质性与细胞质分裂和重组。
同一细胞内含有不同基因型细胞器（如叶绿 体或线粒体）的现象称为细胞质异质性。
这类细胞在分裂过程中，细胞器无规则地随 机分离，子代细胞获得不同基因型细胞器或 获得的比例不同，导致细胞或个体间的表型 差异，这种分配过程称为细胞质分裂和重组。
二、细胞器基因组的遗传
1.叶绿体的遗传
紫茉莉花斑叶色的遗传
母本枝条的类型 父本枝条的类型 白 白 绿 花斑 白 绿 绿 花斑 白 花斑 绿 花斑 子代的类型 白
有色 褐眼
幼虫： 有色 成虫： 褐眼
幼虫：有色 成虫：红眼
2.持久的母性影响
在椎实螺发育中，其受精卵是螺 旋卵裂形式，它的整个发育决定于第 一次卵裂，而第一次卵裂决定于卵母 细胞的来源。所以椎实螺发育归根决 定于母体的基因型和这种基因型所影 响的卵母细胞。（见下图）
椎实螺外壳右旋（D）对左旋（d）显性。
《遗传学》细胞质遗传
细胞质基因
• 核基因的载体是染色体。 • 细胞质基因的载体是存在于细胞质中的细胞器，如：
– 动物和植物的线粒体 – 植物的叶绿体 – 动物的质体等
（一）叶绿体DNA（ctDNA）
• 叶绿体DNA仅占DNA总 量的2-4%
• 闭合的双链环状分子 • 烟草ctDNA为156kb
复习思考题
• 1、名词解释
– 细胞质遗传 • 2、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（ ）。
– A、绿色； B、白色；D
– C、花斑； D、绿色，白色，花斑
第二节 细胞质遗传的物质基础
• 细胞质遗传和核遗传的异同： • 相同点：性状的表现都是受基因控制。 • 不同点：
– 例：椎实螺外壳旋转方向的遗传。
椎实螺外壳旋转方向的遗传
• 雌雄同体，异体受精；单个饲养，自体受精。 • 椎实螺外壳旋转方向有左旋和右旋之分。
椎实螺外壳旋转方向的遗传
从正反交F1来看，椎实螺外壳旋转方向的遗传 与细胞质遗传一致。
椎实螺外壳旋转方向的遗传
F2为右旋，不分离 F3出现3:1分离， 属于孟德尔遗传， 但晚了一个世代 延迟遗传
– 由于遗传上的原因造成雄配子败育。
• 类型：
– 细胞核雄性不育基因（细胞核雄性不育） – 细胞质与细胞核互作不协调（细胞质雄性不育）
二、植物雄性不育的概念和分类
• 细胞核雄性不育：核内染色体基因决定不育类型。 • 细胞质雄性不育：决定不育类型的基因存在于细胞质
中。 • 质核互作雄性不育：核基因和细胞质基因共同决定不
系和杂交种。
六、两区三系制种法
第十二章 细胞质遗传参考答案
第十二章细胞质遗传参考答案1、什么叫细胞质遗传？它有哪些特点？试举例说明之。
答：细胞质遗传指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规律，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。
细胞质遗传的特点：⑴. 遗传方式是非孟德尔式的；杂交后一般不表现一定比例的分离。
⑵. 正交和反交的遗传表现不同；F1通常只表现母体的性状，故又称母性遗传。
⑶. 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。
⑷. 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。
举例：罗兹（Rhoades M. M.）报道玉米的第7染色体上有一个控制白色条纹的基因（ij），纯合的ijij植株叶片表现为白色和绿色相间的条纹。
以这种条纹株与正常绿色进行正反杂交，并将F1自交其结果如下：当以绿色株为母本时,F1全部表现正常绿色与非绿色为一对基因的差别,纯合隐性(ijij）个体表现白化或条纹，但以条纹株为母本时，F1却出现正常绿色、条纹和白化三类植株，并且没有一定的比例，如果将F1的条纹株与正常绿色株回交，后代仍然出现比例不定的三类植株，继续用正常绿色株做父本与条纹株回交，直至ij基因被全部取代，仍然没有发现父本对这个性状的影响，可见是叶绿体变异之后的细胞质遗传方式。
2、何谓母性影响？试举例说明它与母性遗传的区别。
答：由于母本基因型的影响，使子代表现母本性状的现象叫做母性影响，又叫前定作用。
母性影响所表现的遗传现象与母性遗传十分相似，但并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，故不属于母性遗传的范畴。
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却都有全部为右旋，到F3世代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。
细胞质遗传与植物的雄性不育
2.质核不育型
由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型，简 称质核型，又叫胞质不育型(cytoplasmic male sterility， 简称CMS)。 质核型不育性是由不育的细胞质基因和相对应的 核基因所决定的。当胞质不育基因S存在时，核内必须 有相对应的一对(或一对以上)隐性基因rr, 个体才能表 现不育。杂交或回交时，只要父本核内没有R基因， 则杂交子代一直保持雄性不育，表现了细胞质遗传的 特征。如果细胞质基因是正常可育基因N(即一般正常 状态)，即使核基因仍然是rr，个体仍是正常可育的； 如果核内存在显性基因R，不论细胞质基因是S还是N， 个体均表现育性正常。
2.1质核不育型的遗传情况 以S(rr)不育个体为母本，分别与5种能 育型杂交，将会出现以下3种情况。
2.1.1 S(rr) × N(rr) → S(rr)，F1表 现不育，说明N(rr)具有保持不育性在世代 中稳定传递的能力，因此称为保持系。 S(rr)由于能够被N(rr)所保持，从而在后代 中出现全部稳定不育的个体，因此称为不 育系。
2.2.4易受到环境条件的影响
质核型不育性比核型不育性容易受到环境条
件的影响。 特别是多基因不育性对环境的变化更为敏感。 已知气温就是一个重要的影响因素。
1.2 在棉花、小麦、莴苣、谷子等植物中 也发现了显性核不育型。 显性雄性不育植株(Msms)具有杂合的 显性不育基因(Ms)，不能产生正常花粉，它 的两种卵细胞都有受精能力，它被隐性可育 株(msms)传粉的后代按1:1分离出显性不育 株(Msms)与隐性可育株(msms) 。 对于核不育型来说，用普通遗传学的 方法不能使整个群体均保持这种不育性，这 是核不育型的一个重要特征。正是由于这一 点，使核不育型的利用受到很大限制。
遗传学-第十一章细胞质遗传
Correns 杂交试验
接受花粉 提供花粉 杂交植株
的枝条
的枝条
的表现
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
花斑
花斑
杂种植株所表现的性状完全由母本枝条所决定，
与提供花粉的父本枝条无关。可知控制紫茉莉花
斑性状的遗传物质是通过母本传递的。 遗传学-第十一章细胞质遗传
软体动物，每一个体能同时产 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。
遗传学-第十一章细胞质遗传
椎 实 螺 正 反 交 ，F1旋转方向都与各自母本相似，即 右旋或左旋，F2却都为右旋，F3才出现右旋和左旋的 分离。
• 就多数情况而言，质核不育的表现特征比核不
育要复杂些。
遗传学-第十一章细胞质遗传
胞质不育基因为S；胞质可育基因为N 核不育基因r；核可育基因R
★当胞质为不育基因S，核内 必须有相对应的一对隐性基因
rr S
不育
rr，个体才能表现不育。
★当胞质基因为可育基因N， 即使核基因仍然是rr，个体仍
rr N
可育
是正常可育的；
★当核内存在显性基因R，不 论细胞质基因是S还是N，个
R_ S/N
可育
体均表现可育
胞质与核不育基因遗同传学时-第存十一在章细，胞质个遗传体才能表现不育
三系配套
可育 ◆ S(rr) × N(rr) → S(rr)，F1 表现不育，说明N(rr)具有保持 不育性在世代中稳定传递的能
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。
8答案细胞质遗传
细胞质遗传习题一填空题1、1/42、核质互作线粒体叶绿体（质体）核基因(K)和kappa粒3、核基因K、细胞质因子kappa4、雄性不育系，保持系，恢复系5、线粒体核基因(K)和kappa粒名词1、cytoplasmic Inheritance：细胞质遗传：由染色体以外的遗传因子所决定的遗传现象。
2、Plasmon：细胞质基因组：生物体细胞质基因的总称。
3、Maternal influence: 母性影响，是指由核基因的产物积累在卵细胞中所引起的一种遗传现象。
4、xenia：胚乳直感、种子直感，在当代的胚和胚乳中由于精核的影响而直接表现父本某些性状的现象。
5、metaxenia：果实直感，种皮或果皮组织在发育过程中由于花粉影响而表现父本的某些性状。
问答题1、什么叫细胞质遗传？它有哪些特点？试举例说明之。
答：细胞质遗传指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规律，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。
细胞质遗传的特点：⑴. 遗传方式是非孟德尔式的；杂交后一般不表现一定比例的分离。
⑵. 正交和反交的遗传表现不同；F1通常只表现母体的性状，故又称母性遗传。
⑶. 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。
⑷. 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。
举例：罗兹（Rhoades M. M.）报道玉米的第7染色体上有一个控制白色条纹的基因（ij），纯合的ijij植株叶片表现为白色和绿色相间的条纹。
以这种条纹株与正常绿色进行正反杂交，并将F1自交其结果如下：当以绿色株为母本时,F1全部表现正常绿色与非绿色为一对基因的差别,纯合隐性(ijij）个体表现白化或条纹，但以条纹株为母本时，F1却出现正常绿色、条纹和白化三类植株，并且没有一定的比例，如果将F1的条纹株与正常绿色株回交，后代仍然出现比例不定的三类植株，继续用正常绿色株做父本与条纹株回交，直至ij基因被全部取代，仍然没有发现父本对这个性状的影响，可见是叶绿体变异之后的细胞质遗传方式。
细胞质遗传
11.1 细胞质遗传的概念和特点
11.1.2 细胞质遗传的特点
p244
❖ 正反交结果不同，且F1代的表现总是和母本 一致，故又称之为母性遗传。
❖ 不出现Mendel式分离比
❖ 通过连续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性状仍不消失。
❖ 非细胞器基因组中遗传物质的传递类似病毒
链霉素抗性表型同正接合型(mt+)亲代的表型一致, mt-型细胞的叶绿体在接合中被丢失
玉米埃型条纹叶的遗传
玉米第7染色体上 (核基因)
正常绿色叶(Ij) 白色条纹叶(ijij) 母本为正常绿叶表现
孟得尔式遗传
p248-249
母本为条形叶不表现孟得尔式遗传
玉米条纹叶遗传的解释
条纹叶基因纯合(ijij)时，会引起叶绿体基因变异
花的植物，雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能 的花药、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，免除人工去雄的麻烦，
节约人力，降低种子成本，并能保证种子纯度。
雄性不育在植物界是很普遍的，迄今已在18个 科的110多种植物中发现了雄性不育性的存在。
与野生型菌落接合
– 二倍接合子的线粒体基因组均来于野生型菌落 – 后代均表现为野生型菌落
11.2.3 叶绿体基因组遗传
p168
叶绿体的遗传特点
叶绿体具有遗传自主性：
既能自我复制，又能独立表达(决定性状表现)
叶绿体遗传的自主性是相对的：
可能与核基因共同决定性状表现 在某些情况下受核基因影响(甚至产生细胞质基因突变)
花斑：
– 局部不能形成叶绿素 具有叶绿体白色体两类
细胞质遗传—植物雄性不育(普通遗传学课件)
（三）核质互作型
1.概念 由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型，简称质
核型。 2.表现特点
花粉的败育多发生在减数分裂以后的雄配子形成期。
3.核质互作型的遗传特点
存在：胞质不育基因为S；胞质可育基因为N； 核不育基因r；核可育基因R，能够恢复不育株育性。 当细胞质、细胞核都存在不育基因时，个体才表现不育S （rr）。 当细胞质、细胞核中有一方是可育基因时个体就表现可 育——S（R_）、Ｎ（R_）、Ｎ（rr）。
S(rr) ×N(rr) → S(rr) 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，称为保持系(B)。 S(rr)个体由于能够被N(rr)个体所保持，其后代全部为稳 定不育的个体，称为不育系(A)。
S(rr)×N(RR)或S(RR) → S(Rr)中，F1全部正常可育。 N(RR)或S(RR) 个体具有恢复育性的能力，称为恢复系(R)。
杂种优势是生物界既普遍又复杂的一种现象； 杂交亲本间的遗传差异愈大，杂种优势愈明显； 杂交亲本愈纯，后代杂种优势愈明显； 杂种优势的大小与环境条件的作用也有密切的关 系。
三、F2群体杂种优势衰退
根据性状遗传的基本规律，F2群体内必将出现性状 的分离和重组。因此，F2与F1相比较，生长势、生活 力、抗逆性和产量等方面都显著地表现下降，即所谓衰 退现象。
目前发现的光、温敏核不育材料提供了一种解决上述 问题的可能性：
水稻的光敏核不育材料： 长日照条件下为不育(＞14h，制种)； 短日照条件下为可育(＜13.75，繁种)。
水稻的温敏核不育材料： ＞28℃，不育； ＜23-24℃育性转为正常。
基础七 细胞质遗传与植物的雄性不育
• 胞质基因与核基因的相同点： • 二者有着共同的物质基础，DNA都能准确的进行自 我复制；都能控制蛋白质的合成，从而控制代谢类 型和性状发育；引起基因突变的因素相同。 • 胞质基因与核基因的不同点： • 核基因存在于染色体上，细胞分裂时能够随着染色 体进行有规律的配对、分离和组合，在遗传上受三 大遗传规律支配；而胞质基因存在于细胞器上，在 细胞分裂和受精过程中，不能均等地分裂和分配， 因而所控制的性状不符合三大遗传规律。
• （二）雄性不育保持系（保持系） • 基因型为N（rr），由于它缺少细胞质不育基因S， 所以，它本身的雌、雄蕊都正常，能自交繁殖。用 它给不育系授粉，能使不育系结实，并能保持不育 系的不育特性。使不育系得到繁殖。如下图（a）：
•
“三系”的关系及其原理
• （三）雄性不育恢复系（恢复系）
• 基因型为S（RR）或N（RR），由于核内含有恢复基因R， 所以它本身雄性正常。用它的花粉给不育系授粉，能使F1表 现雄性正常，并能产生杂种优势。 • 以上三系的关系：“不育系X保持系”，子代仍为雄性不育；“不 育系X恢复系”，子代为雄性正常。如上图（b）。
（一）细胞质遗传的雄性不育（质不育型） 此类雄性不育是由细胞质基因所控制的，因此表现为母性遗传。 用这种雄性不育类型做母本，用雄性正常类型做父本杂交，其 后代总是表现雄性不育。如下图： 一般用S表示细胞质雄性不育基因，用N表示可育胞质基因。
(二)细胞核遗传的雄性不育（核不育型）
◆这种雄性不育是由核基因控制的，因此它的遗传表
• 在各种生物中发现的胞质基因并不太多，在遗传学 上对胞质遗传的了解远不如核遗传深入，但某些细 胞质遗传的性状已在农业生产上得到应用。如受胞 质基因控制的植物的雄性不育性的利用，在生产上 产生了重大的经济效益。
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(二) 叶绿体基因组的构成
• ct DNA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羧化 酶的大亚基等。 • ct DNA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。
(二) 叶绿体基因组的构成
一方面，线粒体在遗传具有半自主性。能够自 我复制、转录和翻译表达 (决定性状表现) 另一方面，线粒体基因组编码线粒体(有氧代谢
过程)中不到10%的结构与功能蛋白；其余部分由核
基因编码
四、线粒体遗传的分子基础
1、线粒体基因组的一般性质 线粒体基因是裸露的DNA双链分子，主要呈环状， 少数是线性分子。 各物种线粒体基因组的大小不一。一般，动物为 14-39kb，真菌类为17-176kb，都是环状；四膜虫属
绿叶
P F1
绿叶♀
×
条纹叶♂
BC1 绿叶
白叶
条纹叶
全部绿叶 条纹叶 1
F2 绿叶 3
2、遗传学解释
正常绿色叶(Ij)
白色条纹叶(ij)
3、遗传机理解释
当核基因隐性纯合(ijij)时，会引起叶绿体基因变 异，产生条纹叶。变异一经发生，便能以细胞质的遗传 方式稳定遗传。
当核基因纯合(ijij)或细胞质基因为条纹叶基因时，
③、杂种F1的生产 不育系 msms ♀♂
×
恢复系 MsMs
Ms Msms 可育（保持系）
ms
2、核不育型的特点
核基因控制的雄性不育，用普通遗传学方法不能使
整个群体保持这种不育性。所以，无保持系，这种核不 育的利用有很大的限制。
3、光温敏核不育型
这类核不育的不育性受光周期、温度或这两者互 作的控制。温敏型核不育系在正常气候条件下，均表现 不育；在高温或低温下表现可育。光敏型核不育的育性
果蝇的母体性比现象
①、在21℃或更低温度下培养果蝇时，少数果蝇产生的 后代中雌性个体占绝对优势。这种情况称为母体性比。 ②、母体性比的遗传：母体性比可以传递给雌性后代， 但不能传递给后代中数目极少的雄果蝇。
③、母体现象的解释：该种果蝇的细胞中感染了一种螺 旋体，在雌雄果蝇中都可以存在。能产生一种雄性致死 毒素， 杀死正在发育中的雄性个体。
子中的核基因产物所决定，而不受本身基因型的支配， 从而导致子代表型与母本表型相同的现象。
三、母性影响的类型
1、短暂性的母性影响：只影响子代个体的幼龄期。 如面粉蛾的眼色遗传。 2、持久性的母性影响：影响子代个体终身。如锥实螺 螺壳旋转方向遗传。
是细胞核基因控制性状的 独特表现，不属于细胞质遗传，子代表现型由母本(体)基因
第六节 植物雄性不育的遗传
一、植物雄性不育的概念
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。
二、植物雄性不育的类型及遗传特点
单基因 显性核不育 核不育 隐性核不育 双基因 质不育 质—核互作不育 生态型雄性不育 基因工程雄性不育 双基因 单基因
孢子体不育
配子体不育
细胞质雄性不育
（一）核不育型
由核内染色体基因所决定的雄性不育类型，简称核
不育型。遗传实验证明，多数核不育型均受一对隐性基
因（ms）所控制，纯合体（msms）表现雄性不育，用雄 性可育植株（MSMS）与之杂交，这种不育性能被相对
显性基因MS所恢复，F1杂合体（MSms）雄性可育，F2
遗传，核外遗传、非染色体遗传、染色体外遗传、母
体遗传等。
三、细胞质遗传的特点
1、正反交的遗传表现不同， F1表现母系遗传。 2、不遵循孟德尔遗传规律， 杂交后代一般不出现一
定的分离比例。
3、通过连续回交能把母本 的核基因全部臵换掉，但母 本的细胞质基因及其控制的 性状仍不消失。
四、细胞质遗传的物质基础
代植株的育性呈简单的孟德尔式分离。 在小麦、棉花、亚麻、谷子等植物中已发现显性核 不育。
1、隐性核不育的遗传
①、不育系、保持系和恢复系的基因型 不育系 msms
保持系
恢复系
Msms
MsMs
②、不育系和保持系的繁殖
不育系 msms
×
保持系 Msms
♀♂ ms
ms msms 不育（不育系）
Ms Msms 可育（保持系）
保持系的繁殖 保持系N（rfrf）
N
rfrf
保持系N（rfrf） N rfrf
恢复系的繁殖
恢复系S（RfRf）或N（RfRf）
植株表现为： ①、条纹叶(两种细胞质基因） ②、白色叶(全部为条纹叶细胞质基因) 条纹叶又可分离出绿叶、条纹叶、白叶。
三、叶绿体遗传的特点
1、叶绿体具有遗传自主性—既能自我复制，又能独立 表达(决定性状表现)。
2、叶绿体遗传的自主性是相对的—可能与核基因共 同决定性状表现；在某些情况下受核基因影响(甚至 产生细胞质基因突变）。
的母性影响又叫前定作用（per-determination）、或延
迟遗传（delayed inheritance）。
螺类卵裂的方式示意图 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。
二、概念
母性影响又称为母性效应（maternal effect），
是指子代某一性状的表现由母体的核基因型或积累在卵
2、试验结果特点
①、同一组合，正反 交F1的表型不同。
接受花粉 提供花粉 杂交植株 的枝条 的枝条 的表现 白色 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 白色
②、所有F1的表型取 决于母本的表型。
绿色
绿色
花斑
花斑
二、细胞质遗传的概念
核遗传：染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance) ：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
转化主要由日照长度控制。
（二）细胞质不育型
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只能被保持而不 能被恢复。
（三） 质-核不育型
1、概念：由细胞质基因和核基因互作控制的不育类型。 在水稻、小麦、玉米、高粱等作物中均有发现。 质核型不育性的胞质不育基因通常记为S，胞质可 育基因记为N，核不育基因记为rf，核可育基因记为Rf。
型决定。
2、可能机制—母体为子代胚胎发育早期(性状发育的决定 期)提供物质，决定子代性状的发育。
五、母性影响与细胞质遗传的异同
1、相同点：正反交结果不一致 2、不同点 细胞质性状的遗传表型是稳定的，受细胞质基因控制。 母性影响的性状受核基因控制，有持久性的，也有短
暂性的。后代会发生性状分离。
第三节
2、质粒类型 ①、细菌质粒：如F因子、R因子、Col质粒。 R因子是一种抗药性质粒，在痢疾志贺氏菌中发 现的。它的主要特征是使寄主细胞获得对各类真菌抗 生素的抗性。 Col质粒是一类能产生大肠杆菌素的质粒，大肠 杆菌素是一种多肽类抗生素，它能结合到敏感的细菌 细胞壁上，抑制细胞的分裂、转录和能量代谢等。
四、叶绿体遗传的分子基础
(一)叶绿体DNA的分子特点
• 叶绿体DNA(即ct DNA)是闭合环状的双链结构，浮力密度 小。 • 高等植物ct DNA与核DNA没有明显区别；但单细胞的藻类 差别较大；ct DNA胞嘧啶没有甲基化。 ct DNA与细菌DNA相似，是裸露的DNA。
•
• 拷贝数— 多拷贝。高等植物每个叶绿体中有30-60个 ctDNA分子。
右旋
右旋
右旋 3
左旋 1
③、遗传结果解释
椎实螺外壳旋转方向的母性影响
④、遗传结果特点
Ⅰ、正反交结果不同 Ⅱ、F3才发生性状分离，比孟德尔遗传的分离世代晚 一个世代。
⑤、遗传机理
椎实螺外壳的旋转方向是由受精卵第一次和第二次卵
裂时纺垂体分裂的方向决定的。受精卵纺垂体向中线右侧
分裂时为右旋，向左侧分裂时为左旋，纺垂体分裂的方向 由母体基因型决定。这种由母体基因型决定子代性状表现
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)。 线粒体基因组（mtDNA） 细胞 质基 因组 细胞器基 因组 叶绿体基因组（ctDNA CpDNA） 非细胞器基 因组 细胞共生体基因组
细菌质粒基因组
第二节
母性影响
一、母性影响的遗传学试验
1、锥实螺 螺壳旋转方向遗传学研究 ①、背景知识：
• 一些植物的ct DNA的全部碱基 序列已被测出来，多数植物的
ct DNA大小约为150kb，如烟
草的ct DNA为155844bp，水稻 的ct DNA为134525bp。 • 每个ct DNA大约能编码126个 蛋白质。
第四节
线粒体遗传
一、红色面包霉缓慢生 长突变型的遗传
• 生长缓慢的突变型在幼 嫩培养阶段不含细胞色 素氧化酶，而细胞色素 氧化酶的产生是与线粒 体直接联系的，并且观 察到缓慢生长突变型的 线粒体结构不正常，所 以有关的基因存在于线 粒体中。
叶绿体遗传
一、紫茉莉的花斑叶色遗传
1、遗传试验
2、遗传学解释 绿色：能够正常产生叶绿体质体基因正常 白色：不能产生正常叶绿素质体基因不正常 花斑：局部不能形成叶绿素具有两类质体
紫茉 莉花 斑叶 遗传 模型
二、玉米叶片的埃型条纹遗传
P 条纹叶♀
×
绿叶♂
1、遗传试验
F1 绿叶 白叶 条纹叶
×
S(Rfrf) F1表现正常可育
不育系、保持系、恢复系的基因型
不育系S（rfrf） 保持系N（rfrf） 恢复系S（RfRf）或N（RfRf）
S
rfrf