12、细胞质遗传

第 十 一 章 细 胞 质 遗 传
线粒体DNA的电镜照片(转引自Russell,1992)
第 一 节 母 性 影 响
一、暂短的母性影响 二、持久的母性影响
第 一 节 母 性 影 响
母性影响： 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 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 基因型 的表型一样。 的表型一样。 母性影响不属于细胞质遗传的范畴，子代表型不是由子代细胞质基 母性影响不属于细胞质遗传的范畴，子代表型不是由子代细胞质基 不属于细胞质遗传的范畴 不是由子代 因组所决定的，而是由母亲核基因的产物积累在卵细胞中的物质所决定 因组所决定的，而是由母亲核基因的产物积累在卵细胞中的物质所决定 母亲 的，正反交不同。 正反交不同。 暂短的母性影响 母性影响可分两类： 母性影响可分两类： 持久的母性影响
第 二 节 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
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
一、细胞质遗传的现象
（一）高等植物叶绿体的遗传
1909年柯伦斯在紫茉莉( 1909年柯伦斯在紫茉莉(洗澡 年柯伦斯在紫茉莉 花)中发现有一种花斑植株，着生 中发现有一种花斑植株， 绿色，白色和花斑三种枝条。 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， 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。 个作为母本的花上。
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
紫茉莉花斑性状遗传
接受花粉的枝条 白 色 提供花粉的枝条 白 绿 花 白 绿 色 绿 花 白 花 斑 绿 花 色 色 斑 色 色 斑 色 色 斑 白、绿、花斑 （不成比例） 不成比例） 绿 色 白 色 杂种表现
杂交后代的表现完全取决于母本，而与花粉来自哪一种枝条无关。 杂交后代的表现完全取决于母本，而与花粉来自哪一种枝条无关。 取决于母本 控制紫茉莉花斑性状的遗传物质是通过母本传递的。 ∴ 控制紫茉莉花斑性状的遗传物质是通过母本传递的。
锥实螺的外壳旋转方向的遗传
第一节 母 性 影 响 二、 持 久 的 母 性 影 响
原因： 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的纺 锤体分裂方向所决定的，并由受精前的母体基因型决定。 锤体分裂方向所决定的，并由受精前的母体基因型决定。 右旋──受精卵纺锤体向中线右侧分裂； 右旋──受精卵纺锤体向中线右侧分裂； ──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。 左旋──受精卵纺锤体向中线左侧分裂。 ──受精卵纺锤体向中线左侧分裂 ∴椎实螺外壳旋转方向 特性 母体基因型。 母体基因型。 纺锤体分裂方向 卵细胞质的
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
酵 母 菌 小 菌 ຫໍສະໝຸດ 的 遗 传当小菌落与正常的酵母杂交时，胞质融合，线粒体均复制， 当小菌落与正常的酵母杂交时，胞质融合，线粒体均复制， 而杂交后代染色体上的基因，还是跟预期一样地分离， 而杂交后代染色体上的基因，还是跟预期一样地分离，子囊中 4个孢子 ：a出现 ∶1的比率，可见 小菌落 性状跟核基因是 个孢子A： 出现 出现1∶ 的比率 的比率， 小菌落”性状跟核基因是 个孢子 并随机分配到子囊孢子中， 可见“小菌落 并随机分配到子囊孢子中，每个子囊菌都获得正常的线粒 没有直接关系的。 小菌落消失。 没有直接关系的。 小菌落消失。 后代均正常， 体，后代均正常，
第 十 一 章 细 胞 质 遗 传
细胞质基因：也叫染色体外基因， 细胞质基因：也叫染色体外基因，是所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传 物质的统称，如叶绿体基因、线粒体基因、质粒、卡巴粒等。 物质的统称，如叶绿体基因、线粒体基因、质粒、卡巴粒等。 叶绿体基因（ ）：环状 叶绿体基因（ctDNA）：环状，可自主复制，也受核基因控制。 ）：环状，可自主复制，也受核基因控制。 线粒体基因（mtDNA）：线状、环状，能单独复制， ）：线状 线粒体基因（mtDNA）：线状、环状，能单独复制，同时受核基因 控制。哺乳动物 无内含子、 控制。哺乳动物mtDNA无内含子、有重叠基因、突变率高。 无内含子 有重叠基因、突变率高。 质粒：原核、细菌、小型环状 质粒：原核、细菌、小型环状DNA。松弛型和严紧型 类。 。松弛型和严紧型2类 卡巴粒：草履虫体内细胞质颗粒。 卡巴粒：草履虫体内细胞质颗粒。 细胞质遗传：子代的性状是由细胞质内的基因所控制的遗传现象。 细胞质遗传：子代的性状是由细胞质内的基因所控制的遗传现象。也 叫核外遗传、细胞质遗传、母系遗传、母体遗传、非染色体遗传、非 核外遗传、细胞质遗传、母系遗传、母体遗传、非染色体遗传、 孟德尔式遗传。 孟德尔式遗传。
1、酵母菌小菌落的遗传： 酵母菌小菌落的遗传： 酵母菌可进行有性生殖： 酵母菌可进行有性生殖：两个不同交 配型的单倍体细胞融合， 配型的单倍体细胞融合，形成二倍体 合子，二倍体合子再经减数分裂产生 合子， 4个排列不规则的分生孢子。 个排列不规则的分生孢子。 在合适条件下， 在合适条件下，单倍体或二倍体酵母 菌都可进行出芽生殖。 菌都可进行出芽生殖。
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
紫 茉 莉 花 斑 性 状 遗 传
解释： 解释： 花粉中精 细胞内不含质 体，母本的卵 细胞无论接受 何种花粉， 何种花粉，其 子代中的质体 类型只能与提 供卵细胞的母 本相似。 本相似。
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
（二）真菌类的线粒体遗传
第一节 母 性 影 响 一、 暂 短 的 母 性 影 响
结果的解释： 结果的解释： 暂短的母性影响：母亲的基因型仅影响子代个体的幼龄期。 暂短的母性影响：母亲的基因型仅影响子代个体的幼龄期。 核基因A→犬尿素（细胞质） 核基因 →犬尿素（细胞质）→ 色素 母本核基因产物存在于卵的细胞质中； 1）母本核基因产物存在于卵的细胞质中； 例如：欧洲麦粉蛾（面粉蛾）的色素遗传中的母性影响。 例如：欧洲麦粉蛾（面粉蛾）的色素遗传中的母性影响。 受精时，精卵细胞提供的细胞质的量是不一样的， 2）受精时，精卵细胞提供的细胞质的量是不一样的，受精卵的细胞质 几乎全由母方提供，精子则基本上不携带细胞质。 几乎全由母方提供，精子则基本上不携带细胞质。 野生型：能形成犬尿氨酸，幼虫皮肤有色 成虫复眼深褐色 有色， 深褐色。 野生型：能形成犬尿氨酸，幼虫皮肤有色，成虫复眼深褐色。 当细胞质中的犬尿素用完后，即表现自身基因型成虫复眼红色 3）当细胞质中的犬尿素用完后，，幼虫皮肤无色，成虫复眼红色。 突变型：不能形成犬尿氨酸，幼虫皮肤无色 。 无色， 红色。 突变型：不能形成犬尿氨酸 即表现自身基因型。 P： （有色）AA × aa（无色） ： 有色） （无色） F1：Aa 有色 ： ♀ Aa×aa ♂ × 1/2 Aa 有色 褐色 1/2 aa 有色 红色
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
分生孢子
原子囊果
链 孢 霉 缓 慢 生 长 型 的 遗 传
第二节 细 胞 质 遗 传 二、细胞质遗传的特点
二、细胞质遗传的特点
1、正交和反交的遗传表现不同，F1通常只表现母本的性状； 正交和反交的遗传表现不同，F1通常只表现母本的性状； 通常只表现母本的性状 例如：紫茉莉枝条遗传。 例如：紫茉莉枝条遗传。 2、遗传方式是非孟德尔式的，杂交后代一般不出现一定比例的分离； 遗传方式是非孟德尔式的，杂交后代一般不出现一定比例的分离；
F1 F2 F3
第一节 母 性 影 响 二、 持 久 的 母 性 影 响
椎实螺进行正反交， 旋转方向都与各自母本相似 旋转方向都与各自母本相似， 均为右旋 均为右旋， 椎实螺进行正反交，F1旋转方向都与各自母本相似，F2均为右旋， F3才出现右旋和左旋的分离。 才出现右旋和左旋的分离。 才出现右旋和左旋的分离
第二节 细 胞 质 遗 传 一、细胞质遗传的现象
在正常通气情况下， 在正常通气情况下，每个细胞都能在培养基上 产生一个圆形菌落，大部分菌落的大小相近。 产生一个圆形菌落，大部分菌落的大小相近。 大约有1～ ％的菌落很小， 大约有 ～2％的菌落很小，是正常菌落的 1/3～1/2，称为小菌落。 ～ ，称为小菌落。 小菌落酵母菌细胞内，缺少细胞色素a 小菌落酵母菌细胞内，缺少细胞色素a和b， 还缺少细胞色素氧化酶，这些酶类存在于细胞线粒体中， 还缺少细胞色素氧化酶 ， 这些酶类存在于细胞线粒体中， 表明这 小菌落的变异与线粒体的基因组变异有关。 种小菌落的变异与线粒体的基因组变异有关。 小菌落的后代永远是小菌落。 小菌落的后代永远是小菌落。 以正常个体为母本与小菌落杂交，只产生正常的二倍体合子， 以正常个体为母本与小菌落杂交 ， 只产生正常的二倍体合子 ， 它 们减数分裂后的单倍体后代也表现正常，不再分离出小菌落。 减数分裂后的单倍体后代也表现正常，不再分离出小菌落。 单倍体后代也表现正常
第二节 细 胞 质 遗 传 二、细胞质遗传的特点
母性影响与细胞质遗传的异同
♀ aa ×Aa ♂ 1/2 Aa 幼虫： 幼虫： 有色 成虫复眼： 成虫复眼： 褐色 1/2 aa 无色 红色
精子与卵子的差别
第一节 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。 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： 例如：锥实螺的外壳旋转方向的遗传 判断的方法：使螺壳的开口朝向自己，如果开口在右边即右旋， 判断的方法：使螺壳的开口朝向自己，如果开口在右边即右旋，如果开 右旋 口在左边即左旋。左旋、右旋由一对基因控制，右旋 对左旋 是显性。 对左旋d是显性 口在左边即左旋。左旋、右旋由一对基因控制，右旋D对左旋 是显性。 左旋 P ♀ DD × ♂ dd (右) (左) 左 右 Dd(右) 右 ⊗ 1DD 2Dd 1dd(全右 全右) 全右 ⊗ 右旋：左旋=3： 右旋：左旋 ：1 ♀ dd × ♂ DD (左) (右) 左 右 Dd(左) 左 ⊗ 1DD 2Dd 1dd(全右 全右) 全右 ⊗ 右旋：左旋= ： 右旋：左旋 3：1