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。
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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）
__________________________________________________________________________________________。