第十一章细胞质遗传
第十一章细胞质遗传
下能稳定地遗传下去，经过多次接种移植、 其遗传方式和表现型都不会改变。
②. 试验： 缓慢生长特性只能在通过母本传递给
后代(其核遗传正常，呈1∶1分离)。
③.分析：缓慢生长突变型 在幼嫩培养阶段时无细胞 色素氧化酶，酶是正常代 谢所必需的。
某个体的表现型并不由其自身的基因型直接决定， 而是由母本卵细胞状态决定，母本卵细胞的状态又由 母本的基因型决定。
正交 ♀(右旋)SS×♂(左旋)ss
↓异体受精
反交 ♀(左旋)ss×♂(右旋)SS
↓异体受精
F1 全部为右旋(Ss)
全为左旋(Ss)
↓自体受精
↓自体受精
F2 1SS∶2Ss∶1ss（均右旋） 1SS∶2Ss∶1ss（均右旋）
接受花粉的枝条 提供花粉的枝条 杂种表现
白色
白色
绿色 花斑 白色
白色
绿色
绿色 花斑
绿色
白色
花斑
绿色 花斑
白、绿、 花 斑
结果： 白→白 绿→绿 花斑→白、绿、花斑
枝条和叶色的遗传物质是 通过母本传递的。
原因:
花斑枝条： 绿细胞中含有正常的绿色质体(叶绿体)； 白细胞中只含无叶绿体的白色质体(白色体)； 绿白组织交界区域：某些细胞内既有叶绿体、又有白色体。 ∴紫茉莉的花斑现象是叶绿体的前体（质体）变异而引起的。 花粉中精细胞内不含质体，上述三种分别发育的卵细胞无论接受
1984年，Lonsdale测出玉米mtDNA： * 含有570kbp； * 并存在多个重复序列（主要有6种）； * rRNA基因、tRNA基因和细胞色素C氧
化酶基因均已定位。
㈢、线粒体遗传信息的复制、转录和翻译系统：
第十一章 细胞质遗传《遗传学》
第十一章细胞质遗传本章习题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。
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。
第十一章 细胞质遗传
◆叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一 遗传系统， 遗传系统，它含有为数不多但作用不小的遗传 基因。 基因。 ◆但是，与核基因组相比，叶绿体基因组在遗 但是，与核基因组相比， 传上所起的作用是十分有限的： 传上所起的作用是十分有限的：
就叶绿体自身的结构和功能而言， 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 所提供的遗传信息仅仅是其中的一部分， 分重要的叶绿素合成酶系、 分重要的叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光合作 固定途径有关的许多酶类， 用中CO2 固定途径有关的许多酶类，都是由核基因编 用中 码的。 码的。
椎实螺卵裂方式 (a)右旋 (b)左旋 右旋 左旋
欧洲麦蛾（ 欧洲麦蛾（Ephestia kuhuniella）色素的遗传 ） 欧洲麦蛾野生型幼虫的皮中含有色素， 欧洲麦蛾野生型幼虫的皮中含有色素，成虫复 眼为深褐色。这种色素是由犬尿氨酸所形成的， 眼为深褐色。这种色素是由犬尿氨酸所形成的， 由一对基因（ ）控制。 由一对基因（Aa）控制。
线粒体基因组大小变化较大， 哺乳动物的约 线粒体基因组大小变化较大，从哺乳动物的约 16kbp到高等植物的几百 的几百kbp(如玉米的为 如玉米的为570kbp) 到高等植物的几百 如玉米的为
(二)线粒体基因组的结构 ◆人、鼠和牛的mt 鼠和牛的 DNA显示相同的基本 显示相同的基本 遗传信息结构。 遗传信息结构。
第十一章 细胞质遗传
第1节 节 第2节 节 3节 第 3节 第4节 节 第5节 节 第6节 节 细胞质遗传的概念和特点 母性影响 叶绿体遗传 线粒体遗传 共生体和质粒的遗传 植物雄性不育的遗传
第1节 细胞质遗传的概念和特点 一 细胞质遗传的概念
◆由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律 细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)， 叫做细胞质遗传 叫做细胞质遗传 ， ◆细胞质遗传又称: 细胞质遗传又称 非染色体遗传(non-chromosomal inheritance) 非染色体遗传 非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance) 非孟德尔遗传 染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance) 核外遗传(extra-nuclear inheritance) 核外遗传 母体遗传(maternal inheritance) 母体遗传
细胞质遗传答案
第十一章细胞质遗传一、名词解释1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。
2、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。
也叫母系遗传、核外遗传、母体遗传。
3、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。
4、持续饰变：环境引起的表型改变通过母亲细胞质而连续传递几代，变异性逐渐减少，最终消失的遗传现象。
5、雄性不育：植株不能产生正常的花药、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。
6、核质互作雄性不育型：也叫质核互作型，核基因和细胞质基因共同作用控制的雄性不育类型。
二、是非题1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。
（X ）2、母性影响不属于细胞质遗传的范畴，是受母亲核基因控制的。
（V ）3、叶绿体基因组控制的性状在杂交后代中不分离。
（X ）4、玉米埃型条纹的遗传过程中，叶绿体变异一经发生，便以细胞质遗传的方式稳定传递，不再受核基因的控制。
（V ）5、高等动植物的精细胞中几乎不含有细胞质（器），因而细胞质内的遗传物质主要通过卵细胞传递给后代。
（V ）6、核基因型为Aa的草履虫自体受精，产生核基因型为AA Aa、aa的三种后代，且三者比为1:2:1 。
（X ）7、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。
（X ）8、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。
（X ）9、植物的雄性不育的主要特征是雄蕊和雌蕊发育不正常。
（X ）10、在质不育型的植物雄性不育中，找不到不育系的保持系。
（V ）11、在核不育型的植物雄性不育中，找不到不育系的恢复系。
（X ）12、核不育型雄性不育植株后代的分离符合孟德尔遗传规律。
（V ）13、持续饰变不能隔代遗传，无论在后代中怎样选择，最终性状终将消失。
（V ）三、填空题1、紫茉莉花斑遗传是受叶绿体控制的;红色面包霉缓慢生长突变型是由线粒体所决定的。
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。
14遗传学第11章-细胞质遗传
§11 细胞质遗传Chapter Eleven Cytoplasmic Inheritance 核遗传（细胞核遗传）指染色体基因组所控制的遗传现象和遗传规律。
细胞质遗传指由细胞质遗传物质引起的遗传现象，又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母性遗传等。
细胞质基因组是所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。
在真核生物的有性过程中：卵细胞有细胞核、大量的细胞质和细胞器，为子代提供核基因和全部或绝大部分的细胞质基因。
精细胞只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有，为子代只能提供核基因，不能或极少提供细胞质基因。
因此，一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息一般只能通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。
代表两种细胞核代表两种细胞质代表两种质体A B B A细胞质遗传的特点1 正反交的遗传表现不同2 连续回交母本的性状不消失3 由附加体和共生体决定的性状表现类似病毒的转导或感染§11.1 母性影响§11.2 叶绿体遗传§11.3 线粒体遗传§11.4 植物细胞质雄性不育§11.1 母性影响1 概念正反交的结果不同，子代的表型受母亲细胞核基因型的影响而和母亲表型一样的现象叫母性影响。
2 种类短暂的母性影响：麦粉蛾持久的母性影响：椎实螺短暂的母性影响：麦粉蛾（Ephestia phestia）野生型：幼虫皮肤有色，成虫复眼深褐色（犬尿素）突变型：幼虫皮肤无色，成虫复眼红色（缺乏犬尿素）⏹图13-1持久的母性影响：椎实螺（Limnaea）⏹图11-2椎实螺外壳旋向的遗传椎实螺外壳旋向的遗传受母亲基因型制约正交反交椎实螺的受精卵是螺旋式卵裂，成体外壳的旋向决定于最初两次卵裂中纺锤体的方向。
1、2为第一次卵裂3、4为第二次卵裂1和3是左旋2和4是右旋母性影响与细胞质遗传的区别母性影响性状表现依赖于母方细胞核基因的作用，而这些基因是以经典方式传递的，它的特点是父方的显性基因延迟一代表现和分离。
第十一章 细胞质遗传 (共117张PPT)
⑤一般藻类ctDNA的浮力密度轻于核DNA，而高等 植物两者的差异较小。
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（二）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。
又有白色体。 ∴紫茉莉的花斑现象是叶绿体的前体（质体）变 异而引起的。
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细胞学证据：
白色——白色质体 绿色——叶绿体 花斑——白色质体和叶绿体
花粉中精细胞内不含质体， 上述三种分别发育的卵细胞无 论接受何种花粉，其子代只能 与提供卵细胞的母本相似，分 别发育成正常绿株、白化株、 花斑株。
分配是不均匀的。
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2. 母性遗传
真核生物有性过程： 卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。
∴能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。 精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没 卵细胞 有。
∴只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。 ∴一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息一
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②连续回交，母本核基因可 被全部置换掉，但由母本细 胞质基因所控制的性状仍不 会消失；
③由细胞质中的附加体或共 生体决定的性状，其表现往 往类似病毒的转导或感染， 即可传递给其它细胞。
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④基因定位困难： 遗传方式是非孟德尔遗传，杂交后代
不表现有比例的分离。 带有胞质基因的细胞器在细胞分裂时
• 基因A使幼虫着色，卵母细胞中有A基因存在，细 胞质中含有A基因产物——色素。
• 这种影响是暂时的：缺少A基因，不能合成色素， 随着个体的发育，色素消耗，成虫时为红色。
11第十一章-细胞质遗传PPT课件
右旋
左旋
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右旋
左旋
-
7
旋向取决于受精卵最初 几次卵裂纺锤体的方向
左旋
右旋
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▪ 锥实螺旋壳方向的遗传属于核遗传范畴 ▪ 由于受精前母体卵细胞状态决定子代性状 表现的母性影响也称为前定作用
▪ 其孟德尔分离比例（3:1）在F3 代才表现 也称为延迟遗传
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二. 面粉蛾的眼色
任何两个基因，一起被保留或丢失的
频率越高，连锁越紧密。
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在酵母中一个由多种抗性(aptR barR cobR)的菌系被用来诱导 500个小菌落，其中人一对抗性标记中丢失了一种抗性的小菌落数 列于下表，请利用这些结果画一线粒体基因图。
基因对 apt bar apt cob bar cob
第一抗性基因丢失
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。
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第三节 叶绿体和线粒体遗传
一. 叶绿体的遗传表现
1. 紫茉莉的花斑叶色遗传 2. 玉米叶片的埃型条纹遗传 3. 衣藻的核外遗传 4. 衣藻叶绿体基因作图
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1. 紫茉莉花斑的遗传
亲本枝条
♀卵细胞×♂花粉 后代表型
↓ KK+卡 稳定放毒
Kk无卡 敏感
↓ KK无卡
敏感
kk+卡 不稳定放毒
kk无卡 敏感
Kk+卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒
Kk卡 放毒
↓ KK+卡 稳定放毒
kk+卡 不稳定放毒
kk+卡 不稳定放毒
第五节 植物雄性不育性
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二、叶绿体遗传的分子基础
ctDNA 是 闭 合 环 状 的 双 链 结 构 ， 是 裸 露 的 DNA ； 在 CsCl中的浮力密度因物种而异，但都与核DNA有不同程度的 差异。 高等植物中每个叶绿体内含有30-60个拷贝，而某些藻 类中每个叶绿体内约有100个拷贝。 大多数植物中，每个细胞内含有几千个拷贝。单细胞的 鞭毛藻中约含有15个叶绿体，每个叶绿体内约有40个拷贝， 一个个体中约含600个拷贝。
第十一章细胞质遗传
椎实螺外壳旋转方向的遗传： 由一对基因控制 右旋(S+)对左旋(S)为显性 母本基因型→卵细胞状态→后代表现型 F3出现3:1分离，故又叫做延迟遗传
第十一章细胞质遗传
为什么会出现这种遗传现象呢？ 研究发现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。受精卵纺锤体向中线的右 侧分裂时为右旋，向中线的左侧分裂时为左旋。
叶绿体内有遗传信息的复制、转录和翻译系 统，有核糖体(70S)和各种RNA 。
第十一章细胞质遗传
第四节 线粒体遗传
一、线粒体遗传的表现 1、红色面包霉缓慢生长突变型的遗传
第十一章细胞质遗传
第十一章细胞质遗传
对生长缓慢的突变型生化分析，发现在幼嫩 培养阶段不含细胞色素氧化酶a和b，这种酶在线 粒体内，且观察其线粒体结构不正常，所以推测 有关的基因存在于线粒体中。
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。
结论：植物的这种花斑现象是叶绿体的前体——质体变异造 成的。
第十一章细胞质遗传
第十一章细胞质遗传
（二）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
非细胞器 基因组
细胞共生体基因组(symbiont DNA) 细菌质粒基因组(plasmid DNA)
第十一章细胞质遗传
第十一章细胞质遗传
在受精过程中，卵细胞不仅为子代提供其核基 因，也为子代提供其全部或绝大部分细胞质基因 ；
而精子则仅能为子代提供其核基因，不能或 极少能为子代提供细胞质基因。
因此，一切受细胞质基因所决定的性状，其 遗传信息只能通过卵细胞传递给子代，而不能通 过精子遗传给子代。
第十一章细胞质遗传
表11－1 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 杂种植株的表现
白色
白色
绿色
白色
花斑
白色
绿色ห้องสมุดไป่ตู้
白色 绿色 花斑
绿色 绿色 绿色
花斑
白色 绿色 花斑
白色、绿色、花斑 白色、绿色、花斑 白色、绿色、花斑
第十一章细胞质遗传
由此可见，决定枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递 的。研究表明：
色条纹的基因(ij) P IjIj♀ 绿色
ijij♂ 条纹
F1
Ijij 全部绿色
F2 IjIj Ijij ijij 3绿：1白条
第十一章细胞质遗传
P ijij ♀ IjIj ♂
条纹
绿色
F1
Ijij 绿
Ijij 条
Ijij 白
♀ Ijij IjIj绿
IjIj IjIj IjIj Ijij Ijij Ijij 绿条 白绿条白
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
核基因组或染色体基因组 染色体 基因( 核DNA)
遗传 物质
细胞质 基因组
各种细胞 器基因组
线粒体基因组(mt DNA) 叶绿体基因组(ct DNA) 动粒基因组(kinto DNA) 中心粒基因组(centro DNA) 膜体系基因组(membrane DNA)
因此认为，隐性核基因ij引起了叶绿体的变异，便呈现条纹 或白色性状。变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式稳定传 递。
第十一章细胞质遗传
（三）质体的遗传特点
• 质体具有遗传自主性： – 既能自我复制，又能独立表达(决定性状表现)
• 质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)
第十一章细胞质遗传
连 续 回 交 的 遗 传 表 现
第十一章细胞质遗传
第二节 母性影响
在核遗传中，正交及反交的子代表型通常是一样 的。
但有时正反交的结果并不相同，子代的表型受到 母本核基因型的影响，而和母本的表型一样。这种由 于母本核基因型的影响，而使子代表现母本性状的现 象叫做母性影响，又叫前定作用。
第十一章细胞质遗传
目前，一些植物的ctDNA的全部碱基序列已被测出来，多 数植物的ctDNA大小约为150kbp。 烟草的ctDNA为155844bp，水稻的ctDNA为134525bp 。
水稻
第十一章细胞质遗传
每个ctDNA大约能编码126个蛋白质。 ctDNA序列中的12%专门为叶绿体的组成编 码。
第十一章细胞质遗传
细胞质遗传的特点： 1. 遗传方式是非孟德尔式的；杂交后代一般不表 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； 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。
纺锤体的这种分裂行为是由受精前的母体基因型决定的。
第十一章细胞质遗传
• 母性影响的表现与细胞质遗传相似，但 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，不属于细胞质遗传的范畴。
第十一章细胞质遗传
第三节 叶绿体遗传
一、叶绿体遗传的表现 （一）紫茉莉花斑性状的遗传
早在1909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。
第十一章细胞质遗传
2、酵母小菌落的遗传
• 酵母(Saccharomyces cerevisiae)/酿酒酵母、啤酒酵母 – 也属于子囊菌，减数分裂产物(四分孢子)存在于一个子囊 中，但为非直列四分子 – 有性生殖过程中，往往进行接合的两种接合型(交配型)的 细胞都为二倍体接合子提供细胞质遗传物质 – 菌落大小性状(生长速度)遗传 • 野生型：在固体培养基上形成较大的菌落(grand colony) • 突变型：在固体培养基上形成小菌落(petite colony) • 可以分离出小菌落的纯系，并能稳定遗传