第十一章细胞质遗传
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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。
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
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
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Leabharlann Baidu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。
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。
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。
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
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)
第十一章细胞质遗传
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
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
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
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。
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。
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
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：
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。
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
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
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Leabharlann Baidu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。
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。
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。
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
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)
第十一章细胞质遗传
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
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
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
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。
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。
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
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：