11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
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。
11第十一章-细胞质遗传PPT课件
右旋
左旋
-
6
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
-
8
▪ 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
-
9
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。
-
34
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。
-
10
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
-
11
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
遗传学第11章 细胞质遗传
●长度大小约80~600kb。最大的来自天竺葵 长度大小约 。最大的来自天竺葵cpDNA， ， 只有85kb。 有 217kb，而一种绿藻的 ，而一种绿藻的cpDNA只有 只有 。 ●拷贝数：以显花植物为例,其每个叶肉细胞中约有 拷贝数：以显花植物为例 其每个叶肉细胞中约有 100 个叶绿体 每个叶绿体中又含有 个叶绿体,每个叶绿体中又含有 每个叶绿体中又含有100 多个质体基因组 拷贝。大麦：60个叶绿体 叶绿细胞，200个cpDNA分子 拷贝。大麦： 个叶绿体/叶绿细胞， 个 分子/ 个叶绿体 叶绿细胞 分子 叶绿体，＞ 分子/叶绿细胞 叶绿体，＞10000个cpDNA分子 叶绿细胞；拟南芥：核 ，＞ 个 分子 叶绿细胞；拟南芥： 基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组的比例 基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组的比例=1:13:280
（2）叶绿体的序列结构与基因组成 ） ○反向重复序列（IRA和IRB） 反向重复序列（ ○大单拷贝区（large single-copy region，LSC） 大单拷贝区（ ， ） ○小单拷贝区（small single-copy region，SSC） 小单拷贝区（ ， ） 含有87-183个基因，其中一半以上与蛋白质合 个基因， 含有 个基因 成有关。 成有关。
与紫茉莉花斑叶色一样， 与紫茉莉花斑叶色一样，天竺葵花斑叶性状也是通过细 胞质遗传的，但由于其精子中带有少量的细胞质， 胞质遗传的，但由于其精子中带有少量的细胞质，少数叶绿 精子中带有少量的细胞质 体则可以通过精子向后代传递，因此二者又是有区别的。 体则可以通过精子向后代传递，因此二者又是有区别的。 紫茉莉、 紫茉莉、天竺葵镶嵌花斑遗传的比较 紫 茉 莉 ♀ 亲 代 ♂ ♀ ♂ ♀ 天 竺 葵 ♂ ♀ ♂
绿色 × 花斑
第十一章 细胞质遗传第十一章 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一、细胞质遗传的概念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细胞质遗传，有时又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传等。
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。
通常把上述所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基因组。
二、细胞质遗传的特点细胞学的研究表明，在真核生物的有性繁殖过程中，卵细胞内除细胞核外，还有大量的细胞质及其所含的各种细胞器；精子内除细胞核外，没有或极少有细胞质，因而也就没有或极少有各种细胞器(图11－1)。
细胞质遗传的特点是：1、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；2、正交和反交的遗传表现不同；F1通常只表现母本的性状，故细胞质遗传又称为母性遗传；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。
第二节母性影响一、概念：母性影响：由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的，子代表现母本性状的遗传现象。
∴母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。
二、特点：下一代表现型受上一代母体基因的影响。
三、实例：椎实螺的外壳旋转方向的遗传。
椎实螺是一种♀、♂同体的软体动物，每一个体又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。
第六节植物雄性不育的遗传植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但是它的雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。
一、雄性不育的类别及其遗传特点可遗传的雄性不育性可分为核不育型和质核不育型等多种类型。
(一)核不育型由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型，简称核不育型。
多属自然发生的变异。
第十一章 细胞质遗传
三 雄性不育性的利用
三 雄性不育性的利用
1. 真核生物在受精过程中， 真核生物在受精过程中，
不仅为子代提供
核基因，也为子代提供大部分细胞质基因；而 核基因，也为子代提供大部分细胞质基因； 则仅能为子代提供核基因， 则仅能为子代提供核基因，因此细胞质遗传与细胞 核遗传表现不同。 核遗传表现不同。 2. 玉米 系属于孢子体不育，假如某株基因型为Rr， 玉米T系属于孢子体不育，假如某株基因型为 ， 系属于孢子体不育 产生的花粉有两种：一种含有 ，一种含有r， 产生的花粉有两种：一种含有R，一种含有 ，那 么基因为R的花粉育性为 么基因为 的花粉育性为 育性为 。 ，基因为r的花粉 基因为 的花粉
第6节 植物雄性不育的遗传
◆植物雄性不育（male sterility)的主要特征 是雄蕊发育不正常，但是它的雌蕊发育正常。 是雄蕊发育不正常，但是它的雌蕊发育正常。 免去人工去雄， 免去人工去雄，节约人力 保证种子纯度
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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。
（×）
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。
（√）
3、叶绿体基因组控制的性状在杂交后代中不分离。
（×）
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。
（√）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。
（√）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。
（×）
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。
（×）
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。
（×）
9、植物的雄性不育的主要特征是雄蕊和雌蕊发育不正常。
（×）
10、在质不育型的植物雄性不育中，找不到不育系的保持系。
（×）
11、在核不育型的植物雄性不育中，找不到不育系的恢复系。
（×）
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。
（√）
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。
（√）
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。
7、两系法育种实质是将不育系和保持系合二为一。
四、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（ D ）
A. 绿色；
B. 白色；
C. 花斑；
D. 绿色，白色，花斑。
2、已知某个品种的果蝇对CO2极为敏感，在CO2作用下能将其迅速麻醉。
CO2敏感型个体的细胞质中含有一种叫做δ颗粒的物质，CO2抗性个体则缺失这种颗粒。
依此，请预期敏感型雌果蝇和抗性雄果蝇杂交的结果：（ A ）
A. 全部子代为敏感型；
B.全部子代为抗性；
C. 雄性为敏感型；
D.雌性为敏感型；
3、发现小鸡的某一品系有异常性状T，对该品系进行正反交，如正反交子代表型不一致，
且子代性状似雌性亲本，则性状T是由（ B ）引起的。
A. 染色体基因；
B. 细胞质基因；
C. 母性影响；
D. 环境因素；
五、简答题
1、细胞质遗传的特点及其与母性影响的异同点。
答：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；
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。
与母性影响的异同点：相同点：正反交结果不一致；
不同点：1、细胞质性状的遗传表型是稳定的，受细胞质基因控制。
2、母性影响的性状受核基因控制，有持久性的，也有短暂性的。
2、草履虫的放毒型品系与敏感型品系接合，产生的F1是放毒型（Kk+Kappa）和敏感型(Kk)。
在下述几种情况下预期的结果如何？
a. F1中的两个放毒型之间接合；
b. F1中的放毒型和敏感型接合；
c. F1中敏感型自体受精；
d. 由上述c.中产生的KK敏感型与F1中的放毒型接合。
答：a. 最初子代全是放毒型，几代后放毒型和敏感型比变为3：1。
最初的子代细胞质中都含有卡巴粒，所以都为放毒型。
子代中核基因型有三种：KK、Kk或kk，只是核基因型为kk的个体不能维持卡巴粒的增殖，所以几代后kk个体中卡巴粒逐渐丢失，变为敏感型。
b. 长时间结合产生的最初子代全是放毒者，几代后放毒型和敏感型比变为3：1。
长时间接合两亲本发生了细胞质的交换，所以最初的子代细胞质中都含有卡巴粒，都为放毒型。
子代的核基因型有KK、Kk或kk三种，几代后kk个体中卡巴粒逐渐丢失，变为敏感型。
短时间结合产生的最初子代放毒型和敏感型比为1：1，几代后放毒型和敏感型的比变为3：5。
因为短时间接合没有发生细胞质的交换，放毒型产生的最初子代都为放毒型（核仍然为KK、Kk或kk ，胞质来自放毒型，都具有卡巴粒），几代后核基因型为kk的子代中卡巴粒逐渐丢失，变为敏感型。
敏感型产生的子代都为敏感型（核KK、Kk或kk ，胞质来
自敏感型，不具有卡巴粒）。
c. 全是敏感型，核KK或kk，但都无卡巴粒。
d. 上述c中产生的KK敏感型个体无卡巴粒，与F1中放毒型（Kk+卡巴粒）接合，长时间接合产生的子代都为放毒型（核KK或Kk，胞质含有卡巴粒），短时间接合敏感型产生的子代都为敏感型（核KK或Kk，不含卡巴粒），放毒型产生的子代都为放毒型（核KK或Kk，胞质含有卡巴粒）。
3、什么是植物雄性不育，雄性不育有哪几种遗传类型？一般在生产上利用的是哪种不育类型？
答：雄性不育性是指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。
雄性不育性有三种遗传类型：核不育型是由核基因决定的不育类型；细胞质不育型是由细胞质基因控制的不育类型；核质互作不育型是由核基因和细胞质基因相互作用共同控制的雄性不育类型。
一般在生产中利用的是核质互作不育型。
4、二区三系制种法中的三系的基因型及其用途？三系配套影响杂种优势的关键？
雄性不育系：基因型：（S）rfrf，简称A系；作杂交母本用。
保持系基因型：（N）rfrf，简称B系，它与不育系杂交，杂交后代仍能保持不育系的不育性，只作杂交父本用。
恢复系（N）RfRf、（S）RfRf：简称C系，与雄性不育系杂交，就能获得可育的杂交种，以供大田生产之用，作杂交父本。
三系配套影响杂种优势的关键：
（1）不育系的不育度要高，应接近100%，
（2）恢复系的花粉量要大，恢复力要强，至少要达到85%的恢复度，
（3）不育系与恢复系间的杂种优势要强。
六、计算题
1、在玉米中，利用细胞质雄性不育和育性恢复基因，制造双交种，有一个方式是这样的：先把雄性不育自交系A（Srfrf）与雄性可育自交系B（Nrfrf）杂交，得单交种AB，把雄性不育自交系C（Srfrf）与雄性可育自交系D（NRfRf）杂交，得单交种CD。
然后再把两个单交种杂交，得双交种ABCD，问双交种的基因型和表型有几种？比例如何？
答：培育过程可图示如下：
♀ A × B ♂♀ C × D ♂
(S)rfrf ↓ (N)rfrf (S)rfrf ↓ (N)RfRf
AB CD
(S)rfrf ♀ (S)Rfrf ♂
×
↓
ABCD
1/2 (S)Rfrf 1/2(S)rfrf
正常雄性不育
所以上述方法培育得到的双交种，雄性正常(S)Rfrf和雄性不育(S)rfrf的比例为1：1。
2、父本为DD基因型的椎实螺与dd基因型的个体杂交，F1代的表型和基因型？F1自交F2的基因型、表型及其比例各多少？
解：P：♀dd（左）╳ DD（右）♂
↓
F1： Dd（左）
↓自交
F2： 1/4DD：2/4 Dd：1/4dd（右）
F1椎实螺基因型Dd，表型左旋。
F2椎实螺基因型及其比例是1/4DD：2/4 Dd：1/4dd。
表型全部是右旋。
七、比较题
1、比较从性遗传、伴性遗传、母性影响和细胞质遗传的区别？
2、二区三系制种法与二系法的区别？。