第九章細(xì)胞質(zhì)遺傳

1、第九章第九章 細(xì)胞質(zhì)遺傳細(xì)胞質(zhì)遺傳（細(xì)胞質(zhì)遺傳的概念細(xì)胞質(zhì)遺傳的概念）第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特點和細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特點和遺傳機制遺傳機制第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因的關(guān)系的關(guān)系細(xì)胞質(zhì)遺傳的概念細(xì)胞質(zhì)遺傳的概念n核遺傳核遺傳：染色體基因組所控制的遺傳現(xiàn)象：染色體基因組所控制的遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律。和遺傳規(guī)律。n細(xì)胞質(zhì)遺傳細(xì)胞質(zhì)遺傳：由細(xì)胞質(zhì)基因所決定的遺傳：由細(xì)胞質(zhì)基因所決定的遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律，有時也稱為現(xiàn)象和遺傳規(guī)律，有時也稱為核外遺傳或核外遺傳或母性遺傳。母性遺傳。第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特點細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特點和遺傳機制和遺傳機制一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的

2、實例一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的實例 二、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特性二、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特性三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制四、細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)四、細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) 1紫茉莉的遺傳紫茉莉的遺傳( (1909，Carl Corrans) )1紫茉莉的遺傳紫茉莉的遺傳( (1909，Carl Corrans) ) 母本葉母本葉后代后代父本葉父本葉白色白色白色白色白色白色白色白色白色白色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠色綠綠白白斑斑綠綠白白斑斑綠綠白白斑斑綠綠白白斑斑綠綠白白斑斑白色白色綠色綠色?2. 鏈孢霉的線粒體遺傳鏈孢霉的線粒體遺傳n表示提供原子囊果的類型，表示提供原子囊果的類型，A+為野生型，為

3、野生型，A-為生為生長緩慢突變型。長緩慢突變型。nA+A-A+nA-A+A-n研究證明研究證明:突變體的線粒體結(jié)構(gòu)和功能都不正常突變體的線粒體結(jié)構(gòu)和功能都不正常，細(xì)，細(xì)胞色素氧化酶的活性發(fā)生了變化，氧化作用降低了。胞色素氧化酶的活性發(fā)生了變化，氧化作用降低了。3.柳葉蕨的遺傳柳葉蕨的遺傳黃花柳葉蕨黃花柳葉蕨A、剛毛柳葉蕨、剛毛柳葉蕨B 黃花黃花AB AB1 （AB1某些性狀與黃花母本相同）某些性狀與黃花母本相同） AB2 （相同性狀仍與母本相同）（相同性狀仍與母本相同） 25代代 AB25 （相同性狀仍與母本相同）（相同性狀仍與母本相同） 反之，剛毛柳葉蕨為母本與黃花柳葉蕨雜交，反之，剛毛柳葉

4、蕨為母本與黃花柳葉蕨雜交，BA25某些某些性狀總象性狀總象B。 ?連續(xù)回交及其遺傳效應(yīng)連續(xù)回交及其遺傳效應(yīng)二、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特性二、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特性后代的表型象母親（后代的表型象母親（ 又叫母系遺傳，偏母又叫母系遺傳，偏母遺傳）遺傳） ；正交和反交后代的表型不同。；正交和反交后代的表型不同。不遵循孟德爾遺傳，后代不出現(xiàn)一定的比不遵循孟德爾遺傳，后代不出現(xiàn)一定的比例例(非孟德爾式遺傳非孟德爾式遺傳)。代表兩種細(xì)胞核代表兩種細(xì)胞核代表兩種質(zhì)體代表兩種質(zhì)體代表兩種線粒體代表兩種線粒體P配子配子F1精卵結(jié)合精卵結(jié)合三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制1. 精卵結(jié)合形成的合子由父母雙親所提供的精卵結(jié)合

5、形成的合子由父母雙親所提供的遺傳物質(zhì)不均等。遺傳物質(zhì)不均等。在雜種受精卵的原生質(zhì)在雜種受精卵的原生質(zhì)體中，核來自于父母雙方，體中，核來自于父母雙方，而細(xì)胞質(zhì)卻幾而細(xì)胞質(zhì)卻幾乎完全來自其母親乎完全來自其母親（精子受精時胞質(zhì)很少（精子受精時胞質(zhì)很少甚至不能進入卵細(xì)胞中）。甚至不能進入卵細(xì)胞中）。紫茉莉的遺傳紫茉莉的遺傳 n綠葉、白葉和綠白斑綠葉、白葉和綠白斑葉葉綠白斑綠白斑 白白綠綠綠白斑綠白斑白白綠綠綠白斑綠白斑？母本不同顏色的母本不同顏色的葉綠體葉綠體傳遞時隨機分配傳遞時隨機分配 白白綠綠綠白斑綠白斑 為何由同一受精卵發(fā)育來的植株同時表現(xiàn)為何由同一受精卵發(fā)育來的植株同時表現(xiàn)為綠色、白色、綠白斑

6、色枝條呢？為綠色、白色、綠白斑色枝條呢？ 受精卵有絲分裂時，細(xì)胞質(zhì)隨機分配受精卵有絲分裂時，細(xì)胞質(zhì)隨機分配三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制三、細(xì)胞質(zhì)遺傳的機制2. 在細(xì)胞分裂過程中，細(xì)胞質(zhì)基因呈現(xiàn)不均等在細(xì)胞分裂過程中，細(xì)胞質(zhì)基因呈現(xiàn)不均等分配，因此細(xì)胞質(zhì)遺傳不遵循孟德爾定律。分配，因此細(xì)胞質(zhì)遺傳不遵循孟德爾定律。復(fù)制分離復(fù)制分離四、四、 細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)線粒體基因組線粒體基因組（mtDNA）葉綠體基因組葉綠體基因組 （ctDNA ,CpDNA）細(xì)胞細(xì)胞共生體共生體基因組基因組（草履蟲中的卡巴粒）（草履蟲中的卡巴粒）細(xì)菌細(xì)菌質(zhì)粒質(zhì)?；蚪M基因組（F因子）因子）非細(xì)胞器非細(xì)胞器基因組

7、基因組細(xì)胞器細(xì)胞器基因組基因組細(xì)細(xì)胞胞質(zhì)質(zhì)基基因因組組n人線粒體基因組全長人線粒體基因組全長16,569bp，不與組蛋不與組蛋白結(jié)合，白結(jié)合，呈裸露雙鏈呈裸露雙鏈閉合環(huán)狀分子。閉合環(huán)狀分子。n據(jù)其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在據(jù)其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在CsCl中密度的不同中密度的不同分為重分為重鏈和輕鏈，外環(huán)含鏈和輕鏈，外環(huán)含G較多，稱重鏈較多，稱重鏈(H鏈鏈)，內(nèi)環(huán)含內(nèi)環(huán)含C較多，稱輕較多，稱輕鏈鏈(L鏈鏈) 。葉綠體基因組葉綠體基因組156kb156kb第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因的關(guān)系的關(guān)系一、一、 核質(zhì)協(xié)同作用核質(zhì)協(xié)同作用二、二、 母性影響母性影響三、三、 禾谷類作物的雄性不育禾谷類作物

8、的雄性不育 一、一、 核質(zhì)協(xié)同作用核質(zhì)協(xié)同作用?一、一、 核質(zhì)協(xié)同作用核質(zhì)協(xié)同作用n草履蟲的放毒遺傳草履蟲的放毒遺傳n草履蟲（草履蟲（1大核大核2小核）小核）n草履蟲的生殖草履蟲的生殖n無性生殖無性生殖n有性生殖有性生殖n自體受精自體受精n異體接合異體接合n草履蟲的放毒型與敏感型草履蟲的放毒型與敏感型n草履蟲放毒型與敏感型的接合草履蟲放毒型與敏感型的接合草履蟲的自體受精草履蟲的自體受精自體受精后新形成的二倍體均為純合體自體受精后新形成的二倍體均為純合體草履蟲的異體接合草履蟲的異體接合接合生殖遵循孟德爾規(guī)律接合生殖遵循孟德爾規(guī)律草履蟲的放毒型與敏感型草履蟲的放毒型與敏感型n有一種草履蟲能產(chǎn)生毒素

9、，能抑制或殺死其它某有一種草履蟲能產(chǎn)生毒素，能抑制或殺死其它某些品系。這種品系為放毒品系，對毒素敏感的為些品系。這種品系為放毒品系，對毒素敏感的為敏感品系。敏感品系。n放毒型細(xì)胞質(zhì)中存在放毒型細(xì)胞質(zhì)中存在卡巴?？ò土＃ㄖ睆剑ㄖ睆?.2m，外有，外有雙層膜，內(nèi)含雙層膜，內(nèi)含DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂類），產(chǎn)、蛋白質(zhì)、脂類），產(chǎn)生草履蟲毒素。生草履蟲毒素?？ò土Ｒ蜃拥拇婊钤鲋承枰嘶ò土Ｒ蜃拥拇婊钤鲋承枰嘶蛞騅，而隱性基因，而隱性基因k不能維持卡巴粒因子的存活增不能維持卡巴粒因子的存活增殖。因此永久地放毒素需兩種因子存在。殖。因此永久地放毒素需兩種因子存在。 草履蟲的放毒型與敏感型草履蟲的放

10、毒型與敏感型放毒型放毒型KK+卡巴?？ò土＃ㄓ谰茫ㄓ谰茫㎏k+卡巴粒卡巴粒（永久）（永久）kk+卡巴?？ò土＃ǘ虝海ǘ虝海┟舾行兔舾行蚄KKkkk草履蟲放毒型與敏感型的接合草履蟲放毒型與敏感型的接合接合時間短：不交換細(xì)胞質(zhì)接合時間短：不交換細(xì)胞質(zhì)接合時間長：交換細(xì)胞質(zhì)接合時間長：交換細(xì)胞質(zhì)放毒型：放毒型：25%放毒型：放毒型：50%思考思考nKK(卡巴粒）與卡巴粒）與Kk敏感型長時間接合，并敏感型長時間接合，并自體受精自體受精5-8代后敏感型的比例有多少？代后敏感型的比例有多少？25%二、二、 母性影響母性影響 定義定義：指子代的表型受：指子代的表型受母本核基因型母本核基因型的影的影響而和

11、母親表型相似的現(xiàn)象。響而和母親表型相似的現(xiàn)象。 分類：分類： 短暫的母性影響短暫的母性影響：僅影響到后代的幼齡時：僅影響到后代的幼齡時期，對后代的成體無影響。期，對后代的成體無影響。 持久母性影響持久母性影響：影響后代的成體。：影響后代的成體。短暫的母性影響短暫的母性影響如：麥粉蛾如：麥粉蛾 野生野生型體內(nèi)能合成犬尿素，進一步可形成色型體內(nèi)能合成犬尿素，進一步可形成色素，使幼蟲皮膚為素，使幼蟲皮膚為有色有色，成蟲復(fù)眼為，成蟲復(fù)眼為褐色褐色； 突變突變型不能把前體物合成犬尿素，不能形成型不能把前體物合成犬尿素，不能形成色素，使幼蟲皮膚色素，使幼蟲皮膚無無色，成蟲復(fù)眼為色，成蟲復(fù)眼為紅紅色。色。n

12、野生型個體野生型個體AA與突變型個體進行正反交，與突變型個體進行正反交，F(xiàn)1Aa幼蟲都有色，讓幼蟲都有色，讓F1 Aa與隱性突變體測與隱性突變體測交，結(jié)果如下：交，結(jié)果如下：?持久母性影響持久母性影響如：椎實螺如：椎實螺外殼螺旋方向有左旋（逆時針）和右旋（順時針）兩種。由外殼螺旋方向有左旋（逆時針）和右旋（順時針）兩種。由一對等位基因控制。一對等位基因控制。D（右旋）對（右旋）對d（左旋）顯性。（左旋）顯性。 ？不管正交還是反交，都推遲一代（不管正交還是反交，都推遲一代（F3）進行分離。）進行分離。持久母性影響持久母性影響n解釋：解釋：研究發(fā)現(xiàn)椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向是由受精卵分裂時研究發(fā)現(xiàn)椎實螺外

13、殼旋轉(zhuǎn)方向是由受精卵分裂時紡錘紡錘體分裂方向體分裂方向決定的，并由受精前的母體基因型決定。決定的，并由受精前的母體基因型決定。 左旋左旋受精卵紡錘體向中線受精卵紡錘體向中線左側(cè)左側(cè)分裂；分裂； 右旋右旋受精卵紡錘體向中線受精卵紡錘體向中線右側(cè)右側(cè)分裂。分裂。母體基因型母體基因型受精卵受精卵紡錘體分裂方向紡錘體分裂方向椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向思考思考n母性影響和母性遺傳（細(xì)胞質(zhì)遺傳）母性影響和母性遺傳（細(xì)胞質(zhì)遺傳）是一個概念嗎？是一個概念嗎？n母性影響是指子代的表型受母本核基因型母性影響是指子代的表型受母本核基因型的影響而和母親表型相似的現(xiàn)象，從本質(zhì)的影響而和母親表型相似的現(xiàn)象，從本

14、質(zhì)上講是核遺傳，而母性遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳。上講是核遺傳，而母性遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳。 三、三、 禾谷類作物的雄性不育禾谷類作物的雄性不育 1. ：植物的雄蕊發(fā)育不正常，不：植物的雄蕊發(fā)育不正常，不能產(chǎn)生正常的花粉；雌蕊正常，可以接受外能產(chǎn)生正常的花粉；雌蕊正常，可以接受外來花粉而結(jié)實。只可作為母本接受花粉，不來花粉而結(jié)實。只可作為母本接受花粉，不可作為父本提供花粉?？勺鳛楦副咎峁┗ǚ?。 已在已在4343科、科、162162屬、屬、320320個種個種以上植物發(fā)以上植物發(fā)現(xiàn)了雄性不育?，F(xiàn)了雄性不育。三、三、 禾谷類作物的雄性不育禾谷類作物的雄性不育 2. 植物雄性不育分為：環(huán)境引起的雄性不育，染色體植

15、物雄性不育分為：環(huán)境引起的雄性不育，染色體畸變造成的雄性不育和基因突變引起的雄性不育?；冊斐傻男坌圆挥突蛲蛔円鸬男坌圆挥?環(huán)境引起的雄性發(fā)育環(huán)境引起的雄性發(fā)育 物理殺雄：物理殺雄： 化學(xué)殺雄：化學(xué)殺雄： 基因控制的雄性發(fā)育基因控制的雄性發(fā)育 核基因控制的雄性不育核基因控制的雄性不育 細(xì)胞質(zhì)基因控制的雄性不育細(xì)胞質(zhì)基因控制的雄性不育 核質(zhì)互作控制的雄性不育核質(zhì)互作控制的雄性不育 核質(zhì)互作控制的雄性不育核質(zhì)互作控制的雄性不育RF:可育的核基因，可育的核基因，rf:不育的核基因，不育的核基因，N:可育的細(xì)胞質(zhì)基因，可育的細(xì)胞質(zhì)基因，S:不育的細(xì)胞質(zhì)基因。不育的細(xì)胞質(zhì)基因。 RfRf Rfr

16、f rf rfN可育可育 N(RfRf) N(Rfrf) N(rfrf) 可育可育 可育可育 可育可育 S不育不育 S(RfRf) S(Rfrf) S(rfrf) 可育可育 可育可育 不育不育 三三 系系雜交種雜交種不育系不育系保持系保持系恢復(fù)系恢復(fù)系S(rfrf)N(rfrf)N(RfRf)S(Rfrf)二區(qū)三系育種二區(qū)三系育種二區(qū)三系育種二區(qū)三系育種 S(rfrf)不育系不育系 1. 二區(qū)：二區(qū)： 保種區(qū)保種區(qū)N(rfrf)保持系保持系S(rfrf) 不育不育二區(qū)三系育種二區(qū)三系育種 S(rfrf)不育系不育系 1. 二區(qū)：二區(qū)： 制種區(qū)制種區(qū) N(RfRf)恢復(fù)系恢復(fù)系S(Rfrf) 可

17、育可育 圖 20- 玉米的三系兩區(qū)育種 (S)rfrf (N)rfrf (S)rfrf(N)RfRf保種區(qū)保種區(qū)制種區(qū)制種區(qū)二區(qū)三系育種二區(qū)三系育種2. 三系育種三系育種：由不育系、保持系、恢復(fù)系進：由不育系、保持系、恢復(fù)系進行雜交種的生產(chǎn)。行雜交種的生產(chǎn)。 保保 不不 恢恢 F1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保保 不不 恢恢 F1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保保 不不 恢恢水稻專家水稻專家袁隆平袁隆平水稻三系雜種優(yōu)勢的利用水稻三系雜種優(yōu)勢的利用n1973年，實現(xiàn)水稻三系配套、大田生產(chǎn)應(yīng)用。年，實現(xiàn)水稻三系配套、大田生產(chǎn)應(yīng)用。n1981年，獲國家第一個特等發(fā)明獎，以第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利年，獲國家第一個特等發(fā)明獎，以第

18、一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓美國。轉(zhuǎn)讓美國。n1991年，雜交稻種植年，雜交稻種植26083.5萬畝，增產(chǎn)效果明顯萬畝，增產(chǎn)效果明顯(5075kg/畝畝)。n1997年，種植年，種植25987.5萬畝萬畝(1732.5萬萬ha)，約占水稻種植面積，約占水稻種植面積的的62.84%；總產(chǎn)量；總產(chǎn)量12236.34萬噸，單產(chǎn)萬噸，單產(chǎn)468.67公斤公斤/畝，比全畝，比全國水稻平均產(chǎn)量增國水稻平均產(chǎn)量增11.17%。19761999年，累計種植年，累計種植35億多億多畝，增產(chǎn)稻谷畝，增產(chǎn)稻谷3500億億kg。近年來年種植面積約。近年來年種植面積約2.3億畝，約億畝，約占水稻總面積的占水稻總面積的50，產(chǎn)量占稻谷總產(chǎn)近，產(chǎn)量占稻谷總產(chǎn)近60。年增稻谷可。年增稻谷可養(yǎng)活養(yǎng)活6000萬人口，社會和經(jīng)濟效益十分顯著。萬人口，社會和經(jīng)濟效益