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1、第十三章第十三章 细胞质遗传细胞质遗传 细胞质遗传的特点细胞质遗传的特点 母性影响母性影响 叶绿体遗传叶绿体遗传 线粒体遗传线粒体遗传 共生体的遗传共生体的遗传 植物雄性不育及其应用（自学）植物雄性不育及其应用（自学）第一节细胞质遗传的特点第一节细胞质遗传的特点叶绿体叶绿体线粒体线粒体细胞核细胞核遗遗传传物物质质核基因组核基因组 （核（核DNADNA）细胞器细胞器基因组基因组细胞质细胞质基因组基因组非细胞器非细胞器基因组基因组叶绿体基因组叶绿体基因组(ctDNA/cpDNA)(ctDNA/cpDNA)线粒体基因组线粒体基因组(mtDNA)(mtDNA)共生体基因组共生体基因组(symbiont
2、 DNA)(symbiont DNA)细菌质粒基因组细菌质粒基因组(plasmid DNA)(plasmid DNA)一、细胞质一、细胞质遗传遗传的概念的概念Extrachromosomalinheritance,ExtranuclearExtrachromosomalinheritance,Extranuclearinheritanceinheritance由胞质遗传物质引起的遗传现象由胞质遗传物质引起的遗传现象(又称非又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母性遗传核外遗传、母性遗传)。细胞质基因组：细胞质基因组：所有细胞器和细胞质颗
3、粒中所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。遗传物质的统称。二、细胞质遗传的二、细胞质遗传的特点特点.正交和反交的遗传表现不同。正交和反交的遗传表现不同。核遗传：表现相同，其遗传物质由雌雄配核遗传：表现相同，其遗传物质由雌雄配子共同提供；子共同提供；质遗传：表现不同，某些性状表现于母本质遗传：表现不同，某些性状表现于母本时才能遗传给子代，故又称母性遗传。时才能遗传给子代，故又称母性遗传。.连续与父本回交，母本核基因可被全部置换连续与父本回交，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掉，但由母本细胞质基因所控制的性状仍不会消失；消失；.由细胞质中的附加体或共生体决定的性状，
4、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，可传递其表现往往类似病毒的转导或感染，可传递给其它细胞。给其它细胞。.属于非孟德尔遗传属于非孟德尔遗传,基因定位困难。基因定位困难。遗传方式是非孟德尔遗传，杂交后代不表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现有比例的分离。带有胞质基因的细胞器在细胞分裂时分配是不均匀的。细胞分裂时分配是不均匀的。第二节第二节 母性影响母性影响一、母性影响一、母性影响(Maternal effect)(Maternal effect)的概念：的概念：由于母本核基因的产物积累在卵细胞中由于母本核基因的产物积累在
5、卵细胞中从而对后代表型产生影响的一种遗传现象。从而对后代表型产生影响的一种遗传现象。母性影响不属于胞质遗传的范畴。母性影响不属于胞质遗传的范畴。二、母性影响的特点：二、母性影响的特点：下一代表现型受上一代母体基因的影响。下一代表现型受上一代母体基因的影响。(Battle of sexes)三、实例：三、实例：椎实螺的外壳旋转方向的遗传。椎实螺的外壳旋转方向的遗传。椎实螺是一种椎实螺是一种、同体的软体动物，每同体的软体动物，每一个体又能同时产生卵子和精子，但一般一个体又能同时产生卵子和精子，但一般通过通过异体受精异体受精进行繁殖。又可单独进行进行繁殖。又可单独进行自自体受精体受精。椎实螺外壳的旋
6、转方向有左旋和右旋之分，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。属于一对相对性状。In 1923,Alfred Sturtevant first studied the genetics of shell coiling in a marine snail and found the maternal effect phenomenon.In the following crosses,you may assume that the parental strains were true-breeding(纯种，纯合体纯种，纯合体)for either right-or left
7、-handed coiling.原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时原因：椎实螺外壳旋转方向是由受精卵分裂时纺锤体分裂方向决定的，并由受精前的母体基纺锤体分裂方向决定的，并由受精前的母体基纺锤体分裂方向决定的，并由受精前的母体基纺锤体分裂方向决定的，并由受精前的母体基因型决定。因型决定。因型决定。因型决定。右旋右旋右旋右旋受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；左旋左旋左旋左旋受精卵纺锤体向中线左侧分裂。受精卵纺锤体向中线左侧分裂。受精卵纺
8、锤体向中线左侧分裂。受精卵纺锤体向中线左侧分裂。母体基因型受精卵纺锤体分裂方向椎实螺母体基因型受精卵纺锤体分裂方向椎实螺母体基因型受精卵纺锤体分裂方向椎实螺母体基因型受精卵纺锤体分裂方向椎实螺外壳旋转方向。外壳旋转方向。外壳旋转方向。外壳旋转方向。AAXaaF1AaF2AAAaaa3/41/4F33/4右旋1/4左旋右旋左旋右旋右旋右旋 aaXAAF1AaF2AAAaaa3/41/4F33/4右旋1/4左旋右旋左旋左旋右旋右旋 前定作用或延迟遗传：前定作用或延迟遗传：由受精前母体卵细胞的基因型决定子代由受精前母体卵细胞的基因型决定子代的性状表现，称为前定作用或延迟遗传。的性状表现，称为前定作用
9、或延迟遗传。短暂的母性影响短暂的母性影响：母性影响时间短暂，一般仅在子代：母性影响时间短暂，一般仅在子代个体的幼龄期。例如麦粉蛾色素遗传个体的幼龄期。例如麦粉蛾色素遗传（自学）（自学）。持久的母性影响：持久的母性影响：母性影响作用持久，一般影响子代母性影响作用持久，一般影响子代个体的终生。例如螺壳旋向遗传。个体的终生。例如螺壳旋向遗传。第三节叶绿体遗传第三节叶绿体遗传叶绿体叶绿体线粒体线粒体细胞核细胞核Lipiddropletouter/innermembraneStarchctDNAIn 1909 Carl Corens performed a series of crosses with
10、four oclock plants,a variegated species 一、叶绿体遗传的表现一、叶绿体遗传的表现杂种植株所表现的性状完全由母本枝条所决定，杂种植株所表现的性状完全由母本枝条所决定，与提供花粉的父本枝条无关。因为花粉中精细与提供花粉的父本枝条无关。因为花粉中精细胞内不含质体，上述三种分别发育的卵细胞无胞内不含质体，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、花母本相似，分别发育成正常绿株、白化株、花斑株。斑株。所以，控制紫茉莉叶片花斑性状的遗传物质所以，控制紫茉莉叶片花斑性
11、状的遗传物质是通过母本传递的。叶子的色素在叶绿体内合是通过母本传递的。叶子的色素在叶绿体内合成，相关基因也在叶绿体内，紫茉莉叶片花斑成，相关基因也在叶绿体内，紫茉莉叶片花斑性状的遗传属于性状的遗传属于叶绿体遗传叶绿体遗传。玉米条纹叶的遗传：玉米条纹叶的遗传：胞质基因遗传的独立性是相胞质基因遗传的独立性是相胞质基因遗传的独立性是相胞质基因遗传的独立性是相对的，有些性状的变异是由对的，有些性状的变异是由对的，有些性状的变异是由对的，有些性状的变异是由质核基因共同作用下发生的。质核基因共同作用下发生的。质核基因共同作用下发生的。质核基因共同作用下发生的。玉米细胞核内第玉米细胞核内第玉米细胞核内第玉米
12、细胞核内第7 7 7 7染色体上染色体上染色体上染色体上有一个控制白色条纹有一个控制白色条纹有一个控制白色条纹有一个控制白色条纹(iojap)(iojap)的基因的基因的基因的基因ij ij，纯合，纯合，纯合，纯合ijijijijijijijij株叶片表现为白色和绿色相株叶片表现为白色和绿色相株叶片表现为白色和绿色相株叶片表现为白色和绿色相间的条纹。间的条纹。间的条纹。间的条纹。正交试验：正交试验：正交试验：正交试验：P P绿色绿色绿色绿色 条纹条纹条纹条纹 IjIjIjIj ijijijij F1F1全部绿色全部绿色全部绿色全部绿色(Ijij)(Ijij)F2F2绿色绿色绿色绿色(IjIj)
13、(IjIj)绿色绿色绿色绿色(Ijij)(Ijij)条纹条纹条纹条纹(ijij)(ijij)3 31 1（纯合时（纯合时（纯合时（纯合时ij ij核基因使胞质内质体突变）核基因使胞质内质体突变）核基因使胞质内质体突变）核基因使胞质内质体突变）3 31 1表明绿色和非绿色为一对基因的差别。表明绿色和非绿色为一对基因的差别。表明绿色和非绿色为一对基因的差别。表明绿色和非绿色为一对基因的差别。这个由隐性核基因所造成的质体变异具有不可逆的性质，这个由隐性核基因所造成的质体变异具有不可逆的性质，这个由隐性核基因所造成的质体变异具有不可逆的性质，这个由隐性核基因所造成的质体变异具有不可逆的性质，质体变异一
14、经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。质体变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。质体变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。质体变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。二、二、叶绿体遗传的分子基础叶绿体遗传的分子基础、叶绿体、叶绿体DNADNA的分子特点的分子特点:.ct DNA.ct DNA与细菌与细菌与细菌与细菌DNADNA相似，裸露的相似，裸露的相似，裸露的相似，裸露的DNADNA；.闭合双链环状结构；闭合双链环状结构；闭合双链环状结构；闭合双链环状结构；.多拷贝：高等植物叶肉细胞约有上万个多拷贝：高等植物叶肉细胞约有上万个多拷贝：高等植物叶肉细胞约有上万个
15、多拷贝：高等植物叶肉细胞约有上万个ctctctctDNADNA分分分分子；藻类中每个细胞约有上千个子；藻类中每个细胞约有上千个子；藻类中每个细胞约有上千个子；藻类中每个细胞约有上千个ctctctctDNADNA分子。分子。分子。分子。ElectronmicrographofasinglecircularmoleculeofchloroplastDNA(ctDNA)fromthelettuceplant.Thechloroplastchromosomehasalengthof155kbofDNA.Thesmallcirclesarevirus X174(5370bpofDNA)whicharei
16、ncludedasastandardforcalculatingthesizeofthechloroplastchromosome、叶绿体基因组的构成：、叶绿体基因组的构成：Size:from 120 kb to 160kb e.g.Tobacco 156 kb Maize 140 kb Wheat 134 kb Spinach 150 kb Molecular feature:Large single-copy region,LSC (80 kb )Small single-copy region,SSC (20 kb )Inverted repeat,IRA and IRB (5 76kb )叶绿体基因组编码的总基因数目叶绿体基因组编码的总基因数目:100120 个个分为三类主要基因分为三类主要基因:遗传系统基因遗传系统基因 光合系统基因光合系统基因 物质合成基因物质合成基因1.ctDNActDNA与核与核与核与核DNADNA复制相互独立，但都是半保留复制相互独立，但都是半保留复制相互独立，但都是半保留复制相互独立，但都是半保留 2.2.复制方式；复制方式；复制方式；复制方式；2.
