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1、一、细胞质遗传的概念细胞质遗传（cytoplasmic inheritance :由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律（又称非孟德尔遗传、母体遗传）细胞质基因组：包括细胞器基因组（线粒体基因组、叶绿体基因组、中心粒基因组、膜体系基因组和动粒基因组）和非细胞器基因组（细胞共生体基因组和细胞质粒基因组）二、细胞质遗传的特点1、正反交结果不一样，杂种后代只表现母本的性状，呈现母系遗传2、不遵循孟德尔遗传定律，杂交后代不出现一定的分离比3、性状直接由细胞质基因控制，并通过细胞质遗传下去，即使连续回交，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；4、细胞质基因只存在于细胞质的
2、某些成分中，不能在染色体上定位。5、由细胞质中的附加体或共生体决定的性状往往可传递给其它细胞。三、叶绿体遗传1、表现A. 紫茉莉花斑性状类是由于叶绿体前体质体变异产生白色体，导致植物细胞呈现白色。同时含有白色体和叶绿体的卵细胞受精会发育成花斑植株（同时有绿色、白色和花斑枝条）。而只含叶绿体或者白色体的卵细胞受精就会只能对应发育成绿色植株或者白色植株。B. 玉米条纹（白色）叶也是由于叶绿体的变异造成，服从与紫茉莉花斑性状类似的遗传特性，只是玉米七号染色体上的白色条纹基因（ij）纯合时ij核基因使胞质内质体突变为白色，且一旦变异就以细胞质遗传的方式稳定遗传。2、分子基础A. 叶绿体DNA的分子特点
3、 .ct DNA与细菌DNA相似，裸露的 DNA; 闭合双链环状结构； 多拷贝：高等植物每个叶绿体中有30- 60个DNA,整个细胞约有几千个DNA分子；藻类中，叶绿体中有几十至上百个DNA分子，整个细胞中约有上千个DNA分子。 .单细胞藻类中GC含量较核DNA小，高等植物差异不明显； 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。B. 叶绿体基因组的构成：a.低等植物的叶绿体基因组：ct DNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质；特性：与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。b 高等植物的叶绿体基因组： 多数高等植物的 ctDNA大约为150kbp :烟草ctD
4、NA为155844bp、水稻ctDNA为134525bp。 .ctDNA能编码126个蛋白质：12%序列是专为叶绿体的组成进行编码； .叶绿体的半自主性：有一套完整的复制、转录和翻译系统，但功能有限需要与核基因组 紧密联系。C. 叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统：1. ctDNA与核DNA复制相互独立，但都是半保留复制方式；2叶绿体核糖体为70S而细胞质中核糖体为 80S；3叶绿体中核糖体的rRNA碱基成分与细胞质和原核生物中rRNA不同；4叶绿体中蛋白质合成需要的 20种氨基酸载体tRNA分别由核DNA和ct DNA共同编码。其 中脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和半胱氨酸为核DNA所
5、编码，其余10多种氨基酸为ctDNA所编码。四、线粒体遗传1、表现红色面包霉缓慢生长突变型属于线粒体遗传酵母正常个体表现为大菌落，少数表现小菌落，其表现为细胞质遗传， 菌落变小推测为线粒体基因组中细胞色素氧化相关基因的变异造成2、分子基础A. 线粒体DNA分子特点：形状：构型复杂、有开环、共价闭环、超螺旋、直线型等形式。基因组结构表现出极复杂的变化主要原因是重组使线粒体基因组的组织结构变得非常复杂mtDNA（如人类的线粒体）与核DNA的区别：.mt DNA无重复序列；.mt DNA的浮力密度比较低；.mt DNA的G、C含量比 A、T少；.mt DNA两条单链的密度不同，分别为重链（H）和轻链
6、（L）;.mt DNA非常小，仅为核 DNA十万分之一。B. 线粒体遗传信息的复制、转录和翻译系统： .复制方式为半保留复制，由线粒体DNA聚合酶完成。 .有自身的核糖体，且不同的生物差异大 .线粒体的密码子与核基因密码子有差异： .半自主性的细胞器五、共生体的遗传共生体（symbionts）:不是细胞生存所必需的组成部分，仅以某种共生的形式存在于某些生 物的细胞中的一种细胞质颗粒。共生体能够自我复制， 或者在核基因组作用下进行复制；对寄主表现产生影响， 类似细胞质遗传的效应。例子：草履虫的卡巴粒草履虫（Paramecium aurelia）是一种常见的原生动物，种类很多。能够进行无性生殖（有
7、丝分 裂）、有性生殖（杂交，短时间交换一个小核，长时间交换一个小核同时交换细胞质）和自 受精生殖（自交）大核（1个），是多倍体，主要负责营养；小核（1 2个），是二倍体、主要负责遗传。放毒型：带有 K基因和卡巴（Kappa（游离于细胞质内，直径0.20.8卩），才能稳定分泌出一种毒素（草履虫素），没有K基因卡巴粒将无法存在下去。敏感型：有K或k基因，而无卡巴粒，则不产生草履虫素，并对草履虫毒素敏感。六、质粒的遗传质粒（plasmid）:广义上泛指染色体外一切能进行自主复制的遗传单位，包括共生生物、真 核生物的细胞器和细菌染色体以外的单纯DNA分子。狭义仅指细菌、酵母和放线菌等生物中染色体以外的
8、单纯 DNA分子。质粒几乎存在于每一种细菌细胞中，细菌质粒都是共价闭合的双链DNA,能够自主复制。附加体（episome）:能够独立存在于细胞中又能整合到染色体上的质粒举例：F因子七、植物雄性不育的遗传1、雄性不育的概念植物雄性不育（male sterility）:是指植物雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但其雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实的现象。2、雄性不育的分类A. 核不育型：是一种由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型可育基因Ms不育基因ms，隐形纯合体msms表现为雄性不育B. 质核型：由细胞质基因和核基因互作控制的雄性不育类型。细胞质基因组（线粒体或者叶绿体）：可育基
9、因N不育基因S核基因组：可育基因 R不育基因r植物细胞中只要有 N或者R中一个植株就表现为可育，只有在植物基因型为S（rr）时，植株才表现为不育，且在遗传中N/S和R/r分别遵循着细胞质遗传和核遗传的特点。C. 质不育：由细胞质基因控制的雄性不育类型。（只能保持不育但无法恢复）3、质核不育的遗传特点A. 孢子体不育和配子体不育孢子体不育：是指花粉的育性受孢子体（即植株）基因型所控制，而与花粉本身所含基因无关。孢子体基因型为 RR或者Rr所有配子不论基因型是R还是r都可育，孢子体基因型为rr则配子不可育配子体不育：是指花粉育性直接受花粉本身的基因所决定。配子基因为R配子可育，配子基因为 r配子不
10、可育B. 胞质不育基因多样性与核育性基因的对应性。有几个N就有几个R与之相对应C. 单基因不育性和多基因不育性1-2对核基因和相应胞质基因控制的不育性2个对上核基因和相应胞质基因控制的不育性C. 质核不育型较之核不育型容易受到环境条件的影响4、质核型雄性不育的假说A. 质核互补不育型假说N （线粒体中）和 R都可翻译得到花粉发育相关的酶，都没有时花粉无法正常发育，但当N和R共存时N抑制R的表达，避免浪费。B. 能量供求假说线粒体是决定质核不育型中细胞质不育性的重要载体，她决定了细胞的功能水平，而核基因决定了细胞的耗能水平，不同耗能和功能的亲本杂交得到的后代由于供求不平衡就会造成不 育。C. 亲
11、缘假说进行远缘杂交或者远距离不同生态型杂交，由于亲本代谢存在差异导致杂种后代生理不协调，造成植株花粉败育八、雄性不育的运用雄性不育性主要应用在杂种优势的利用上，杂交母本获得了雄性不育性，就可以免去大面积 繁育制种时的去雄工作，并保证杂交种子的纯度。三系法良种甲N(rr)通过与已有不育系杂交再连续回交可得到保持系良种乙N(RR) /S(RR)恢复系4保持系不育系恢复系两系法ms msMSMS长曰照杂奁种康真系光蹶核不育系 短曰照 可育光敏核不育系九、母性影响子代表现母母性影响(maternal effect)：由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的， 本性状的遗传现象。母性影响所表现的遗传现
12、象与胞质遗传相似，但其本质不同，由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的，因此母性影响不是细胞质遗传，而是F1受母本基因的影响，以后还要分离。例子A. 椎实螺的外壳旋转方向的遗传：右旋和左旋现象：基因的表达晚了一代，个体基因决定的表型只有在杂交后才得以表现。原因：由卵裂方式决定，属于螺旋式卵裂，卵裂方向由母体的基因型决定，子代的基因型不能再对它进行修改。母体为DD或Dd:卵裂面向右倾斜，形成右旋母体为dd：卵裂面向左倾斜，形成左旋B. 麦粉蛾幼年时的皮肤和成年时复眼颜色的遗传：野生型和突变型的差异是由于一种位于 核基因组中犬尿素的基因的存在与否决定的，但由于母本合成的犬尿素会累积在细胞质中， 其子代不论基因型为何，它的幼年时期的皮肤颜色还是会是野生型。
