遺傳學(xué)第7章 細(xì)胞質(zhì)和遺傳

第七章細(xì)胞質(zhì)和遺傳★母性影響★細(xì)胞質(zhì)遺傳★細(xì)胞質(zhì)在遺傳中的作用第一節(jié)母性影響一、母性影響

正反交的結(jié)果不同，子代某一性狀的表型由母親的核基因型決定，（一般）和母親的表型一樣，而不受本身基因型支配的現(xiàn)象。二、短暫的母性影響

母性影響是短暫的，只影響子代個(gè)體的幼齡期。2麥粉蛾：野生型幼蟲皮膚是有色成蟲復(fù)眼深褐色突變型幼蟲皮膚無(wú)色成蟲復(fù)眼紅色3♂AA

aa♀♂aa

AA♀AaAa幼蟲皮膚有顏色♂Aa

aa♀幼蟲成體有色褐眼無(wú)色紅眼?Aa

?aa幼蟲成體有色褐眼無(wú)色紅眼♀Aa

aa

♂有色褐眼無(wú)色紅眼?Aa

?aa有色褐眼有色紅眼4Aa的卵母細(xì)胞meiosisAa卵細(xì)胞（細(xì)胞質(zhì)中都含有A基因產(chǎn)物）精子aAaaa合子細(xì)胞質(zhì)中有A基因產(chǎn)物5三、持久的母性影響

母性影響是持久的，影響子代個(gè)體的終生。

如：錐實(shí)螺外殼的螺旋方向的遺傳

右旋

左旋

D

d6正反交在F1是不同的！7錐實(shí)螺受精卵的前兩次卵裂將決定螺殼的方向。8

由于母體中核基因的某些產(chǎn)物積累在卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，使子代的表型不由自身的基因所決定，而與母本表型相同，形成母性影響的遺傳現(xiàn)象。

細(xì)胞質(zhì)的特性可以影響胚胎發(fā)育，尤其是胚胎的早期發(fā)育，因此出現(xiàn)了短暫的母性影響；有些早期發(fā)育的影響可以持續(xù)到成體，所以出現(xiàn)了持久的母性影響。9第二節(jié)細(xì)胞質(zhì)遺傳一、高等植物葉綠體的遺傳1、紫茉莉的遺傳綠白斑植株有些枝條上為深綠色葉子;有些枝條上為白色或極淺綠色葉子;有些枝條上為綠白相間的花斑葉。10

1909，CarlCorrans，發(fā)現(xiàn)紫茉莉花斑枝條。1112紫茉莉花斑植物雜交的結(jié)果母本枝條表型父本枝條表型

后代表型白色白色綠色花斑白色白色白色綠色綠色綠色花斑、綠色、白色花斑、綠色、白色花斑、綠色、白色綠色白色綠色花斑綠白斑白色綠色花斑13141516

在植物生長(zhǎng)的過(guò)程中，葉綠體和白色體發(fā)生分離，有的子細(xì)胞中只有葉綠體，有的子細(xì)胞中僅有白色體，有的子細(xì)胞中二者都有。綠白斑植物中白化的枝葉是來(lái)自僅有白色體的細(xì)胞，綠色的枝葉是來(lái)自僅有葉綠體的細(xì)胞，花斑的枝葉是來(lái)自含有葉綠體和白色體的細(xì)胞。

綠色枝條、白色枝條、花斑枝條通過(guò)母體遺傳分別將綠色、白色、花斑的表型傳給后代。17P♀

IjIj

ijij

♂綠色條斑F1

Ijij

綠色F2

IjIjIjijijij3:1綠色條斑或白色母本正常，顯示孟德爾遺傳18P♀

ijij

IjIj♂綠色條斑F1

IjijIjijIjij條斑綠色白色

♀

Ijij

IjIj

♂條斑綠色I(xiàn)jIjIjIjIjIjIjijIjijIjij

條斑綠色白色條斑綠色白色

隱性核基因ij引起了葉綠體的變異（應(yīng)該是遺傳物質(zhì)的改變），葉子便呈現(xiàn)條紋或白色性狀。變異一經(jīng)發(fā)生，便以細(xì)胞質(zhì)遺傳的方式穩(wěn)定傳遞。19二、細(xì)胞質(zhì)遺傳

染色體以外的遺傳因子所決定的遺傳現(xiàn)象，也稱為染色體外遺傳或核外遺傳。

大多數(shù)核外基因通過(guò)母本細(xì)胞質(zhì)而傳遞，也稱為母性遺傳或細(xì)胞質(zhì)遺傳。核外基因有自己的連鎖群，構(gòu)成了核外基因組，由于細(xì)胞器的分離規(guī)律不同于染色體分離規(guī)律，所以稱為非孟德爾遺傳。20核外遺傳的特征有：※正反交結(jié)果不同。F1通常只表現(xiàn)母方的性狀，母本的表型決定了所有F1代的表型，和顯隱性及性染色體的組合無(wú)關(guān)；※遺傳方式是非孟德爾式的，雜種后代一般不出現(xiàn)孟德爾式分離比；※遺傳物質(zhì)位于細(xì)胞質(zhì)中，不受核移植的影響；※不能用常規(guī)方法進(jìn)行遺傳作圖。21三、葉綠體遺傳的分子基礎(chǔ)?葉綠體DNA（chloroplastDNA，cpDNA）是雙鏈環(huán)狀DNA分子；?每一葉綠體內(nèi)的ctDNA分子有一至幾十個(gè)不等，隨著物種的不同而不同；?cpDNA能夠自我復(fù)制；?葉綠體本身具有遺傳的特性；?葉綠體是半自主性細(xì)胞器。22四、真菌類線粒體的遺傳1、酵母的小菌落突變無(wú)性繁殖一個(gè)酵母菌大菌落小菌落

小菌落（0.1

1%）大菌落再培養(yǎng)

當(dāng)培養(yǎng)基中有溴化乙錠（EB）存在時(shí)，幾乎100%的細(xì)胞都成為小菌落。23如果小菌落突變只是因核基因突變所致，該雜交結(jié)果會(huì)怎樣？24Aa小菌落突變只是因核基因突變所致aAAa252、線粒體遺傳的分子基礎(chǔ)?線粒體DNA（mitochondrionDNA，mtDNA）是裸露的雙鏈分子，主要呈環(huán)狀，也有線狀的；?每一線粒體中有50-150個(gè)mtDNA分子；?mtDNA能自我復(fù)制；?線粒體本身具有遺傳的特性；?線粒體是半自主性細(xì)胞器。26雜交水稻之父——袁隆平271960年，開始進(jìn)行水稻雜交試驗(yàn)。1961年，得到1株“天然雜交水稻”。直到1965年，得到6株“天然雄性不育株”。

到1970年，用1000多個(gè)品種，做了3000多個(gè)雜交組合，仍然沒有培育出不育株率和不育度都達(dá)到100%的不育系。1970年11月，在海南得到1株野生稻天然雄花敗育株，即“野敗”。

進(jìn)行“三系雜交”的研究，1973年成功。

目前的雜交稻畝產(chǎn)達(dá)900多公斤。28

以袁隆平為首的中國(guó)雜交水稻專家多次赴越南、緬甸、印度、美國(guó)、菲律賓、孟加拉、斯里蘭卡、巴基斯坦、巴西、文萊等國(guó)，指導(dǎo)和幫助發(fā)展雜交水稻。

袁隆平先后獲得我國(guó)特等發(fā)明獎(jiǎng)和最高科技獎(jiǎng)，以及多個(gè)國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)，如聯(lián)合國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織“杰出發(fā)明家”金質(zhì)獎(jiǎng)、美國(guó)費(fèi)因斯特基金會(huì)“拯救世界饑餓獎(jiǎng)”、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織“糧食安全保障獎(jiǎng)”、日本“日經(jīng)亞洲大獎(jiǎng)”、以色列的“沃爾夫獎(jiǎng)”等，并被國(guó)際水稻研究所譽(yù)為“雜交水稻之父”。

。29六、禾谷類作物的雄性不育

根據(jù)雄性不育遺傳的機(jī)制，可分為核不育類型和質(zhì)—核不育類型。2、質(zhì)—核不育型

由細(xì)胞質(zhì)和核基因相互作用所控制的不育類型。1、雄性不育性（malesterility）

植物花粉敗育的現(xiàn)象。30

可育的細(xì)胞質(zhì)基因N（normal）

不育的細(xì)胞質(zhì)基因S（sterility）

對(duì)應(yīng)的核基因Rf

和rf（resterefertile）（S）Rf/Rf

（S）Rf/rf

雄性正常（N）Rf/Rf

（N）Rf/rf

（N）rf/rf

雄性正常（S）rf/rf

雄性不育313、雄性不育系的應(yīng)用①三系的獲得♀(S)rfrf雄性不育♀(S)rfrf雄性不育連續(xù)回交4-6次?雄性不育系(S)rfrf(S)rfrf雄性不育(N)rfrf

回交

?雄性不育恢復(fù)系

(N)RfRf或(S)RfRf高產(chǎn)正常自交系

(N)rfrf?雄性不育保持系3233繁殖不育系和保持系繁殖恢復(fù)系和制備雜交種34

目前，我國(guó)油菜種植面積約1億畝，雜交油菜種植面積約占油菜總面積的60％以上，雜交油菜的研究和應(yīng)用均處于國(guó)際先進(jìn)地位。

中國(guó)工程院院士，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，作物遺傳育種專家，共選育出了11個(gè)優(yōu)質(zhì)雜交品種。傅廷棟雜交油菜之父35大蒜根尖多倍體細(xì)胞的誘導(dǎo)363738遺傳信息主要位于核內(nèi)染色體上基因（結(jié)構(gòu)基因）產(chǎn)物生化生理過(guò)程性狀基因表達(dá)調(diào)控=順?lè)醋右欢翁囟ǖ暮怂嵝蛄行誀詈突虿皇且灰粚?duì)應(yīng)的一因多效多因一效基因表達(dá)的變異縱向傳遞橫向傳遞核外遺傳變異基因定位39

一個(gè)順?lè)醋邮且粋€(gè)功能水平上的基因，就其功能而言是一個(gè)獨(dú)立的單位。但在這一特定的DNA片段內(nèi)含有許多突變子和重組子。

一個(gè)不同突變之間沒有互補(bǔ)的功能區(qū)稱為順?lè)醋樱╟istron）。

順?lè)醋?、基因是功能單位（功能是指基因產(chǎn)物的作用─表型效應(yīng)）。順?lè)醋訌?qiáng)調(diào)的是基因結(jié)構(gòu)的可分性。40

遺傳信息的縱向傳遞指遺傳信息（通過(guò)有性生殖）從親代到子代的遺傳。親代減數(shù)分裂多種雌、雄配子雌雄配子結(jié)合多樣的子代遺傳重組等位基因分離非等位基因自由組合連鎖基因發(fā)生交換41

遺傳信息的橫向傳遞指遺傳信息在不同細(xì)胞之間傳遞。傳遞方式細(xì)菌中：接合轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)性導(dǎo)真核細(xì)胞中：轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞雜交42變異發(fā)生在染色體水平發(fā)生在基因水平染色體畸變結(jié)構(gòu)變異數(shù)目變異缺失重復(fù)易位倒位整倍體非整倍體基