遺傳學(xué)課程論文-細(xì)胞質(zhì)遺傳并非完全是母系遺傳

生命科學(xué)學(xué)院2010級本科遺傳學(xué)課程論文細(xì)胞質(zhì)遺傳并非完全是母系遺傳姓名：孫穎雯班級：2010級生物科學(xué)（師范）2班學(xué)號：222010317011053指導(dǎo)教師:帥小蓉【摘要】細(xì)胞質(zhì)遺傳一般表現(xiàn)為具母系遺傳的特征，但隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，DNA分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)在動物及植物中均存在有低頻的線粒體DNA單親父系遺傳以及雙親遺傳的現(xiàn)象。對質(zhì)體DNA遺傳的研究表明：被子植物的質(zhì)體DNA大多表現(xiàn)為母系遺傳，而裸子植物的質(zhì)體DNA則主要表現(xiàn)為父系遺傳的方式，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)存在其它的遺傳規(guī)律[1]。由此證實(shí)了細(xì)胞質(zhì)基因的遺傳并非全部都是母系遺傳。【關(guān)鍵詞】細(xì)胞質(zhì)遺傳母系遺傳線粒體DNA遺傳質(zhì)粒DNA遺傳【引言】母系遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳的普遍形式，高等生物的細(xì)胞質(zhì)遺傳包括母系遺傳、父系遺傳和雙親遺傳。母系遺傳是指：正交和反交的遺傳表現(xiàn)不同，通常子代只表現(xiàn)母本性狀，這種表型和母本表型一致而與父本表型無關(guān)的細(xì)胞質(zhì)遺傳又稱母系遺傳。異配生殖的生物，其合子中細(xì)胞質(zhì)主要來自雌配子,同時(shí)父本所形成的配子中，細(xì)胞質(zhì)基因或丟失、或以某種方式被破壞、或失去活性，即只有母本的細(xì)胞質(zhì)基因得到表達(dá)，父本的細(xì)胞質(zhì)基因沒有表達(dá)，因此，后代通常只表現(xiàn)母本的性狀，這種細(xì)胞質(zhì)遺傳才是母系遺傳[2]。但是，如果過分強(qiáng)調(diào)雌配子中的細(xì)胞質(zhì)多,而雄配子中細(xì)胞質(zhì)少是母系遺傳的主要原因，則以后就難以理解父系遺傳和雙親遺傳。通常所說的細(xì)胞質(zhì)遺傳特點(diǎn)其實(shí)是指母系遺傳的特點(diǎn)，如子代通常只表現(xiàn)母本性狀，母系遺傳和細(xì)胞質(zhì)遺傳是包容關(guān)系的概念。因此，母系遺傳一定是細(xì)胞質(zhì)遺傳，而細(xì)胞質(zhì)遺傳卻不一定是母系遺傳[3]。例如花斑紫茉莉白色枝葉、綠色枝葉、花斑枝葉的遺傳和鏈孢霉的慢性生長性狀遺傳，屬于母系遺傳；而酵母菌小菌落遺傳屬于細(xì)胞質(zhì)遺傳但不屬于母系遺傳?！菊摹考?xì)胞質(zhì)遺傳中，正、反交結(jié)果是不同的，因此，我們常常根據(jù)正、反交結(jié)果和后代的性狀分離比來判斷一種遺傳是否是細(xì)胞質(zhì)遺傳。細(xì)胞質(zhì)遺傳的另一個(gè)主要特點(diǎn)是：兩個(gè)親本雜交，后代的性狀不會像細(xì)胞核遺傳那樣出現(xiàn)一定的分離比。之所以會出現(xiàn)這一現(xiàn)象，是因?yàn)樯臣?xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)。細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)不能像核內(nèi)的遺傳物質(zhì)那樣進(jìn)行有規(guī)律的分離，而是隨機(jī)的、不均等的分配到子細(xì)胞中去。例如，如果讓紫茉莉花斑枝條上的雌蕊接收綠色枝條上的花粉，由于花斑枝條細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)不均等的分配，F(xiàn)1呈現(xiàn)出來的3種表現(xiàn)型不會出現(xiàn)一定的分離比[4]。細(xì)胞質(zhì)遺傳主要有以下兩種形式：線粒體DNA遺傳線粒體是細(xì)胞內(nèi)十分重要的細(xì)胞器。在生物能量轉(zhuǎn)化中起重要作用，而且線粒體DNA也編碼一些重要的生物學(xué)性狀，諸如植物細(xì)胞質(zhì)雄性不育性。據(jù)研究表明，在所有高等真核生物中，線粒體DNA一般表現(xiàn)為母系遺傳的特征，包括人類、其它哺乳類動物、兩棲動物、魚類及高等植物等[5]。隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)在細(xì)胞質(zhì)遺傳研究中的應(yīng)用，生物報(bào)道在老鼠中線粒體DNA經(jīng)雄配子傳遞，表現(xiàn)為低頻的父系遺傳。博因頓發(fā)現(xiàn)在衣藻中線粒體DNA表現(xiàn)為父系遺傳。在被子植物中，利用線粒體DNA的限制性片段分析方法，Brennicke和施韋姆勒發(fā)現(xiàn)月見草屬的一個(gè)雜種[6]。Kiang觀察到在牛尾草黑麥草的屬問雜種中均表現(xiàn)為線粒體DNA的父系遺傳。埃里克森和肯布爾在雙子葉的甘藍(lán)型油菜中同樣發(fā)現(xiàn)了高等植物中存在的線粒體DNA父系遺傳現(xiàn)象，在子代中有10%的植株的線粒體DNA來自于父本。另外在小麥屬和小黑麥的屬間雜種及香蕉中也得到了證實(shí)。而在裸于植物中，僅發(fā)現(xiàn)在北美紅杉和北美翠柏以及松屬的一個(gè)雜種發(fā)現(xiàn)線粒體DNA是父系遺傳的[7]。質(zhì)粒DNA遺傳除細(xì)菌、藍(lán)藻等原核生物和某些真棱生物的菌類外，一切植物細(xì)胞質(zhì)中都含有質(zhì)體，而葉綠體是質(zhì)體最主要的組成部分。葉綠體是高等植物進(jìn)行光合作用的場所，植物對某些除草劑具有抗性及葉片黃化等性狀表現(xiàn)均與葉綠體DNA有關(guān)母系遺傳是大多數(shù)被子植物質(zhì)體DNA遺傳的顯著特征。在被子植物中，對近60個(gè)物種的質(zhì)體DNA的遺傳研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)表現(xiàn)為母系遺傳特征，而其中20%的物種中存在雙親遺傳的現(xiàn)象。哈格曼將被子植物的花粉傳遞分為3類：第1類為月見草屬型，表現(xiàn)為明顯的母系傳遞特性；第2類為天竺葵屬型，表現(xiàn)為雙親傳遞特性；第3類為苜蓿屬型，表現(xiàn)為明顯的父系傳遞特性。被子植物質(zhì)體DNA父系遺傳的最典型的例證是1989年舒曼和漢考克報(bào)道了第1例用RFLP分析發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿的質(zhì)體DNA表現(xiàn)為父系遺傳的特征，而胡蘿卜屬則是在被子植物中發(fā)現(xiàn)質(zhì)體DNA由雄配子傳遞的第2個(gè)屬。后來又在苜蓿、矮牽牛、牛尾草與黑麥草的屬間雜種和獼猴桃屬中報(bào)道了被子植物中存在的質(zhì)體DNA父系遺傳現(xiàn)象[8]。關(guān)于裸子植物的質(zhì)體DNA遺傳規(guī)律的研究，這方面已積累了大量的文獻(xiàn)資料。與被子植物相比，大多數(shù)裸子植物的質(zhì)體DNA則表現(xiàn)為父系遺傳的特征[9]。Ohba等(1971)第一次利用黃苗的質(zhì)體突變型報(bào)道了裸子植物質(zhì)體DNA的父系遺傳，研究表明在杉科的日本柳杉中有95%以上表現(xiàn)為質(zhì)體DNA父系傳遞規(guī)律。同樣，利席RFLP標(biāo)記分析，發(fā)現(xiàn)裸子植物松科的花旗松的質(zhì)體DNA為父系傳遞規(guī)律。進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)在松屬、落葉松屬、云杉屬的質(zhì)體DNA傳遞表現(xiàn)為父系遺傳。接著在裸子植物松柏類的又一科杉科中發(fā)現(xiàn)北美紅杉和柏科的北美翠柏的質(zhì)體DNA也表現(xiàn)為父系傳遞規(guī)律。裸子植物中也存在極小頻率的質(zhì)體DNA雙親傳遞現(xiàn)象，Ohba等觀察到日本柳杉中質(zhì)體DNA表現(xiàn)為雙親遺傳。而Szmidt等則發(fā)現(xiàn)在落葉松屬中質(zhì)體DNA表現(xiàn)為父系遺傳與低頻率的雙親遺傳及母系遺傳并存的現(xiàn)象[10]。細(xì)胞質(zhì)遺傳表現(xiàn)為多種形式的復(fù)雜性，沒有一種簡單的機(jī)制能去解釋這種現(xiàn)象。母系遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特征，而不能代表細(xì)胞質(zhì)遺傳的全部內(nèi)容。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，這為人們對細(xì)胞質(zhì)遺傳規(guī)律的研究和認(rèn)識提供了強(qiáng)有力的手段，科學(xué)家們已揭示出了生物細(xì)胞質(zhì)DNA遺傳的新規(guī)律和新現(xiàn)象，在細(xì)胞質(zhì)遺傳方面表現(xiàn)為單親的母系遺傳、父系遺傳及雙親遺傳多種形式，大大豐富和逐步完善了細(xì)胞質(zhì)遺傳研究的內(nèi)容。參考文獻(xiàn)：[1]田志宏細(xì)胞質(zhì)遺傳并非都是母系遺傳生物學(xué)通報(bào)1999年第34卷第1期[2]邢德智細(xì)胞質(zhì)遺傳中幾個(gè)疑難問題辨析生物學(xué)通報(bào)2010年第45卷第9期[3]田志宏細(xì)胞質(zhì)遺傳并非都是母系遺傳生物學(xué)通報(bào)1999年第34卷第1期[4]后治中淺析細(xì)胞質(zhì)遺傳和母性效應(yīng)讀寫算(教育教學(xué)研究）2011年第16期[5]Burky.C.W.Jr.Uniparentalinheritanceofmitochondriaandchloroplastgenes:mechanismsandevolution.Proc．Nat1．Acad．So1．USAl995，92：11331—11338[6]胡適宜.被子植物字體的細(xì)胞學(xué)機(jī)理[J].植物學(xué)報(bào)，1997,39（4）：363—371[7]ReboudX.Zey.C.OrganelleInheritanceinplants．Heredity1994t7Z：1