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1 第十章细胞质遗传

2 一. 细胞质遗传 1. 细胞质遗传的概念 : 由胞质遗传物质引起的遗传现象 ( 又称非染色体遗传 非孟德尔遗传 染色体外遗传 核外遗传 母性遗传 ) 细胞质基因组 : 所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称

3 2. 紫茉莉的非孟德尔遗传现象 1909 年, 法国植物学家 C. Correns 报道了紫茉莉中不符合孟德尔定律的中不符合孟德尔定律的遗传现象

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5 接受花粉的枝条 紫茉莉花斑性状的遗传 提供花粉的枝条 杂种表现 白 色 白色绿色白色 花 白 斑 绿色绿色绿色 花 白 色 斑 花斑绿色白 绿 花斑 花 色 斑

6 母系遗传 (matrilinear inheritance): 只受母本遗传物质控制, 子代只表现母本性状的遗传现象叫母系遗传, 又叫偏母遗传 细胞学证据 : 白色 白色质体绿色 叶绿体花斑 白色质体和叶绿体 精卵受精时, 由于精子仅有细胞核进入卵子, 细 胞质不参与受精, 所以枝条的颜色完全由卵细胞 ( 母本 ) 的细胞质决定

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8 3 细胞质遗传的特点 1) 细胞质遗传是非孟德尔式的, 不符合分 离规律和自由组合规律 2) F1 通常只表现母本的性状, 正交和反交的遗传表现不同 3) 杂交后代一般不出现一定比例的分离

9 二. 母性影响 (maternal inheritance) : 1 母性影响的概念 : 母性影响 : 由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的一种遗传现象 母性影响不属于胞质遗传的范畴 2 母性母性影响的类别 (1) 短暂的母性影响 ( 只影响幼龄期 ) (2) 持久的母性影响 ( 影响子代终生 ) 3 母性影响的特点 : 下一代表现型受上一代母体基因的影响

10 麦粉蛾 短暂母性影响 野生型 : 幼虫皮肤有色成虫复眼深褐色 突变型 : 幼虫皮肤无色, 成虫复眼是红色 AA x aa Aa x aa 1/2 Aa 1/2 aa 幼虫有色 成虫复眼褐色 幼虫无色 成虫复眼红色

11 短暂母性影响 AA x aa Aa x aa 1/2 Aa 1/2 aa 幼虫有色 成虫复眼褐色 幼虫有色 成虫复眼红色

12 持久母性影响 螺类卵裂方式 1 2 为第一次卵裂, 3 4 为第二次卵裂 ; 椎实螺外壳旋向的遗传 1 3 是左旋, 2 4 是右旋

13 三 核外遗传的分子基础 遗传物质 染色体基因组 ( 核 DNA) 线粒体基因组 (mtdna) 细叶绿体基因组 (ctdna/cpdna) 细胞器动粒基因组 (kinto DNA) 胞基因组中心粒基因组 (centro DNA) 质膜体系基因组 (membrane DNA) 基因非细胞器细胞共生体基因组组基因组细菌质粒基因组

14 ( 一 ) 叶绿体遗传的分子基础 1. 叶绿体 DNA 的分子特点 : 1.. ctdna 是裸露的闭合双链环状结构 ; 2. 多拷贝 : 高等植物每个叶绿体中有 高等植物每个叶绿体中有 个 ctdna,, 整个细胞约有几千个 ctdna 分子 ; 藻 类中, 叶绿体中有几十至上百个 ctdna 分子, 整个细胞中约有上千个 ctdna 分子 3. 含有两个反向重复序列 4. 叶绿体 DNA 的相对自主性

15

16 叶绿体遗传的相对自主性 ctdna 仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部 分物质, 如 rrna trna 核糖体蛋白质 光 合作用膜蛋白以及 RuBp 羧化酶的大亚基等 对叶绿体十分重要的叶绿素合成酶系 电子 传递系统以及光合作用中 CO2 固定途径有关 的许多酶类, 都是由核基因编码的

17 ( 二 ) 线粒体遗传 1. 线粒体遗传的表现 红色面包霉缓慢生长突变型的细胞质遗传 对生长缓慢的突变型进行生化分析, 发现它在幼嫩培养阶段不含细胞色素氧化酶, 而这种氧化酶是生物体的正常氧化作用所必需的 由于细胞色素氧化酶的产生是与线粒体直接联系的, 并且观察到缓慢生长突变型的线粒体结构不正常, 所以可以推测有关的基因存在于线粒体中

18 线粒体 (Mitochondria)

19 2 线粒体 DNA: 线粒体 DNA(mtDNA) 的特点 ( 与核 DNA 比较 ): (1). mtdna 重复序列较少 ; (2). mtdna 的浮力密度较低 ; (3). mtdna 的 G C 含量比 A T 少, 如酵母 mtdna 的 GC 含量为 21%; (4). mtdna 两条单链的密度不同, 分别为重链 (H) 和轻链 (L); (5). mtdna 非常小, 仅为核 DNA 十万分之一 (6) mtdna 密码子与核基因密码子的差异 :AUA 编码 Met, 而不是 Ile;UGA 编码 Trp,, 而不是终止密码子 ; (7). mtdna 在同一个细胞中有很多个拷贝, 往往具有异质性

20 线粒体基因组的大小 物种类型 基因组大小 (kb) 昆虫 14.5~17.9 真菌 18.9~95 高等植物 120~2700 人 鼠 牛

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22 四 植物雄性不育性遗传 1. 植物雄性不育性概念 (1) 不育 (sterility): 一个个体不能产生有功能的配子 (gamete) 或不能产生在一定条件下能够存活的合子 (zygote) 的现象 (2) 雄性不育性 (male sterility): 当不育性是由于植株不能产生正常的花药 花粉或雄配子时, 就称之雄性不育性

23 2. 植物雄性不育的分类 (1) 核不育型 (genic male sterility): 由核内染色体上的基因所决定的雄性不育类型 ( 2 ) 质 - 核不育型 ( cytoplasmic-gene male sterility): 由细胞质基因和核基因互作控制的雄性不育类型

24 3. 植物雄性不育性的遗传 : 玉米质核互作型不育 S(rr) 后代中出现全部稳定不育, 因此称为不育系 S(rr) N(rr) S(rr) F 1 不育, 说明 N(rr) 能保持不育性在不育系 S(rr) 世代中稳定传递, 因此称为保持系保持系 S(rr) N(RR) S(Rr), 或 S(rr) S(RR) S(Rr), F 1 全部正常能育, 说明 N(RR) 或 S(RR) 能恢复不育系 S(rr) 的育性, 因此称为恢复系恢复系

25 4 雄性不育性的利用 二区三系制种法 : 利用两个隔离区同时繁殖三个品系并制作杂交种的方法

26 4 雄性不育性的利用 (S)rfrf (N)rfrf (S)rfrf (N)RfRf 不育系 保持系 不育系 恢复系 图 20- 玉米的三系两区育种 二区三系制种法 : 利用两个隔离区同时繁殖三个品系并制作杂交种的方法

27 水稻专家 袁隆平

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PowerPoint Presentation 第六章 细胞质遗传 第一节第二节第三节第四节第五节第六节 细胞质遗传的概念和特点母性影响叶绿体遗传线粒体遗传共生体和质粒决定的染色体外遗传植物雄性不育的遗传 第一节细胞质遗传的概念和特点 一 细胞质遗传的概念 : 细胞质遗传 : 由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传, 又称非染色体遗传 非孟德尔遗传 染色体外遗传 核外遗传 母体遗传等 细胞核遗传 : 由核基因 ( 染色体基因

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