06细胞质遗传-遗传学.ppt

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1、遗 传 学Genetics,任课教师：瞿金旺E-mail:Cell phone:15327207428遗传学QQ群:260035287,2,第六章 细胞质遗传Chapter 6 Cytoplasmic Inheritance,第一节 细胞质遗传的特点第二节母性影响第三节 叶绿体遗传第四节 线粒体遗传第五节其它细胞质遗传因子,3,本章重点1、细胞质遗传与核遗传的差异。2、细胞质遗传的特点。3、质核基因间的关系。,4,第一节细胞质遗传的特点,5,DNA的分布,（所以说，染色体是DNA的主要载体）,例：紫茉莉叶色的遗传,6,一、细胞质遗传的概念,7,真核生物的细胞质中的遗传物质主要存在于线粒体，质体

2、，中心体等细胞器中。（细胞生存不可缺少）,8,在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细胞器之外，还有另一类称为附加体和共生体的细胞质颗粒中也存在遗传物质。（细胞的非固定成分）,果蝇的 粒子、细菌的F因子、草履虫的卡巴粒等,9,核遗传：由核基因所控制的遗传现象和遗传规律。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，也称为非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance)、核外遗传(extra-nuclear inheritance)、母体遗传(maternal inheritance)、非染色体遗传(non-chromo

3、somal inheritance)、染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance)。细胞质基因组(plasmon)：所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。,10,二、细胞质遗传的特点1特点正交和反交的遗传表现不同。核遗传：表现相同，其遗传物质由雌核和雄核共同提供的；质遗传：表现不同，某些性状只表现于母本时才能遗传给子代，故胞质遗传又称母性遗传。,11,P,正反交差异形成原因的示意图,12,在受精过程中，卵细胞不仅为子代提供其核基因，也为子代提供其全部或绝大部分细胞质基因；而精子则仅能为子代提供其核基因，不能或极少能为子代提供细胞质基因。,13,通过连续的回交能把

4、母本的核基因全部置换掉，但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。由附加体或共生体决定性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。遗传方式属于非孟德尔式；杂交后代一般不表现一定比例的分离。,14,2、原因真核生物有性过程：卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。一切受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息只能通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。,卵细胞,精细胞,15,第二节母性影响,16,一、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。

5、母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。二、特点下一代表现型受上一代母体基因的影响。三、母性影响的类别短暂的（只影响幼龄期）持久的（影响子代终生）,17,成虫复眼深褐色,成虫复眼红色,、欧洲面粉蛾(Ephestia)遗传,18,幼虫皮肤无色,幼虫皮肤有色,Aa,aa,Aa,Aa,aa,aa,aa,Aa,aa,Aa,Aa,aa,19,、椎实螺的外壳旋转方向的遗传椎实螺是一种、同体的软体动物，每一个体都能同时产生卵子和精子，但一般通过异体受精进行繁殖。,椎实螺既可进行异体杂交、又可单独进行个体的自体受精。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。,左旋,右旋,20,杂交试验：过程

6、：椎实螺进行正反交，F1旋转方向都与各自母本相似，即右旋或左旋，F2均为右旋，F3 才出现右旋和左旋的分离。,延迟遗传,21,所谓迟延遗传，例如在蚕卵的颜色、田螺壳的右旋、左旋等所见的现象。虽然这些性状本身是由细胞核基因决定的，表现出明显的孟德尔式遗传，但是作为卵细胞质的性质却是在母体内形成的，因此子代的表型常常和母亲的基因型相同。这样在F2中基因型虽以31比例分离，但表型并不分离，与母体的性状完全一样，延迟一代后，在F3中表型才以31的比例分离。,延迟遗传,前定作用由受精前母体卵细胞基因型决定子代性状表现的母性影响。,22,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

7、精前的母体基因型决定。右旋受精卵纺锤体向中线右侧分裂；左旋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外壳旋转方向。,右旋左旋,前定作用或延迟遗传由受精前母体卵细胞基因型决定子代性状表现的母性影响。,23,第三节 叶绿体遗传,24,叶绿体遗传1、紫茉莉花斑性状遗传 紫茉莉中花斑植株1909，柯伦斯(Correns,C.E.)，非孟德尔遗传发现者，紫茉莉花斑枝条。,25,紫 茉 莉,紫茉莉，别名胭脂花、夜晚花、地雷花、洗澡花。紫茉莉科，一年生草本。夏季开花，花萼漏斗状，有紫、红、白、黄等色，常傍晚开放，翌日早晨凋萎。原产南美洲，我国各地均有栽培，供观赏。花可入药，治下痢。,2

8、6,着生绿色、白色和花斑三种枝条，且白色和绿色组织间有明显的界限。,27,紫茉莉花斑性状的遗传,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。控制紫茉莉花斑性状的遗传物质是通过母本传递的。,28,紫茉莉杂交时母本细胞的细胞质不均等分配示意图,原因,29,花斑枝条：绿细胞中含有正常的绿色质体(叶绿体)；白细胞中只含无叶绿体的白色质体(白色体)；绿白组织交界区域：某些细胞内既有叶绿体、又有白色体。紫茉莉的花斑现象是叶绿体的前体（质体）变异而引起的。,正常质体和白色质体,随机分配,绿色白色花斑,原因,30,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,31,花粉中

9、精细胞内不含质体，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母本相似，分别发育成正常绿株、白化株、花斑株。花斑现象：天竺葵、月见草、卫矛、烟草等20多种植物中发现。,32,33,Evidence for another mode of inheritance:Leaf variegation andthe inheritance of achlorophyllous(white)plants,不含叶绿素的叶绿体,含叶绿素的叶绿体,34,2、玉米条纹叶的遗传胞质基因遗传的独立性是相对的，有些性状的变异是由质核基因共同作用下发生的。1943年，Rhoades报道玉米细胞核内

10、第7染色体上有一个控制白色条纹(iojap)的基因ij，纯合ijij株叶片表现为白色和绿色相间的条纹。,35,正交试验,3：1（纯合时ij核基因使胞质内质体突变）,31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，质体变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式而稳定传递。,36,反交试验,（绿色、条纹、白化三类植株无比例）在连续回交的情况下（轮回亲本为绿株），当ij基因被取代后，仍然未发现父本对这一性状产生影响。,37,3、衣藻的核外基因1954年Ruth Sager等研究了单细胞藻类衣藻的红霉素抗性（eryr）。单细胞绿色藻类，属真核生物，含有一个大的叶绿体和

11、数目众多的线粒体。两种交配类型：正接合型（mt+）和负接合型（mt-）。,38,解释：抗生素抗性因子只能由mt+亲本传递，且在减数分裂中不发生分离。抗性基因来自叶绿体，mt-的叶绿体在接合中总是被丢失。,39,第四节 线粒体遗传,40,线粒体遗传、红色面包霉缓慢生长突变型的遗传两种接合型均可产生原子囊果(卵细胞)和分生孢子（精细胞）。,41,1、红色面霉缓慢生长突变型,生化分析：突变型不含细胞色素氧化酶，这种酶是由线粒体控制合成的，观察到缓慢生长突变型线粒体结构不正常认为有关基因存在于线粒体之中，由母本传递。,42,2、啤酒酵母的小菌落突变1940年，Boris Ephrussi首次描述小菌落

12、突变现象。分离鉴定三类小菌落：分离型（核基因突变）中性小菌落（单亲遗传）抑制性小菌落,43,正常菌落杂交的后代孢子中，一些长成大菌落，另一些为小菌落，不成比例。,44,两种交配型对二倍体的细胞质的贡献相等。,45,小菌落酵母细胞内缺少细胞色素a和b、细胞色素氧化酶不能进行有氧呼吸不能有效利用有机物产生小菌落这种小菌落的变异与线粒体的基因组变异有关,46,第五节 其它细胞质遗传因子,47,一、共生体的遗传、共生体（symbionts）不是细胞生存所需要的必要组成部分，仅以某种共生的形式存在于细胞之中的细胞质颗粒。能够自我复制，或者在核基因组的作用下进行复制；对寄主表现产生影响，类似细胞质遗传的效

13、应。,48,、草履虫放毒性的遗传1、结构草履虫(Paramecium aurelia)是一种常见的原生动物，种类很多。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。2、繁殖无性生殖一个个体经有丝分裂成两个个体。,49,有性生殖 AA和aa二倍体接合；大核开始解体，小核经减数分裂为8个小核；每一个体中有7个小核解体，留下小核，再经一次有丝分裂。两个体互换1个小核，并与未交换小核合并；小核合并为二倍体，基因型为Aa；,大核已完全解体，小核又经两次有丝分裂两个个体分开接合完成；每一个体中的两个小核发育成两大核；小核再经一次有丝分裂，两个亲本各自进行分裂。,草履虫的接

14、合生殖过程,50,自体受精(autogamy)产生基因分离和纯合,a、b.两个小核分别进行减数分裂，形成8个小核，其中7个解体，仅留1个小核；c.小核经一次有丝分裂而成为2个小核；d.两个小核融合成为一个二倍体小核；e.小核经2次有丝分裂形成4个二倍体小核；f.2个小核发育成2个大核；g.1个细胞分裂成2个，各含2个二倍体体小核。,草履虫自体受精生殖,51,、草履虫放毒性的遗传特点放毒型：带有K基因，又有卡巴(Kappa)粒，才能稳定分泌出一种毒素(草履虫素)。敏感性：有K或k基因，而无卡巴粒，则不产生草履虫素。Kappa粒位于细胞质内(呈游离状态)，K位于核内。草履虫素能杀死其它无毒的敏感型

15、。,52,放毒型的遗传基础细胞质中的卡巴粒和核内K基因，同时存在时才能保证放毒型的稳定。K 基因本身不产生卡巴粒，也不合成草履虫毒素，仅能保证卡巴粒在细胞质内持续存在。杂交试验放毒型(KK卡巴粒)与敏感型(kk，无卡巴粒)的杂交。,53,杂交时间短：仅交换两个小核中的一个，未交换细胞质内的卡巴粒，F1其表型不变。自体受精后基因分离纯合，仅胞质中有卡巴粒和基因型为KK的草履虫为放毒型，其余均为敏感型。,54,杂交时间长：同时交换小核与胞质中的卡巴粒，F1均表现为放毒型。F1自体受精后基因纯合；无性繁殖，kk基因型中的卡巴粒渐渐丢失而成为敏感型。,55,以上实验可知：只有KK或Kk+卡巴粒的个体能

16、保持放毒性。核内K基因细胞质内卡巴粒的增殖产生草履虫素。kk+卡巴粒个体虽有卡巴粒，但无K基因而不能保持其放毒性，多次无性繁殖后使卡巴粒逐渐减少为敏感型。KK或kk基因型个体无卡巴粒时均为敏感型。卡巴粒不受K或k基因的控制。卡巴粒虽然依附于K基因，但仍有一定的独立性，可以自行复制。核基因可以引起质基因的突变，质基因的存在决定于核基因，但质基因具有一定的独立性，能够决定遗传性状的表现。,56,二、质粒的遗传1、质粒(plasmid)一种附加体，几乎存在于每一种细菌细胞中，是一种自主的遗传成分，能够独立地进行自我复制。质粒嵌合到染色体上称附加体。大部分质粒独立于染色体，决定细菌的某些性状，其遗传具

17、有类似细胞质遗传的特征。,57,2、E.coli的F因子的遗传E.coli一般进行无性繁殖，有时也能进行个体间接合生殖。除F-(无F因子)细胞不能彼此接合外，其它细胞的接合都可能发生。如：F+F+、F+F-；HfrF+、HfrF-；F因子：性因子或致育因子。,58,三、核外遗传和细胞核遗传的异同、共同点虽然细胞质DNA在分子大小和组成上与核DNA有某些区别，但作为一种遗传物质，在结构和功能上仍与核DNA有许多相同点。均按半保留方式复制；表达方式一样，核糖体DNAmRNA蛋白质均能发生突变，且能稳定遗传，其诱变因素亦相同。,59,、不同点,60,1.核外遗传的特点正、反遗传表现不同：性状通过母本

18、才能传递给后代。连续回交，可置换母本全部核基因，但母本胞质基因及其控制的性状不消失。基因定位困难，有时表现出类于病毒的传导或感染。细胞质中由附加体或共生体决定的性状，其表现类似于病毒的传导或感染，即能传递给其它细胞。,本章小结,61,2、母性影响母性影响所表现的遗传现象与胞质遗传相似，但其本质不同，因为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。3、核外遗传的表现叶绿体遗传；线粒体遗传；质粒遗传；共生体遗传。,62,4、核外遗传与核遗传的异同。*共同点(3个)*不同点(8个)5、胞质基因与核基因的关系核基因可引起质基因突变，质基因的存在决定于核基因，但质基因具有一定的独立性

19、，能够决定遗传性状的表现。,63,课堂思考题（一）,将野生鳑鲏鱼受精卵中细胞核除去，然后注入金鱼受精卵的细胞核，由这样的受精卵发育成的鱼具备金鱼和鳑鲏鱼两个亲本的性状。该实验说明生物的遗传是。,下列说法正确的是（）A.受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方B.受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方C.受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方D.受精卵细胞质中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方,细胞核和细胞质共同作用的结果,A C,64,课堂思考（二）,下图是某种遗传病的系谱图，分析回答：,此遗传病的致病基因最可能存在于人体细胞的中，它是遗传属于遗传。,线粒体,细胞质,65,课后习题玉米中，a、b、f三个基因都位于第一染色体上，三点测验，得到以下结果：请解答：（1）确定三个基因的排列顺序；（2）计算遗传距离和符合系数；（3）画出这三个基因的连锁图。,课后习题母体遗传：母性影响：论述核外遗传和细胞核遗传的异同点。,66,本章结束，谢谢大家！,