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1、第十章 细胞质遗传,遗传：遗传学：变异（遗传的变异不遗传 变异）：遗传 DNA mRNA 蛋白质,独立分配（独立基因）交换（连锁基因）遗 突变 核基因组 传 结构变异的 染色体变化 变 数目变异异 基因转移 遗传工程 胞质基因变异 质基因组 母性遗传 不遗传的变异 环境作用,第一节 胞质遗传概念及特点,一、概念1、核基因组：细胞核内的全部遗传组成。2、质基因组：细胞核以外的存在于胞质中的遗传物质，统称胞质基因组。3、核遗传：由核基因组控制的遗传系统。4、质遗传：由胞质基因的控制的遗传系统。,二、特点,1、遗传性状仅通过母本传递，不通过父本传递，故胞质遗传又称母性遗传。2、正反交表现不同 甲乙花

2、斑乙甲无花斑3、连续回交把母本细胞核置核掉，该性状仍不消失。4、往往不遵循孟德尔规律,三、细胞质遗传细胞学机制：,受精过程中，母本细胞质参与了受精，被包裹进了受精卵之中，但精子的细胞质却极少。,第二节 胞质遗传实例,1.1909年，柯伦斯（Correns）在四季茉莉的杂交试验结果是质遗传的典型例子。紫茉莉枝条有三种颜色：绿色、白色、花斑 白白色 绿 F1 白色 斑 白绿色 绿 F1 绿色 后代与母本 斑 相同 白花斑 绿 F1 白、绿、花斑 斑,表型实质：,实质：绿色是细胞内有叶绿体所致；白色枝条细胞中无叶绿体；花斑是有的细胞有叶绿体，有的没有；形成一定界限，故为花斑。研究指出：叶绿体的形成是

3、由白色体发育来的。光 白色体 叶绿体（有色体，正常）暗,遗传实质：,二者的转化与核基因无关。质基因突变，使白色体不能形成叶绿体。该基因就位于叶绿体内。花斑做母本时，若雌配子中有正常叶绿体，则形成绿色枝条；无正常叶绿体，则形成白色枝条；有两种质体，则为花斑枝条。,现代分子遗传学研究：,叶绿体有中DNA 叫ctDNA(chlomplast DNA)线粒体也有DNA叫mtDNA(mitochmondrial DNA)人们发现叶绿体中有24A的纤维区，与细菌拟核相似，这种纤维可被DNA酶所消化，不被其它酶消化。1962年 Riss（瑞斯）观察了线粒体DNA，并拍了图像,长5，叶绿体中发现有70s核糖体

4、。低等生物 30s50s70s核糖体高等生物 40s60s80s核糖体,叶绿体和线粒体DNA,解释与推测：,1.因此认为该核糖体的基因偏码是质体基因。2.推测，叶绿体以及线粒体最初可能是一个独立的单细胞生物，被大细胞吞噬后，没有被消化掉而成为共生，演化成为现在这种具半独立性细胞器，叶绿体大小很像一个原核生物，DNA裸露，且自身有分裂现象。,叶绿体,蓝藻,2.植物雄性不育基因,质不育类型的植物雄性不育基因位于线粒体内，不产生花粉，与核无关。,3椎实螺遗传,椎实螺遗传机制：,右旋/左旋S+/SS+/S+、S+/S右旋S/S左旋S+、S 产生纺锤丝蛋白，决定下一代的旋向。,S+S+SS 右旋左旋 S

5、+S 右旋S+S+S+S SS 右旋 1 2 1S+S+S+S S+S+SS SS 右旋:左旋 4 2 4 2 4 3 1,SS S+S+左旋右旋F1 S+S 左旋S+S+S+S SS 右旋 1 2 1S+S+S+S S+S+SS SS 右旋:左旋 4 2 4 2 4 3 1,概念：,由于母本基因的影响，使子代表现母本的性状的现象称母性影响（maternal effect)。又叫前定作用（proletermination),其它的质遗传例子：,原核细胞的附加体：共生体：质粒、F因子动物细胞中的共生体：草履虫的卡吧粒 果蝇的因子,第三节 质基因和核基因的关系:,1.核基因在遗传中起主导作用；2.

6、质基因在某些性状上起主导作用，但也受核基因调节；3.细胞质基因更常见的是对核遗传起弥补或后备作用，质基因只具半独立性遗传系统。,核质DNA比较,细胞质基因作用的性状，对人类最有贡献的是植物雄性不育基因，下面专门介绍植物雄性不育,第三节 植物雄性不育及遗传,雄性不育（male sterility）：指植物雌蕊发育正常，而雄蕊发育不正常，不能产生正常花粉粒的现象。作物雄性不育：花序正常，但花粉囊空瘪，无花粉粒，或空瘪，无淀粉。花粉粒用KI染色：黑色功能，无色无功能。,不育与可育的穗颜色,不育与可育的穗颜色,不育小花,田间的不育穗,繁殖田,一、雄性不育类型及遗传机制,雄性不育/雄性可育 一对单位性状

7、但遗传原因：有核遗传，也有质遗传，比较复杂，目前发现有100多个基因与花粉形成有关。,类型：,19431947年，美国学者西尔斯（sears），总结所有植物雄性不能现象，把雄性不育归为三类：核不育型、质不育型和质核互作不育型。,1、核不育型：,即由核基因控制的雄性不育。（1）隐性核不育：ms ms 雄性不育 MsMs Msms 雄性不育ms ms（雄性不育）MsMs F1 Msms 杂合可育 msms（不育）Msms 1/2 Ms ms 可育 1/2 ms ms 不育洋葱、番茄常有该类型,（2）显性核不育：,Tal Tal 不育 tal tal可育Tal Tal（不育）tal tal（可育）T

8、al tal（不育）tal tal 1/2 Tal tal 不育 1/2 tal tal 可育核不育类型遵循孟德尔规律,2、胞质不育型：,即，由细胞质基因控制的雄性不育类型。基因在质中，与核基因无关。N可育 S不育S（）N（）不育 可育 S（）不育质不育类型是单纯母性遗传。洋葱中已用于制种。,3、质核互作型雄性不育,细胞质、细胞核共同作用的不育类型。质 S不育 N可育核 R可育 r 不育不育特点：不论质或核，只要有可育基因，雄性可育；质、核皆为不育基因时雄性不育。因此 S（rr）不育 S（R-）N（rr）可育 N（R-）,组合：,那么：（1）S(rr)N(rr)S(rr)不育 可育 不育（2）

9、S(rr)N（RR）S（Rr）不育 可育 可育（3）S(rr)S（RR）S（Rr）不育 可育 可育,三系的概念：,我们称：S(rr)叫雄性不育系：雄性不育的基因型（或个体）N(rr)叫雄性不育保持系，简称保持系。能保持不育系的不育性的基因型。N（RR），叫雄性不育恢复系，简称恢复系，能恢复雄性不育系育性的基因型。,讨论：,从质核互作不育系概念出发：隐性核不育：没有真正的保持系。显性核不育、质不育型：没有真正的恢复系。这两种不育类型，生产上利用价值不大。,质核互作型不育系：,有价值的是质核互作型的不育系。不育系 保持系 不育系 保持系 不育系 恢复系 不育系 保持系 F1育性恢复 不育系 恢复系

10、 不育系 F1育性恢复这叫三系配套。,三系利用：,目前，在杂交种制种中，正是利用这种不育类型，进行象小麦、水稻的杂交种制种，把母本变成不育系。同时变成保持系，把父本变成恢复系，即把：S(rr)转入母本中，使成为不育系N(rr)转入母本中，使成为保持系二者仅质基因一点差异 N/S，遗传上属同型系。RR 转入父本中，使成为恢复系,这样，不育系保持系 繁殖不育系不育系恢复系 F1杂种用于生产玉米中 M017E28 丹玉13小麦中，去雄困难，只有借助不育系，才可能制出大量杂交种子。杂交种水稻中，袁隆平创造了杂交稻。,质核互作不育系的特点：,1.孢子体不育和配子体不育.孢子体不育：花粉的育性受孢子体（植

11、株）控制，与花粉本身的基因无关。RR可育，产生 R 花粉；Rr可育，产生 R、r 花粉；rr 不育，不产生正常花粉。,孢子体不育自交后代：,F1 ST(Rr）,2.配子体不育：,花粉的育性受花粉内基因型所决定。即R是可育，r则不育。RR产生 R 花粉；Rr 产生的 R 可育，r 不育。,配子体不育自交后代：,F1 SM(Rr）一半花粉可育，一半不育,玉米花粉的半不育遗传机制:,1.配子体不育；2.易位杂合体。,光敏核不育：,1973年，湖北，石明松在“农恳58”水稻中发现一株雄性不育稻（农恳58，从日本引进的晚熟粳稻品种，又称“世界稻”）。主穗不育不实，分蘖穗长出一些种子。1974年，播种了2

12、5粒分蘖穗种子，早抽穗开花者，表现雄性不育，晚抽穗开花者，表现可育。当时未受到注意，三系育种正在发展，10年后，研究有突破进展。,光敏核不育特性:,现象：在长光照下，表现雄性不育 在短光照下，表现可育本质：由一对对光照长度敏感的隐性核不育主基因控制，该基因命名为msh ms 不育核隐性基因，h，湖北省拼间第一个字母。作用机制：长光照下，ms基因正常作用，表现不育;短光照下，ms基因不作用，表现不育.,生理遗传典型例子:,ge pmsh 长光照 不育msh 短光照 可育Msh 长、短光照 可育基因来源：天然突变而来.“农恳58”，晚粳稻，属于对光照敏感型水稻，水稻短日照植物，晚稻，感温、感光性强。所以有对光照敏感的基因突变。Msh 基因作用方式：主基因作用 与胞质无关 但有修饰基因,利用：,利用：二系法（无须保持系）光敏不育系光敏不育系恢复系（短光照）（长光照）（春季插秧）杂种，用于生产光敏不育系 短光照、夏季插秧，秋季短光照，可育。繁殖不育系,习题：1、2、3、4、6、7、9、10,繁殖田,感谢收看,