生物课件-细胞质遗传.ppt

1、 第九章第九章 细胞质遗传细胞质遗传1一、细胞质遗传的概念一、细胞质遗传的概念 由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现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。有时又称非染色象和遗传规律叫做细胞质遗传。有时又称非染色体遗传、染色体外遗传、核外遗传、非孟德尔遗体遗传、染色体外遗传、核外遗传、非孟德尔遗传、母体遗传等。传、母体遗传等。细胞质中含有遗传物质的结构有：细胞质中含有遗传物质的结构有：细胞器：细胞器：线粒体线粒体 质体质体(叶绿体叶绿体)中心体（动物细胞）中心体（动物细胞）细胞质颗粒细胞质颗粒：附加体附加体(episome)质粒质粒 共生体共生体(symbi

2、ont)卡巴粒卡巴粒2二、细胞质遗传的特点遗传方式是非孟德尔式的；杂种后代一般不表遗传方式是非孟德尔式的；杂种后代一般不表现一定比例的分离。现一定比例的分离。正反交的遗传表现不同；正反交的遗传表现不同；F1通常只表现母本的通常只表现母本的性状。性状。通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉，但母本的细胞质基因及所控制的性状仍不掉，但母本的细胞质基因及所控制的性状仍不消失。消失。由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似于病毒的转导或感染。似于病毒的转导或感染。345三、高等植物叶绿体的遗传三、高等植物叶绿体的遗传

3、1、紫茉莉的花斑性状遗传、紫茉莉的花斑性状遗传花斑植株花斑植株绿色枝条上为深绿色叶子绿色枝条上为深绿色叶子;白色枝条上为白色或极浅绿色叶子白色枝条上为白色或极浅绿色叶子;花斑枝条上为绿白相间的花斑叶。花斑枝条上为绿白相间的花斑叶。6 1908，Carl Correns，发现紫茉莉花斑枝条。7紫茉莉花斑植物杂交的结果紫茉莉花斑植物杂交的结果母本枝条表型母本枝条表型 父本枝条表型父本枝条表型 后后 代代 表表 型型白色白色白色白色绿色绿色花斑花斑白色白色白色白色白色白色绿色绿色白色白色绿色绿色花斑花斑绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿白斑绿白斑白色白色绿色绿色花斑花斑花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、

4、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色89 在植物生长的过程中，在植物生长的过程中，叶绿体和白色体发叶绿体和白色体发生分离，有的子细胞中只有叶绿体，有的子细生分离，有的子细胞中只有叶绿体，有的子细胞中仅有白色体，有的子细胞中二者都有胞中仅有白色体，有的子细胞中二者都有。绿。绿白斑植物中白化的枝叶是来自仅有白色体的细白斑植物中白化的枝叶是来自仅有白色体的细胞，胞，绿色的枝叶是来自仅有叶绿体的细胞，花绿色的枝叶是来自仅有叶绿体的细胞，花斑斑的枝叶是来自含有叶绿体和白色体的细胞。的枝叶是来自含有叶绿体和白色体的细胞。绿色枝条、白色枝条、花斑枝条绿色枝条、白色枝条、花斑枝条通过母通

5、过母体遗传体遗传分别将绿色、白色、花斑的表型传分别将绿色、白色、花斑的表型传给后代。给后代。10P IjIj ijij 绿色绿色条纹条纹F1 Ijij 绿色绿色F2 IjIj Ijij ijij3 :1绿色绿色条斑或白色条斑或白色母本正常，显示孟德尔遗传母本正常，显示孟德尔遗传2、玉米条纹叶的遗传、玉米条纹叶的遗传11P ijij IjIj 绿色绿色条斑条斑F1 Ijij Ijij Ijij条斑条斑绿色绿色白色白色 Ijij IjIj 条斑条斑绿色绿色IjIj IjIj IjIj Ijij Ijij Ijij 条斑条斑绿色绿色白色白色条斑条斑绿色绿色白色白色 隐性隐性核基因核基因 ij 引起了

6、叶绿体的变引起了叶绿体的变异，叶子便呈现条异，叶子便呈现条纹或白色性状。变纹或白色性状。变异一经发生，便以异一经发生，便以细胞质遗传细胞质遗传的方式的方式稳定传递。稳定传递。12四、叶绿体遗传的分子基础四、叶绿体遗传的分子基础 叶绿体叶绿体DNA（ctDNA）是双链环状）是双链环状DNA分子；分子；每一叶绿体内的每一叶绿体内的ctDNA分子有一至几十个不分子有一至几十个不等，随着物种的不同而不同；等，随着物种的不同而不同；ctDNA能够自我复制；能够自我复制；叶绿体本身具有遗传的特性；叶绿体本身具有遗传的特性；叶绿体是半自主性细胞器。叶绿体是半自主性细胞器。13五、线粒体的遗传五、线粒体的遗传

7、1、酵母的小菌落突变、酵母的小菌落突变无性繁殖无性繁殖一个酵母菌一个酵母菌大菌落大菌落小菌落小菌落 小菌落小菌落（1%2%）大菌落大菌落再培养再培养 当培养基中有溴化乙锭（当培养基中有溴化乙锭（EB）存在时，）存在时，100%的细胞都成为小菌落。的细胞都成为小菌落。14 小菌落酵母菌和正常的酵母菌杂交，小菌落酵母菌和正常的酵母菌杂交，后代表现正常，不后代表现正常，不分离出小菌落分离出小菌落。研究发现，小菌落酵母的细胞内缺少细胞。研究发现，小菌落酵母的细胞内缺少细胞色素色素a和和b，还缺少细胞色素氧化酶，不能进行有氧呼吸，还缺少细胞色素氧化酶，不能进行有氧呼吸，因而不能有效的利用有机物。已知线粒

8、体是细胞的呼吸代因而不能有效的利用有机物。已知线粒体是细胞的呼吸代谢中心，上述有关酶也存在于线粒体中，因此推断这种小谢中心，上述有关酶也存在于线粒体中，因此推断这种小菌落的变异与线粒体的基因组变异有关。菌落的变异与线粒体的基因组变异有关。如果小菌落突变是如果小菌落突变是因因核基因突变核基因突变所致，所致，该杂交结果会怎样？该杂交结果会怎样？15 红色面包霉的两种有性生殖方式：红色面包霉的两种有性生殖方式：菌丝体融合菌丝体融合分生孢子与原子囊果融合分生孢子与原子囊果融合16 野生型：野生型：菌丝体正常生长菌丝体正常生长 缓慢生长突变型：缓慢生长突变型：生长速度缓慢生长速度缓慢 遗传表现：遗传表现

9、：遗传类型能够通过无性生殖遗传类型能够通过无性生殖稳定遗传稳定遗传正反交的遗传表现不同正反交的遗传表现不同 解释：解释：线粒体上与线粒体上与细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶有关的基因突变有关的基因突变17六、线粒体遗传的分子基础18七、共生体的遗传 共生体共生体 某些生物细胞内存在的类似细胞器的细胞质颗粒某些生物细胞内存在的类似细胞器的细胞质颗粒 并不是细胞生存的必需成分并不是细胞生存的必需成分 与细胞间成共生关系与细胞间成共生关系 共生体基因组会对寄主细胞性状表现产生相应的影响共生体基因组会对寄主细胞性状表现产生相应的影响 共生体的起源共生体的起源 与线粒体和质体相似，人们认为共生体可能是源于进

10、与线粒体和质体相似，人们认为共生体可能是源于进入细胞的某种细菌入细胞的某种细菌 经过相互适应，形成共生关系经过相互适应，形成共生关系19 草履虫的遗传特性草履虫的遗传特性细胞核遗传物质细胞核遗传物质卡巴粒卡巴粒 草履虫毒素分泌遗传草履虫毒素分泌遗传细胞核显性基因细胞核显性基因K：使卡巴粒可以持续、使卡巴粒可以持续、稳定存在稳定存在卡巴粒：使细胞具有卡巴粒：使细胞具有分泌毒素的能力分泌毒素的能力2021八、植物的雄性不育遗传八、植物的雄性不育遗传1、雄性不育性（、雄性不育性（male sterility）植物花粉败育的现象。植物花粉败育的现象。根据雄性不育遗传的机制，可分为核不育根据雄性不育遗传

11、的机制，可分为核不育类型和质类型和质核不育类型。核不育类型。2、质、质核不育型核不育型 由细胞质和核基因相互作用所控制的不育类型。由细胞质和核基因相互作用所控制的不育类型。22 可育的细胞质基因可育的细胞质基因 N（normal）不育的细胞质基因不育的细胞质基因 S（sterility）对应的核基因对应的核基因 R 和和 r（restere fertile）（S）r/r 雄性不育雄性不育（S）R/R（S）R/r 雄性正常雄性正常（N）R/R（N）R/r（N）r/r 雄性正常雄性正常233、雄性不育系的应用、雄性不育系的应用 （1）“三系三系”的选育的选育 (S)rr (N)rr雄性不育雄性不育

12、雄性正常自交系雄性正常自交系(S)rr雄性不育雄性不育连续回交四五次连续回交四五次 雄性不育系雄性不育系(S)rr(S)rr雄性不育雄性不育(N)rr 回交回交 2425 雄性不育恢复系雄性不育恢复系 (N)RR 或或(S)RR不育系不育系(S)rr (N)rr正常自交系正常自交系(S)rr不育系不育系(N)rr 雄性不育保持系雄性不育保持系26 图 20-玉 米 的三系 两区 育种 (S)rfrf(N)rfrf (S)rfrf(N)RfRf繁殖不育系繁殖不育系和保持系和保持系繁殖恢复系和繁殖恢复系和制备杂交种制备杂交种27（2）“三系三系”配套繁殖亲本和杂交种配套繁殖亲本和杂交种九、母性影响

13、1、母性影响的概念：、母性影响的概念：由于子代受母本影响，其性状表现由由于子代受母本影响，其性状表现由母本母本基因型基因型决定的现象。决定的现象。核基因控制的性状，两个纯合亲本正反交后代核基因控制的性状，两个纯合亲本正反交后代(杂杂合体合体)的表现是相同的的表现是相同的细胞质基因控制的性状杂交后代表现与母本一致细胞质基因控制的性状杂交后代表现与母本一致但并不是所有正反交后代表现不同的性状都是由细但并不是所有正反交后代表现不同的性状都是由细胞质基因控制胞质基因控制28 母性影响是母性影响是细胞核细胞核基因控制性状的独特表现，不基因控制性状的独特表现，不属于细胞质遗传属于细胞质遗传 根本特征：根本

14、特征：子代表现型由母本子代表现型由母本(体体)基因型决定基因型决定(延迟遗传延迟遗传)可能的机制：可能的机制：母体为子代胚胎发育早期母体为子代胚胎发育早期(性状发育的决定期性状发育的决定期)提供物提供物质，决定子代性状的发育质，决定子代性状的发育*如果进行胚胎移植：将任一基因型移植到一个母体中，如果进行胚胎移植：将任一基因型移植到一个母体中，该个体的性状表现就由这个母体决定该个体的性状表现就由这个母体决定 因此也可以理解为性状由胚胎发育因此也可以理解为性状由胚胎发育环境环境决定决定2930遗传信息遗传信息主要主要位于位于核内核内 染色体染色体上上基因基因（结构基因）（结构基因）产物产物生化生理

15、过程生化生理过程性状性状基因表达基因表达调控调控=顺反子顺反子一段特定的核酸序列一段特定的核酸序列性状和基因性状和基因不不是一一对应是一一对应的的一因多效一因多效多因一效多因一效基因表达的变异基因表达的变异纵向传递纵向传递横向传递横向传递核外遗传核外遗传变变 异异 基因定位基因定位31 一个顺反子是一个一个顺反子是一个功能水平上功能水平上的基因，的基因，就其功能而言是一个独立的单位就其功能而言是一个独立的单位。但在这。但在这一特定的一特定的DNA片段内含有许多突变子和重片段内含有许多突变子和重组子。组子。顺反子或基因是顺反子或基因是功能单位功能单位（功能是指基（功能是指基因产物的作用因产物的作

16、用表型效应）。顺反子强调表型效应）。顺反子强调的是的是基因结构的可分性基因结构的可分性。32 遗传信息的纵向传递指遗传信息（通过遗传信息的纵向传递指遗传信息（通过有性生殖）从亲代到子代的遗传。有性生殖）从亲代到子代的遗传。亲代亲代 减数分裂减数分裂多种雌、雄配子多种雌、雄配子 雌雄配子结合雌雄配子结合 多样的子代多样的子代 遗传重组遗传重组 等位基因分离等位基因分离非等位基因自由组合非等位基因自由组合连锁基因发生交换连锁基因发生交换33 遗传信息的横向传递指遗传信息在不同遗传信息的横向传递指遗传信息在不同细胞之间传递。细胞之间传递。传递方式传递方式 细菌中：接合细菌中：接合 转化转化 转导转导

17、 性导性导 真核细胞中：转基因真核细胞中：转基因 体细胞杂交体细胞杂交34变异变异发生在染色体水平发生在染色体水平发生在基因水平发生在基因水平染色体畸变染色体畸变结构变异结构变异数目变异数目变异缺失缺失重复重复易位易位倒位倒位整倍体整倍体非整倍体非整倍体基因突变的特性基因突变的特性基因突变基因突变基因突变的方式基因突变的方式突变的分子机理突变的分子机理基因突变的检出基因突变的检出35两点测交两点测交三点测交三点测交着丝粒作图着丝粒作图体细胞杂交体细胞杂交 同线法同线法 自交自交中断杂交技术中断杂交技术 基因定位基因定位在真核生物在真核生物在细菌在细菌在噬菌体在噬菌体两点杂交两点杂交 三点杂交三点杂交 连锁群连锁群 连锁图连锁图 36