第八章 细胞质遗传

河北农业大学遗传学课件

第八章

细胞质遗传

(核外遗传、非孟德尔遗传)

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由细胞核内染色体上的基因即核基因所决定的的遗传现象和遗传规律称为细胞核遗传或核遗传。 1909年孟德尔遗传规律的重新发现者之一 Correns(德国)发现紫茉莉花斑叶色的遗传不符合孟德尔遗传的现象。可惜当时未被重视。 1963-1964发现叶绿体、线粒体存在DNA。现在，有关细胞质遗传的事例日益丰富，如线粒体、叶绿体中许多蛋白质和酶的合成，植物雄性不育等。但与核遗传相比，细胞质遗传研究开始较晚，研究得不够深入、充分。这个领域的深入研究，对于全面理解生物遗传发育和有效利用生物资源具有重要意义。

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第一节细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念 真核生物的细胞质中的遗传物质主要存在于线粒体，质体等细胞器中。 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(episome)和共生体(symbiont)的细胞质颗粒中也存在遗传物质。

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细胞质遗传：通常把所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基因组。把细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传,也称为非孟德尔遗传，核外遗传、染色体外遗传、非染色体遗传。染色体基因组基因(核DNA)线粒体基因组(mtDNA)

遗传物质细胞质基因组

叶绿体基因组(ctDNA或cpDNA)细胞器基因组中心粒基因组(centro DNA)

膜体系基因组(membrane DNA)细胞共生体基因组(simbiont DNA)

非细胞器基因组细菌质粒基因组(plasmid DNA)

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二、细胞质遗传的特征 其遗传方式是非孟德尔式； F1通常只表现母本的性状；

通常连续回交母本的细胞质基因及其所控制的性状不会消失。 由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。

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在受精过程中，卵细胞不仅为子代提供核基因，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。因此，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递给子代，而不能通过精子遗传给子代。

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三、细胞质基因的特征与核DNA的相同之处： 1.复制、转录和翻译的方式相同； 2.均能突变且遗传给后代； 3.突变的诱发因素类似。与核DNA的不同之处： 1.人工诱变的突变率高且有明显专一性； 2.只通过雌配子传递； 3.细胞质基因的分配及传递规律与核基因不同。

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核外遗传的主要遗传因子有：感染颗粒、线粒体及叶粒体等。与感染颗粒有关的遗传：如：果蝇的CO2敏感型(σ病毒颗粒):敏感型♀ x敏感型♂ x野生型

♂野生型♀敏感型极少数敏感型

极少数敏感型是由于精子带有极少的细胞质。目前知道这是由于σ因子引起的，有人认为σ因子是一种病毒，称σ病毒。

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第二节

母性影响

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母性影响表现的遗传现象与细胞质遗传十

分相似，但是这种遗传不是由细胞质基因组所决定的，而是由核基因的产物积累在卵细胞中

的物质所决定的。

短暂的

持久的

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一、短暂的母性影响面粉蛾 (皮肤色素由A/a控制 )野生型(A):幼虫皮肤灰色，成虫眼睛深褐色突变型(a):幼虫皮肤白色，成虫眼睛红色

灰色

白色

AA与aa杂交时，F1杂合体(Aa)都为有色。但F1与隐性纯合体的正反交结果不一样。

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♂ Aa

x

♀ aa

♀Aa x♂aa

½ Aa幼虫灰色成虫褐眼

½ aa½ Aa白色 (无色)灰色红眼褐眼

½ aa灰色红眼

原因：在色素产生过程中，由色氨酸到犬尿酸再到色素。A产生犬尿酸，a不产生犬尿酸。 A基因产物在细胞质中，因此，♀Aa可产生并在卵细胞中积累，使幼虫表现为灰色(有色)。

右图中aa为有色，但个体无A基因，发育中细胞质中的色素物质消耗完，成体已为红色复眼。

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二、持久的母性影响椎实螺外壳旋转方向的遗传：由一对基因控制，右旋(S+)对左旋(S)为显性母本基因型→卵细胞状态→后代表现型 F3出现3:1分离，故又叫做延迟遗传

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如果把这两种锥实螺进行正反交，F1外壳的旋转方向都是与各自的母体相似，即成为右旋或成为左旋，但其F2却都全部为右旋。到F3世代出现右旋和左旋的分离，根据研究锥实螺的外壳旋转方向，是由一对基因差别决定的，右旋(S+)对左旋(S)为显性。某个体的表现型并不由其自身的基因型直接决定，而是由母本卵细胞状态决定，母本卵细胞的状态又由母本的基因型决定。

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为什么会出现这种遗传现象呢？研究发现椎实螺外壳旋转方向是由受精卵第一次和第二次分裂时的纺锤体分裂方向所决定的。左旋:受精卵纺锤体向中线的右侧分裂时为右旋，向中线的左侧分裂时为左旋。右旋:纺锤体的这种分裂行为是由受精前的母体基因型决定的。由受精前母体卵细胞状态决定子代性状的现象称为母性影响，也称为前定作用或延迟遗传。

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母性影响的实质 母性影响是控制性状的独特表现，不属于细胞质遗传。 根本特征：–子代表现型由母本(体)基因型决定。 (延迟遗传, delayed inheritance) 可能的机制：–母体为子代胚胎发育早期(性状发育的决定期)提供物质，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，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

由胚胎发育环境决定。

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第三节细胞质遗传

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一、叶绿体遗传的花斑现象在1901年柯伦斯(Correns)发现紫茉莉中有一种花斑植株，着生绿色，白色和花斑三种枝条。他分别以这三种枝条上的花作母本，用三种枝条上的花粉分别授给上述每个作为母本的花上。