《细胞质遗传》PPT课件.ppt

第九章第九章 细胞质遗传细胞质遗传Chapter 9 Cytoplasmic InheritanceChapter 9 Cytoplasmic Inheritance第一节第一节第一节第一节 细胞质遗传的特点细胞质遗传的特点细胞质遗传的特点细胞质遗传的特点第二节母性影响第二节母性影响第二节母性影响第二节母性影响第三节第三节第三节第三节 叶绿体遗传叶绿体遗传叶绿体遗传叶绿体遗传第四节第四节第四节第四节 线粒体遗传线粒体遗传线粒体遗传线粒体遗传第五节第五节第五节第五节其他细胞质遗传因子其他细胞质遗传因子其他细胞质遗传因子其他细胞质遗传因子第六节植物雄性不育的类型及其遗传机理第六节植物雄性不育的类型及其遗传机理第六节植物雄性不育的类型及其遗传机理第六节植物雄性不育的类型及其遗传机理1本章重点本章重点1 1、细胞质遗传与核遗传的差异。细胞质遗传与核遗传的差异。细胞质遗传与核遗传的差异。细胞质遗传与核遗传的差异。2 2、细胞质遗传的特点。细胞质遗传的特点。细胞质遗传的特点。细胞质遗传的特点。3 3、质核基因间的关系。质核基因间的关系。质核基因间的关系。质核基因间的关系。4 4、雄性不育：雄性不育：雄性不育：雄性不育：核不育型、质核不育型；核不育型、质核不育型；核不育型、质核不育型；核不育型、质核不育型；孢子体不育、配子体不育；孢子体不育、配子体不育；孢子体不育、配子体不育；孢子体不育、配子体不育；生产应用。生产应用。生产应用。生产应用。2第一节细胞质遗传的特点第一节细胞质遗传的特点3生物的遗传生物的遗传DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传（所以说，染（所以说，染色体是色体是DNADNA的主的主要载体）要载体）例：紫茉莉例：紫茉莉叶色的遗传叶色的遗传4核基因组核基因组核基因组核基因组 染色体染色体染色体染色体 基因（核基因（核基因（核基因（核DNADNA）线粒体基因组（线粒体基因组（线粒体基因组（线粒体基因组（mtDNAmtDNA）叶绿体基因组（叶绿体基因组（叶绿体基因组（叶绿体基因组（ctDNA CpDNActDNA CpDNA）动粒基因组（动粒基因组（动粒基因组（动粒基因组（kinto DNAkinto DNA）中心粒基因组（中心粒基因组（中心粒基因组（中心粒基因组（centro DNAcentro DNA）膜体系基因组（膜体系基因组（膜体系基因组（膜体系基因组（membrane DNAmembrane DNA）遗遗遗遗传传传传物物物物质质质质细胞共生体基因组细胞共生体基因组细胞共生体基因组细胞共生体基因组细菌质粒基因组细菌质粒基因组细菌质粒基因组细菌质粒基因组非细胞器基因组非细胞器基因组非细胞器基因组非细胞器基因组细胞器基因组细胞器基因组细胞器基因组细胞器基因组细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基因因因因组组组组一、细胞质遗传的概念一、细胞质遗传的概念一、细胞质遗传的概念一、细胞质遗传的概念5 真真真真核核核核生生生生物物物物的的的的细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中的的的的遗遗遗遗传传传传物物物物质质质质主主主主要要要要存存存存在在在在于于于于线线线线粒粒粒粒体体体体，质体，中心体等细胞器中。质体，中心体等细胞器中。质体，中心体等细胞器中。质体，中心体等细胞器中。（细胞生存不可缺少）（细胞生存不可缺少）（细胞生存不可缺少）（细胞生存不可缺少）6 在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细在原核生物和某些真核生物的细胞质中，除了细胞器之外，还有另一类称为胞器之外，还有另一类称为胞器之外，还有另一类称为胞器之外，还有另一类称为附加体附加体附加体附加体和和和和共生体共生体共生体共生体的细胞质的细胞质的细胞质的细胞质颗粒中也存在遗传物质。颗粒中也存在遗传物质。颗粒中也存在遗传物质。颗粒中也存在遗传物质。（细胞的非固定成分）（细胞的非固定成分）（细胞的非固定成分）（细胞的非固定成分）果果果果蝇蝇蝇蝇的的的的 粒粒粒粒子子子子、细细细细菌菌菌菌的的的的F F因因因因子子子子、草草草草履履履履虫虫虫虫的的的的卡卡卡卡巴巴巴巴粒粒粒粒等等等等7核遗传：核遗传：核遗传：核遗传：由核基因所控制的遗传现象和遗传规律。由核基因所控制的遗传现象和遗传规律。由核基因所控制的遗传现象和遗传规律。由核基因所控制的遗传现象和遗传规律。细胞质遗传细胞质遗传细胞质遗传细胞质遗传(cytoplasmiccytoplasmic inheritance)inheritance)：由由由由细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基因因因因所所所所决决决决定定定定的的的的遗遗遗遗传传传传现现现现象象象象和和和和遗遗遗遗传传传传规规规规律律律律，也也也也称称称称为为为为非非非非孟孟孟孟德德德德尔尔尔尔遗遗遗遗传传传传(non-(non-MendelianMendelian inheritance)inheritance)、核核核核外外外外遗遗遗遗传传传传(extra-nuclear(extra-nuclear inheritance)inheritance)、母母母母体体体体遗遗遗遗传传传传(maternal(maternal inheritance)inheritance)、非非非非 染染染染 色色色色 体体体体 遗遗遗遗 传传传传(non-(non-chromosomal chromosomal inheritance)inheritance)、染染染染色色色色体体体体外外外外遗遗遗遗传传传传(extra-(extra-chromosomal inheritance)chromosomal inheritance)。细胞质基因组细胞质基因组细胞质基因组细胞质基因组(plasmonplasmon)：所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称。8二、细胞质遗传的特点二、细胞质遗传的特点二、细胞质遗传的特点二、细胞质遗传的特点1 1特点特点特点特点正正正正交交交交和和和和反反反反交交交交的的的的遗遗遗遗传传传传表表表表现现现现不不不不同。同。同。同。核核核核遗遗遗遗传传传传：表表表表现现现现相相相相同同同同，其其其其遗遗遗遗传传传传物物物物质质质质由由由由雌雌雌雌核核核核和和和和雄雄雄雄核核核核共共共共同同同同提提提提供的；供的；供的；供的；质质质质遗遗遗遗传传传传：表表表表现现现现不不不不同同同同，某某某某些些些些性性性性状状状状只只只只表表表表现现现现于于于于母母母母本本本本时时时时才才才才能能能能遗遗遗遗传传传传给给给给子子子子代代代代，故故故故胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传又又又又称称称称母性遗传。母性遗传。母性遗传。母性遗传。正反交差异形成原因的示意图正反交差异形成原因的示意图正反交差异形成原因的示意图正反交差异形成原因的示意图在在在在受受受受精精精精过过过过程程程程中中中中，卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞不不不不仅仅仅仅为为为为子子子子代代代代提提提提供供供供其其其其核核核核基基基基因因因因，也也也也为为为为子子子子代代代代提提提提供供供供其其其其全全全全部部部部或或或或绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基因因因因；而而而而精精精精子子子子则则则则仅仅仅仅能能能能为为为为子子子子代代代代提提提提供供供供其其其其核核核核基基基基因因因因，不不不不能能能能或或或或极极极极少少少少能能能能为为为为子子子子代提供细胞质基因。代提供细胞质基因。代提供细胞质基因。代提供细胞质基因。9通通通通过过过过连连连连续续续续的的的的回回回回交交交交能能能能把把把把母母母母本本本本的的的的核核核核基基基基因因因因全全全全部部部部置置置置换换换换掉掉掉掉，但但但但母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。母本的细胞质基因及其控制的性状仍不消失。由由由由附附附附加加加加体体体体或或或或共共共共生生生生体体体体决决决决定定定定性性性性状状状状，其其其其表表表表现现现现往往往往往往往往类类类类似似似似病病病病毒毒毒毒的转导或感染。的转导或感染。的转导或感染。的转导或感染。遗遗遗遗传传传传方方方方式式式式属属属属于于于于非非非非孟孟孟孟德德德德尔尔尔尔式式式式；杂杂杂杂交交交交后后后后代代代代一一一一般般般般不不不不表表表表现现现现一一一一定比例的分离。定比例的分离。定比例的分离。定比例的分离。102 2、原因、原因、原因、原因真核生物有性过程：真核生物有性过程：真核生物有性过程：真核生物有性过程：卵细胞：卵细胞：卵细胞：卵细胞：有细胞核、大量的细胞质和细胞器。有细胞核、大量的细胞质和细胞器。有细胞核、大量的细胞质和细胞器。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。能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。能为子代提供核基因和全部或绝大部分胞质基因。精细胞：精细胞：精细胞：精细胞：只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。只有细胞核，细胞质或细胞器极少或没有。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。只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。只能提供其核基因，不能或极少提供胞质基因。一一一一切切切切受受受受细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基因因因因所所所所决决决决定定定定的的的的性性性性状状状状，其其其其遗遗遗遗传传传传信信信信息息息息只只只只能能能能通通通通过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。过卵细胞传给子代，而不能通过精细胞遗传给子代。卵细胞卵细胞卵细胞卵细胞精细胞精细胞精细胞精细胞11第二节母性影响第二节母性影响12一、概念一、概念一、概念一、概念母母母母性性性性影影影影响响响响：由由由由核核核核基基基基因因因因的的的的产产产产物物物物积积积积累累累累在在在在卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞中中中中的的的的物物物物质质质质所引起的一种遗传现象。所引起的一种遗传现象。所引起的一种遗传现象。所引起的一种遗传现象。母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。母性影响不属于胞质遗传的范畴，十分相似而已。二、特点二、特点二、特点二、特点下一代表现型受上一代母体基因的影响。下一代表现型受上一代母体基因的影响。下一代表现型受上一代母体基因的影响。下一代表现型受上一代母体基因的影响。三、母性影响的类别三、母性影响的类别三、母性影响的类别三、母性影响的类别短暂的短暂的短暂的短暂的（只影响幼龄期）（只影响幼龄期）（只影响幼龄期）（只影响幼龄期）持久的持久的持久的持久的（影响子代终生）（影响子代终生）（影响子代终生）（影响子代终生）13成虫复眼深褐色成虫复眼深褐色成虫复眼深褐色成虫复眼深褐色成虫复眼红色成虫复眼红色成虫复眼红色成虫复眼红色、地中海粉螟地中海粉螟地中海粉螟地中海粉螟(Ephestia)(Ephestia)遗传遗传遗传遗传14幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色幼虫皮肤有色15、椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺的的的的外外外外壳壳壳壳旋旋旋旋转转转转方方方方向向向向的的的的遗遗遗遗传传传传椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺是是是是一一一一种种种种、同同同同体体体体的的的的软软软软体体体体动动动动物物物物，每每每每一一一一个个个个体体体体都都都都能能能能同同同同时时时时产产产产生生生生卵卵卵卵子子子子和和和和精精精精子子子子，但但但但一一一一般般般般通通通通过过过过异异异异体体体体受精进行繁殖。受精进行繁殖。受精进行繁殖。受精进行繁殖。椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺既既既既可可可可进进进进行行行行异异异异体体体体杂杂杂杂交交交交、又又又又可可可可单单单单独独独独进进进进行行行行个个个个体体体体的的的的自自自自体受精。体受精。体受精。体受精。椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺外外外外壳壳壳壳的的的的旋旋旋旋转转转转方方方方向向向向有有有有左左左左旋旋旋旋和和和和右右右右旋旋旋旋之之之之分分分分，属属属属于于于于一一一一对相对性状。对相对性状。对相对性状。对相对性状。16杂交试验：杂交试验：杂交试验：杂交试验：过过过过程程程程：椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺进进进进行行行行正正正正反反反反交交交交，F F1 1旋旋旋旋转转转转方方方方向向向向都都都都与与与与各各各各自自自自母母母母本本本本相相相相似似似似，即即即即右右右右旋旋旋旋或或或或左左左左旋旋旋旋，F F2 2均均均均为为为为右右右右旋旋旋旋，F F3 3 才才才才出出出出现现现现右右右右旋旋旋旋和左旋的分离。和左旋的分离。和左旋的分离。和左旋的分离。17原原原原因因因因：椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺外外外外壳壳壳壳旋旋旋旋转转转转方方方方向向向向是是是是由由由由受受受受精精精精卵卵卵卵分分分分裂裂裂裂时时时时纺纺纺纺锤锤锤锤体体体体分裂方向分裂方向分裂方向分裂方向决定的，并由受精前的母体基因型决定。决定的，并由受精前的母体基因型决定。决定的，并由受精前的母体基因型决定。决定的，并由受精前的母体基因型决定。右旋右旋右旋右旋受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；受精卵纺锤体向中线右侧分裂；左旋左旋左旋左旋受精卵纺锤体向中线左侧分裂。受精卵纺锤体向中线左侧分裂。受精卵纺锤体向中线左侧分裂。受精卵纺锤体向中线左侧分裂。母母母母体体体体基基基基因因因因型型型型受受受受精精精精卵卵卵卵纺纺纺纺锤锤锤锤体体体体分分分分裂裂裂裂方方方方向向向向椎椎椎椎实实实实螺螺螺螺外外外外壳旋转方向。壳旋转方向。壳旋转方向。壳旋转方向。右旋右旋右旋右旋左旋左旋左旋左旋前定作用或延迟遗传前定作用或延迟遗传前定作用或延迟遗传前定作用或延迟遗传由由由由受受受受精精精精前前前前母母母母体体体体卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞基基基基因因因因型型型型决决决决定定定定子子子子代代代代性性性性状状状状表表表表现现现现的的的的母母母母性影响。性影响。性影响。性影响。18第三节第三节 叶绿体遗传叶绿体遗传一、叶绿体遗传的花斑现象一、叶绿体遗传的花斑现象一、叶绿体遗传的花斑现象一、叶绿体遗传的花斑现象二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础19一、叶绿体遗传的表现一、叶绿体遗传的表现一、叶绿体遗传的表现一、叶绿体遗传的表现1 1 1 1、紫茉莉花斑性状遗传、紫茉莉花斑性状遗传、紫茉莉花斑性状遗传、紫茉莉花斑性状遗传 紫茉莉中花斑植株紫茉莉中花斑植株紫茉莉中花斑植株紫茉莉中花斑植株19091909，柯柯柯柯伦伦伦伦斯斯斯斯(Correns,(Correns,C.C.E.)E.)，非非非非孟孟孟孟德德德德尔尔尔尔遗遗遗遗传传传传发发发发现现现现者者者者，洗洗洗洗澡澡澡澡花花花花（紫茉莉）花斑枝条。（紫茉莉）花斑枝条。（紫茉莉）花斑枝条。（紫茉莉）花斑枝条。20着着着着生生生生绿绿绿绿色色色色、白白白白色色色色和和和和花花花花斑斑斑斑三三三三种种种种枝枝枝枝条条条条，且且且且白白白白色色色色和和和和绿绿绿绿色色色色组组组组织间有明显的界限。织间有明显的界限。织间有明显的界限。织间有明显的界限。21接受花粉的枝条接受花粉的枝条接受花粉的枝条接受花粉的枝条提供花粉的枝条提供花粉的枝条提供花粉的枝条提供花粉的枝条杂种植株的表现杂种植株的表现杂种植株的表现杂种植株的表现白色白色白色白色白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色白色白色白色绿色绿色绿色绿色白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑绿色绿色绿色绿色花斑花斑花斑花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑白色、绿色、花斑紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传杂杂种种植植株株所所表表现现的的性性状状完完全全由由母母本本枝枝条条所所决决定定，与提供花粉的父本枝条无关。与提供花粉的父本枝条无关。控控制制紫紫茉茉莉莉花花斑斑性性状状的的遗遗传传物物质质是是通通过过母母本本传传递的。递的。22花斑枝条：花斑枝条：花斑枝条：花斑枝条：绿细胞绿细胞绿细胞绿细胞中含有正常的绿色质体中含有正常的绿色质体中含有正常的绿色质体中含有正常的绿色质体(叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体)；白细胞白细胞白细胞白细胞中只含无叶绿体的白色质体中只含无叶绿体的白色质体中只含无叶绿体的白色质体中只含无叶绿体的白色质体(白色体白色体白色体白色体)；绿绿绿绿白白白白组组组组织织织织交交交交界界界界区区区区域域域域：某某某某些些些些细细细细胞胞胞胞内内内内即即即即有有有有叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体、又又又又有白色体。有白色体。有白色体。有白色体。紫紫紫紫茉茉茉茉莉莉莉莉的的的的花花花花斑斑斑斑现现现现象象象象是是是是叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体的的的的前前前前体体体体（质质质质体体体体）变变变变异异异异而引起的。而引起的。而引起的。而引起的。正常质体正常质体正常质体正常质体和和和和白色质体白色质体白色质体白色质体随机分配随机分配随机分配随机分配细细细细 胞胞胞胞正常质体正常质体正常质体正常质体白色质体白色质体白色质体白色质体正常质体和白色质体正常质体和白色质体正常质体和白色质体正常质体和白色质体绿色绿色绿色绿色白色白色白色白色花斑花斑花斑花斑原因原因原因原因23细胞学证据：细胞学证据：细胞学证据：细胞学证据：白色白色白色白色白色质体白色质体白色质体白色质体 绿色绿色绿色绿色叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体 花斑花斑花斑花斑白色质体和叶绿体白色质体和叶绿体白色质体和叶绿体白色质体和叶绿体24花花花花粉粉粉粉中中中中精精精精细细细细胞胞胞胞内内内内不不不不含含含含质质质质体体体体，上上上上述述述述三三三三种种种种分分分分别别别别发发发发育育育育的的的的卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞无无无无论论论论接接接接受受受受何何何何种种种种花花花花粉粉粉粉，其其其其子子子子代代代代只只只只能能能能与与与与提提提提供供供供卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞的的的的母母母母本本本本相相相相似似似似，分分分分别别别别发发发发育育育育成成成成正正正正常常常常绿绿绿绿株株株株、白白白白化化化化株株株株、花斑株花斑株花斑株花斑株。花花花花斑斑斑斑现现现现象象象象：天天天天竺竺竺竺葵葵葵葵、月月月月见见见见草草草草、卫卫卫卫矛矛矛矛、烟烟烟烟草草草草等等等等2020多种植物中发现。多种植物中发现。多种植物中发现。多种植物中发现。25Evidence Evidence for for another another mode mode of of inheritance:inheritance:Leaf Leaf variegation variegation andandthe the inheritance of achlorophyllous(white)plantsinheritance of achlorophyllous(white)plants262 2、玉米条纹叶的遗传、玉米条纹叶的遗传、玉米条纹叶的遗传、玉米条纹叶的遗传胞胞胞胞质质质质基基基基因因因因遗遗遗遗传传传传的的的的独独独独立立立立性性性性是是是是相相相相对对对对的的的的，有有有有些些些些性性性性状状状状的的的的变变变变异异异异是是是是由由由由质核基因共同作用质核基因共同作用质核基因共同作用质核基因共同作用下发生的。下发生的。下发生的。下发生的。19431943年年年年，RhoadesRhoades报报报报道道道道玉玉玉玉米米米米细细细细胞胞胞胞核核核核内内内内第第第第7 7染染染染色色色色体体体体上上上上有有有有一一一一个个个个控控控控制制制制白白白白色色色色条条条条纹纹纹纹(iojap)(iojap)的的的的基基基基因因因因ij ij，纯纯纯纯合合合合ijijijij株株株株叶叶叶叶片片片片表表表表现现现现为为为为白白白白色和绿色相间色和绿色相间色和绿色相间色和绿色相间的条纹。的条纹。的条纹。的条纹。27正交试验正交试验正交试验正交试验3 3：1 1（纯合时纯合时纯合时纯合时ijijijij核基因使胞质内质体突变核基因使胞质内质体突变核基因使胞质内质体突变核基因使胞质内质体突变）IjIj IjIj IjIj IjIj 绿色绿色绿色绿色 ijij ijij ijij ijij 条纹条纹条纹条纹P PIjijIjijIjijIjij全部绿色全部绿色全部绿色全部绿色F F1 1IjIjIjIjIjIjIjIj绿色绿色绿色绿色IjijIjijIjijIjij绿色绿色绿色绿色 ijijijijijijijij条纹条纹条纹条纹F F2 2 3 3 1 1表表表表明明明明绿绿绿绿色色色色和和和和非非非非绿绿绿绿色为一对基因的差别。色为一对基因的差别。色为一对基因的差别。色为一对基因的差别。这这这这个个个个由由由由隐隐隐隐性性性性核核核核基基基基因因因因所所所所造造造造成成成成的的的的质质质质体体体体变变变变异异异异具具具具有有有有不不不不可可可可逆逆逆逆的的的的性性性性质质质质，质质质质体体体体变变变变异异异异一一一一经经经经发发发发生生生生，便便便便能能能能以以以以细细细细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传的方式而稳定传递。的方式而稳定传递。的方式而稳定传递。的方式而稳定传递。28反交试验反交试验反交试验反交试验Ijij Ijij Ijij Ijij 条纹条纹条纹条纹 IjIjIjIjIjIjIjIj 绿色绿色绿色绿色IjIjIjIjIjIjIjIj绿绿绿绿IjIjIjIjIjIjIjIj条条条条IjIjIjIjIjIjIjIj白白白白IjijIjijIjijIjij绿绿绿绿IjijIjijIjijIjij条条条条IjijIjijIjijIjij白白白白ijij ijij ijij ijij 条纹条纹条纹条纹 IjIj IjIj IjIj IjIj 绿色绿色绿色绿色P PIjijIjijIjijIjij绿色绿色绿色绿色IjijIjijIjijIjij条纹条纹条纹条纹IjijIjijIjijIjij白色白色白色白色F F1 1（绿绿绿绿色色色色、条条条条纹纹纹纹、白白白白化化化化三三三三类植株无比例）类植株无比例）类植株无比例）类植株无比例）在在在在连连连连续续续续回回回回交交交交的的的的情情情情况况况况下下下下（轮轮轮轮回回回回亲亲亲亲本本本本为为为为绿绿绿绿株株株株），当当当当ij ij基基基基因因因因被被被被取取取取代代代代后后后后，仍仍仍仍然然然然未未未未发发发发现现现现父本对这一性状产生影响。父本对这一性状产生影响。父本对这一性状产生影响。父本对这一性状产生影响。293 3、衣藻的核外基因、衣藻的核外基因、衣藻的核外基因、衣藻的核外基因19541954年年年年Ruth Ruth SagerSager等等等等研研研研究究究究了了了了单单单单细细细细胞胞胞胞藻藻藻藻类类类类衣衣衣衣藻藻藻藻的红霉素抗性（的红霉素抗性（的红霉素抗性（的红霉素抗性（eryeryr r）。）。）。）。单单单单细细细细胞胞胞胞绿绿绿绿色色色色藻藻藻藻类类类类，属属属属真真真真核核核核生生生生物物物物，含含含含有有有有一一一一个个个个大大大大的的的的叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体和和和和数数数数目目目目众众众众多多多多的的的的线线线线粒粒粒粒体体体体。两两两两种种种种交交交交配配配配类类类类型型型型：正正正正接接接接合合合合型型型型（mtmt+）和和和和负负负负接接接接合合合合型型型型（mtmt-）。）。）。）。30解释：解释：解释：解释：抗抗抗抗生生生生素素素素抗抗抗抗性性性性因因因因子子子子只只只只能能能能由由由由mtmt+亲亲亲亲本本本本传传传传递递递递，且且且且在在在在减减减减数数数数分分分分裂裂裂裂中中中中不不不不发发发发生生生生分分分分离离离离。抗抗抗抗性性性性基基基基因因因因来来来来自自自自叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体，mtmt-的的的的叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体在在在在接接接接合合合合中中中中总总总总是被丢失。是被丢失。是被丢失。是被丢失。31二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础二、叶绿体遗传的分子基础、叶绿体、叶绿体、叶绿体、叶绿体DNADNA的分子特点的分子特点的分子特点的分子特点:ct DNAct DNA与细菌与细菌与细菌与细菌DNADNA相似，裸露的相似，裸露的相似，裸露的相似，裸露的DNADNA；闭合双链的环状结构；闭合双链的环状结构；闭合双链的环状结构；闭合双链的环状结构；多拷贝：多拷贝：多拷贝：多拷贝：高高高高等等等等植植植植物物物物每每每每个个个个叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体中中中中有有有有30603060个个个个DNADNA分分分分子子子子，整整整整个个个个细胞约有几千个细胞约有几千个细胞约有几千个细胞约有几千个DNADNA分子；分子；分子；分子；藻藻藻藻类类类类中中中中，叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体中中中中有有有有几几几几十十十十至至至至上上上上百百百百个个个个DNADNA分分分分子子子子，整整整整个个个个细胞中约有上千个细胞中约有上千个细胞中约有上千个细胞中约有上千个DNADNA分子。分子。分子。分子。单单单单细细细细胞胞胞胞藻藻藻藻类类类类中中中中GCGC含含含含量量量量较较较较核核核核DNADNA小小小小，高高高高等等等等植植植植物物物物差差差差异异异异不明显；不明显；不明显；不明显；32一一一一般般般般藻藻藻藻类类类类ctDNActDNA的的的的浮浮浮浮力力力力密密密密度度度度轻轻轻轻于于于于核核核核DNADNA，而而而而高高高高等等等等植植植植物两者的差异较小。物两者的差异较小。物两者的差异较小。物两者的差异较小。生物种类生物种类生物种类生物种类浮力密度浮力密度浮力密度浮力密度生物种类生物种类生物种类生物种类浮力密度浮力密度浮力密度浮力密度ctDNActDNA 核核核核DNADNActDNActDNA 核核核核DNADNA小球藻小球藻小球藻小球藻(Chlorella ellipsoideaChlorella ellipsoidea)1.6921.6921.7161.716 菠菜菠菜菠菜菠菜(Spinacia oleraceaSpinacia oleracea)1.6971.6971.6941.694眼虫藻眼虫藻眼虫藻眼虫藻(Euglena gracilis Euglena gracilis)1.6851.6851.7071.707烟草烟草烟草烟草(NicotianaNicotiana spp.)spp.)1.6971.6971.6951.695衣藻衣藻衣藻衣藻(Chlamydomonas reinhardiChlamydomonas reinhardi)1.6951.6951.723/41.723/4洋葱洋葱洋葱洋葱(Allium cepaAllium cepa)1.6961.6961.6911.691蚕豆蚕豆蚕豆蚕豆(Vicia fabaVicia faba)1.6971.6971.6951.695小麦小麦小麦小麦(Triticum Triticum spp.)spp.)1.6971.6971.7021.702绿藻与高等植物绿藻与高等植物绿藻与高等植物绿藻与高等植物ctDNActDNA与核与核与核与核DNADNA的浮力密度的浮力密度的浮力密度的浮力密度注注注注：浮浮浮浮力力力力密密密密度度度度（buoyant buoyant densitydensity），是是是是通通通通过过过过密密密密度度度度离离离离心心心心法法法法测测测测得得得得的的的的DNADNA分分分分子子子子量量量量的的的的一种度量，其单位为一种度量，其单位为一种度量，其单位为一种度量，其单位为g/cmg/cm3 3。33、叶绿体基因组的构成、叶绿体基因组的构成、叶绿体基因组的构成、叶绿体基因组的构成1 1、低等植物的叶绿体基因组、低等植物的叶绿体基因组、低等植物的叶绿体基因组、低等植物的叶绿体基因组 ct ct DNADNA仅仅仅仅能能能能编编编编码码码码叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体本本本本身身身身结结结结构构构构和和和和组组组组成成成成的的的的一一一一部部部部分分分分物质物质物质物质；如如如如各各各各种种种种RNARNA、核核核核糖糖糖糖体体体体（70S70S）蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质、光光光光合合合合作作作作用用用用膜蛋白和膜蛋白和膜蛋白和膜蛋白和RuBpRuBp羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶8 8个大亚基。个大亚基。个大亚基。个大亚基。特特特特性性性性：与与与与抗抗抗抗药药药药性性性性、温温温温度度度度敏敏敏敏感感感感性性性性和和和和某某某某些些些些营营营营养养养养缺缺缺缺陷陷陷陷有有有有关。关。关。关。34A Act ct DNADNA物物物物理理理理图图图图：由由由由不不不不同同同同限限限限制制制制性性性性内内内内切切切切酶酶酶酶(EcoR(EcoR、BamHIBamHI和和和和Bgl Bgl II)II)处处处处理理理理所所所所得得得得的的的的ct DNAct DNA物理图，用三个同心圆环表示。物理图，用三个同心圆环表示。物理图，用三个同心圆环表示。物理图，用三个同心圆环表示。B Bct ct DNADNA遗遗遗遗传传传传学学学学图图图图：标标标标记记记记了了了了一一一一些些些些抗抗抗抗生生生生素素素素抗抗抗抗性性性性位位位位点点点点和和和和标标标标记记记记基基基基因因因因：ap.ap.DNADNA分分分分子子子子在在在在叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体膜膜膜膜上上上上的的的的附附附附着着着着点点点点；acac2 2、acac1 1.醋醋醋醋酸酸酸酸缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型；smsm2 2、smsm3 3.链链链链霉霉霉霉素素素素抗抗抗抗性性性性；spc.spc.壮观霉素抗性；壮观霉素抗性；壮观霉素抗性；壮观霉素抗性；tm.tm.温度敏感性。温度敏感性。温度敏感性。温度敏感性。衣藻衣藻衣藻衣藻(Chlamydomonas reinhanti)(Chlamydomonas reinhanti)的的的的叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体基因组图基因组图基因组图基因组图352 2、高等植物的叶绿体基因组、高等植物的叶绿体基因组、高等植物的叶绿体基因组、高等植物的叶绿体基因组 多数高等植物的多数高等植物的多数高等植物的多数高等植物的ct DNAct DNA大约为大约为大约为大约为150 Kb150 Kb：烟草烟草烟草烟草ct DNAct DNA为为为为155844 bp155844 bp、水稻、水稻、水稻、水稻ct DNAct DNA为为为为34525 bp34525 bp。ctDNActDNA能能能能编编编编码码码码126126个个个个蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质：12%12%序序序序列列列列是是是是专专专专为为为为叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体的组成进行编码；的组成进行编码；的组成进行编码；的组成进行编码；叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体的的的的半半半半自自自自主主主主性性性性：有有有有一一一一套套套套完完完完整整整整的的的的复复复复制制制制、转转转转录录录录和和和和翻翻翻翻译译译译系统，但又与核基因组紧密联系。系统，但又与核基因组紧密联系。系统，但又与核基因组紧密联系。系统，但又与核基因组紧密联系。如如如如叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体中中中中RuBpRuBp羧羧羧羧化化化化酶酶酶酶的的的的生生生生物物物物合合合合成成成成 8 8个个个个大大大大亚亚亚亚基基基基（由由由由叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体基基基基因因因因组组组组编编编编码码码码）+8 8个个个个小小小小亚亚亚亚基基基基（由由由由核核核核基基基基因因因因组组组组编编编编码码码码）。36大小：大小：大小：大小：156kb156kb，环状，环状，环状，环状分区分区分区分区(4(4个区个区个区个区)：的大单拷贝区的大单拷贝区的大单拷贝区的大单拷贝区(LSC)(LSC)的小单拷贝区的小单拷贝区的小单拷贝区的小单拷贝区(SSC)(SSC)两个等同的两个等同的两个等同的两个等同的25kb25kb 倒位重复区倒位重复区倒位重复区倒位重复区(IRA(IRA、IRB)IRB)水稻和烟草的叶绿体基因组图水稻和烟草的叶绿体基因组图水稻和烟草的叶绿体基因组图水稻和烟草的叶绿体基因组图37、叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统、叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统、叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统、叶绿体内遗传信息的复制、转录和翻译系统1 1、叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体DNADNA与与与与核核核核DNADNA复复复复制制制制相相相相互互互互独独独独立立立立，但但但但都都都都是是是是半半半半保保保保留留留留复制复制复制复制方式；方式；方式；方式；2 2、叶绿体、叶绿体、叶绿体、叶绿体核糖体核糖体核糖体核糖体为为为为70S70S、而细胞质中的核糖体为、而细胞质中的核糖体为、而细胞质中的核糖体为、而细胞质中的核糖体为80S80S；3 3、叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体中中中中核核核核糖糖糖糖体体体体的的的的rRNArRNA碱碱碱碱基基基基成成成成分分分分与与与与细细细细胞胞胞胞质质质质和和和和原原原原核核核核生生生生物中的物中的物中的物中的rRNArRNA不同；不同；不同；不同；4 4、叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体中中中中蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质合合合合成成成成需需需需要要要要的的的的2020种种种种氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸载载载载体体体体tRNAtRNA分分分分别别别别由核由核由核由核DNADNA和和和和ct DNAct DNA共同编码共同编码共同编码共同编码。其其其其中中中中脯脯脯脯氨氨氨氨酸酸酸酸、赖赖赖赖氨氨氨氨酸酸酸酸、天天天天冬冬冬冬氨氨氨氨酸酸酸酸、谷谷谷谷氨氨氨氨酸酸酸酸和和和和半半半半胱胱胱胱氨氨氨氨酸酸酸酸为为为为核核核核DNADNA所所所所编编编编码码码码，其其其其余余余余十十十十几几几几种种种种氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸为为为为ctDNActDNA所编码所编码所编码所编码。38一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现二、线粒体遗传的分子基础二、线粒体遗传的分子基础二、线粒体遗传的分子基础二、线粒体遗传的分子基础第四节第四节 线粒体遗传线粒体遗传39一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现、红红红红色色色色面面面面包包包包霉霉霉霉缓缓缓缓慢慢慢慢生生生生长突变型的遗传长突变型的遗传长突变型的遗传长突变型的遗传两两两两种种种种接接接接合合合合型型型型均均均均可可可可产产产产生生生生原原原原子子子子囊囊囊囊果果果果(卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞)和和和和分生孢子（精细胞）。分生孢子（精细胞）。分生孢子（精细胞）。分生孢子（精细胞）。40原子囊果原子囊果（卵细胞）（卵细胞）分生孢子（精子），仅分生孢子（精子），仅提供单倍体的核提供单倍体的核1 1 1 1、红色面霉缓慢生长突变型红色面霉缓慢生长突变型红色面霉缓慢生长突变型红色面霉缓慢生长突变型 生生生生化化化化分分分分析析析析：突突突突变变变变型型型型不不不不含含含含细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素氧氧氧氧化化化化酶酶酶酶，这这这这种种种种酶酶酶酶是是是是由由由由线线线线粒粒粒粒体体体体控控控控制制制制合合合合成成成成的的的的，观观观观察察察察到到到到缓缓缓缓慢慢慢慢生生生生长长长长突突突突变变变变型型型型线线线线粒粒粒粒体体体体结结结结构构构构不不不不正正正正常常常常认认认认为为为为有有有有关关