(17)--遗传学第11章课件普通遗传学.pdf

Genetics 第十第十二二章章 细胞质遗传细胞质遗传 又称又称母体遗传母体遗传、母性母性遗遗传传、非染色体遗传、非孟非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传核外遗传等。等。一、细胞质遗传一、细胞质遗传 由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗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传现象和遗传规律叫做细胞质遗传。细胞质遗传。第一节第一节 细胞质遗传的概念和特点细胞质遗传的概念和特点 Genetics 生物的遗传体系，可以概括如下：生物的遗传体系，可以概括如下：2 2、细胞质遗传的特点、细胞质遗传的特点 受受细胞质基因所决定细胞质基因所决定的性状，其遗传信息通过的性状，其遗传信息通过卵细胞卵细胞传给子代，而不能传给子代，而不能通过精子遗传给子代。通过精子遗传给子代。卵细胞卵细胞 精子精子 受精卵受精卵 细胞质遗传的特点：细胞质遗传的特点：1.1.正交和反交的遗传表现不同；正交和反交的遗传表现不同；F F1 1通常只表通常只表现母本的性状，故现母本的性状，故细胞质遗传又称为母性遗细胞质遗传又称为母性遗传传；细胞质遗传的特点：细胞质遗传的特点：2.2.遗传方式遗传方式是非孟德尔式是非孟德尔式的；杂交后代的；杂交后代般般不表现一定比例的分离；不表现一定比例的分离；3.3.通过连续回交能将母本的核基因几乎全部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其所控制的性置换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失；状仍不消失；4.4.由由附加体或共生体附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。病毒的转导或感染。如果正反交试验，杂种如果正反交试验，杂种F1F1的表现不同。的表现不同。可能的原因有哪些？可能的原因有哪些？细胞质遗传细胞质遗传 性连锁性连锁 母性影响母性影响 第二节第二节 母性影响母性影响 一、概念一、概念 子代受到母本核基因型的影响而表现母本核子代受到母本核基因型的影响而表现母本核基因所决定的性状的现象称为基因所决定的性状的现象称为母性影响母性影响,又叫前又叫前定作用定作用。不属于细胞质遗传。不属于细胞质遗传。细胞核遗传细胞核遗传 Genetics 二、母性影响实例二、母性影响实例 欧洲麦娥色素欧洲麦娥色素 椎实螺的外壳旋转方向椎实螺的外壳旋转方向 右右 左左 右右 F1 F1 右右 F2 F2 右右 左左 F3 F3 Why？右右 F2 F2 左左 右右 左左 F1 F1 左左 右右 F3 F3 Genetics 锥实螺的外壳旋转方向，是由一对基因差锥实螺的外壳旋转方向，是由一对基因差别决定的，别决定的，右旋右旋(D)(D)对左旋对左旋(d)(d)为显性为显性。某个体表现型并不由其自身的基因型决定，某个体表现型并不由其自身的基因型决定，而由母本卵细胞状态决定，母本卵细胞的状而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。态又由母本的基因型决定。某个体的表现型由母本的基因型决定某个体的表现型由母本的基因型决定。P：左旋：左旋dd X 右旋右旋DD 右旋右旋 DD X 左旋左旋 dd F1 左旋左旋 Dd 右旋右旋 Dd F2 右旋右旋 右旋右旋 DD Dd dd DD Dd dd F3 F3 右旋右旋 :左旋左旋 3 3：1 1 Genetics 母性影响其母性影响其3:13:1分离比例比正常的孟德尔分离晚一分离比例比正常的孟德尔分离晚一代出现，也称为代出现，也称为延迟遗传延迟遗传。注意：注意：母性遗传与母性影响有什么区别？母性遗传与母性影响有什么区别？正反交结果不同时如何来区别其遗传类型？正反交结果不同时如何来区别其遗传类型？Genetics 第三节第三节 叶绿体、线粒体的遗传叶绿体、线粒体的遗传 一、叶绿体遗传的表现一、叶绿体遗传的表现 二、线粒体遗传的表现二、线粒体遗传的表现 三、叶绿体、线粒体遗传的分子基础三、叶绿体、线粒体遗传的分子基础 一、叶绿体遗传的表现：一、叶绿体遗传的表现：1.1.柯伦斯柯伦斯 紫茉莉花斑性状遗传：紫茉莉花斑性状遗传：.紫茉莉花斑植株：紫茉莉花斑植株：着生绿色、白色和花着生绿色、白色和花斑三种枝条，且白色和绿斑三种枝条，且白色和绿色组织间有明显的界限。色组织间有明显的界限。Genetics Genetics 杂种植株所表现的性状完全由母本枝条所决定，杂种植株所表现的性状完全由母本枝条所决定，与与提供花粉的父本枝条无关。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。控制紫茉莉花斑性状的遗传物质是通过母本传递的。Genetics 原因原因 Genetics Genetics(二二)玉米条纹叶的遗传玉米条纹叶的遗传 玉米第玉米第7 7染色体染色体 上有一控制白色条纹上有一控制白色条纹(iojap)(iojap)的基因的基因ijij，纯合，纯合ijijijij株叶片为白色和绿色株叶片为白色和绿色相间的条纹。相间的条纹。Genetics P P 绿色绿色 条纹条纹 IIII iiii F F1 1 全部绿色全部绿色(Ii)(Ii)F F2 2 绿色绿色(II)(II)绿色绿色(Ii)(Ii)条纹条纹(iiii)3 3 1 1 3131表明绿色和表明绿色和条纹条纹为一对基因的差别。为一对基因的差别。正交试验：正交试验：Genetics P P 条纹条纹 绿色绿色 iiii IIII F F1 1 绿色绿色 白化白化 条纹条纹 条纹条纹 绿色绿色 Ii Ii Ii Ii II 连续回交连续回交 绿色绿色 条纹条纹 白化白化 绿色绿色 条纹条纹 白化白化 II II II Ii Ii Ii （绿色、条纹、白化三类植株无比例）绿色、条纹、白化三类植株无比例）反交试验：反交试验：隐性核基因隐性核基因ijij引起了叶绿体的变异引起了叶绿体的变异 Genetics 1 1、叶绿体、叶绿体DNADNA的分子特点的分子特点:.ctct DNADNA与细菌与细菌DNADNA相似，相似，裸露的裸露的DNADNA；.闭合双链环状结构；闭合双链环状结构；.多拷贝：多拷贝：二、二、叶绿体遗传的分子基础叶绿体遗传的分子基础*：.多数高等植物的多数高等植物的ctct DNADNA大约为大约为150150 kbpkbp：.ctDNActDNA能编码能编码126126个蛋白质个蛋白质：12%12%专为叶绿体专为叶绿体 .叶绿体的半自主性：叶绿体的半自主性：有一套完整的复制、转录和翻译有一套完整的复制、转录和翻译 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。2.2.高等植物的叶绿体基因组高等植物的叶绿体基因组*：三、线粒体遗传的表现三、线粒体遗传的表现 （课下自己看）（课下自己看）(一一)红色面包霉缓慢生长突变型的遗传红色面包霉缓慢生长突变型的遗传 四、线粒体的分子特点四、线粒体的分子特点*：Genetics 第四节第四节 共生体和质粒决定的染色体外遗传共生体和质粒决定的染色体外遗传 一、共生体的遗传一、共生体的遗传 二、质粒的遗传二、质粒的遗传 Genetics 一一.共生体的遗传共生体的遗传 某些生物的细胞质中存在着一种细胞生存非必某些生物的细胞质中存在着一种细胞生存非必需的，以某种共生的形式共存的细胞质颗粒，称为需的，以某种共生的形式共存的细胞质颗粒，称为共生体。共生体。能自我复制，或在核基因的作用下进行复制，能自我复制，或在核基因的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主的表现产生一连续地保持在寄主细胞中，并对寄主的表现产生一定的影响，类似于定的影响，类似于细胞质遗传细胞质遗传的效果。的效果。Genetics 草履虫能进行草履虫能进行无性生殖无性生殖，又能进行有性生殖。，又能进行有性生殖。有性生殖，采取有性生殖，采取接合接合生殖或生殖或自体受精自体受精的方式的方式 。Genetics 接合生殖接合生殖 AAAA和和aaaa 基因型为基因型为AaAa Genetics 自体受精自体受精 AAAA和和aaaa 基因型为基因型为AaAa Genetics 草履虫一种特殊放毒型品系，体内含有一种卡巴粒，能分草履虫一种特殊放毒型品系，体内含有一种卡巴粒，能分泌草履虫素，杀死其它无毒的敏感型品系。泌草履虫素，杀死其它无毒的敏感型品系。草履虫放毒型遗传必须两种因子同时存在：草履虫放毒型遗传必须两种因子同时存在：一是细胞质一是细胞质里的卡巴粒，一是核内的显性基因里的卡巴粒，一是核内的显性基因K K。放毒型和敏感型草履虫接合生殖，接合时间长短不同，放毒型和敏感型草履虫接合生殖，接合时间长短不同，后果不同后果不同 杂交时间短：杂交时间短：仅交换两个小核中的仅交换两个小核中的K K k k，未交换胞质内卡巴粒，未交换胞质内卡巴粒，F F1 1其表型不变。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自体受精后基因分离纯合，仅胞质中有卡巴粒和基因型为基因型为KKKK的草履虫为放毒型，其余为敏感型。的草履虫为放毒型，其余为敏感型。杂交时间长：杂交时间长：同时交换小核与胞质中的卡巴粒，同时交换小核与胞质中的卡巴粒，F F1 1均表现为均表现为放毒型。放毒型。自体受精后基因纯合；无性繁殖，自体受精后基因纯合；无性繁殖，kkkk基因型中基因型中的卡巴粒渐渐丢失而成为敏感型。的卡巴粒渐渐丢失而成为敏感型。Genetics 放毒型的毒素是由细胞质中的放毒型的毒素是由细胞质中的卡巴粒产生卡巴粒产生的，的，但卡巴粒的增殖有赖于核基因但卡巴粒的增殖有赖于核基因K K的存在。的存在。如果没有如果没有K K基因，基因，kkkk个体中的卡巴粒经个体中的卡巴粒经5 5-8 8代的代的分裂，就会消失而变为敏感型。卡巴粒一经消失，分裂，就会消失而变为敏感型。卡巴粒一经消失，就不能再生，除非再从另一放毒型中获得。就不能再生，除非再从另一放毒型中获得。如果细胞质内没有卡巴粒，如果细胞质内没有卡巴粒，即使即使K K基因存在基因存在，也，也不能无中生有的产生卡巴粒，所以还是敏感型的。不能无中生有的产生卡巴粒，所以还是敏感型的。Genetics 2 2、质粒的遗传、质粒的遗传 大肠杆菌大肠杆菌F F因子的遗传最具代表性。因子的遗传最具代表性。Genetics 第五节第五节 植物雄性不育的遗传植物雄性不育的遗传 植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常，植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但是雌蕊发育正常不能产生有正常功能的花粉，但是雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。，能接受正常花粉而受精结实。Genetics 思考：思考：倒位、易位杂合体的半不育倒位、易位杂合体的半不育 双杂合体不育保持系双杂合体不育保持系 同源多倍体的高度不育同源多倍体的高度不育 单倍体的高度不育单倍体的高度不育 远缘杂种远缘杂种F1F1的不育性的不育性 烟草自交不亲和烟草自交不亲和 引起植物花粉育性变化的原因有哪些？引起植物花粉育性变化的原因有哪些？Genetics 杂种优势利用杂种优势利用 配制杂交种配制杂交种 Genetics 一、雄性不育的类别及其遗传特点一、雄性不育的类别及其遗传特点 (一一)核不育型核不育型 由核内染色体上基因所决定由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型，简称核不育的雄性不育类型，简称核不育型。型。败育时期：败育时期：PMCPMC减数分裂期间，减数分裂期间，不能形成正常花粉。不能形成正常花粉。表现：表现：败育过程发生较早，败育败育过程发生较早，败育得十分彻底。得十分彻底。msms X MsMs msms X Msms Msms msms Msms 隐性核不育类型隐性核不育类型 由隐性单基因由隐性单基因msms控制控制,纯合体纯合体(msmsmsms)表现雄性不育表现雄性不育 msmsmsms 不育不育 MsMsMsMs 可育可育 MsmsMsms 可育可育 不育性易恢复不育性易恢复 难保持难保持 MsMs X msms Msms 显性雄性不育 不育性由显性单基因不育性由显性单基因MsMs控制控制 MsMs MsMs 不育不育 Msms Msms 不育不育 msms msms 可育可育 Msms X msms Msms msms 不育性不易保持不育性不易保持 难恢复难恢复 太谷核不育小麦太谷核不育小麦 -轮回选择轮回选择 矮败小麦国宝矮败小麦国宝 Genetics 目前已在目前已在270270多种植物中发现有细胞质多种植物中发现有细胞质 雄性不育现象。雄性不育现象。细胞质遗传特点细胞质遗传特点 不育作母本不育作母本不育不育 细胞质型不育系的不育性能被保持而不能被恢复。细胞质型不育系的不育性能被保持而不能被恢复。（二）、（二）、质不育型质不育型 Genetics（三（三)质质核不育型核不育型 由由细胞质基因和核基因互作细胞质基因和核基因互作控制的不育类型，简控制的不育类型，简称称质核型，又叫胞质不育型质核型，又叫胞质不育型。败育时期：败育时期：多发生在雄配子形成期，或减数分裂多发生在雄配子形成期，或减数分裂过程。过程。表现：表现：比较复杂比较复杂 Genetics 由由不育细胞质基因不育细胞质基因和相对应和相对应核基因核基因所决定。所决定。胞质基因胞质基因 S S 不育不育 N N 可育可育 核基因核基因 r r 不育不育 R R 可育可育 1.1.质核型不育性的遗传质核型不育性的遗传 S(rr)S(rr)不育不育 N(rr)N(RR)S(RR)N(Rr)S(Rr)N(rr)N(RR)S(RR)N(Rr)S(Rr)可育可育 Genetics Genetics Genetics S(rr)S(rr)不育系不育系 N(rr)N(rr)保持不育性在世代中稳定传递保持不育性在世代中稳定传递 保持系保持系。N(RR)N(RR)或或S(RR)S(RR)恢复育性恢复育性 恢复系恢复系 N(Rr)N(Rr)或或S(Rr)S(Rr)，具有杂合的恢复能力，具有杂合的恢复能力，恢复恢复性杂合体性杂合体 2 2 质核型不育性的复杂性质核型不育性的复杂性 (1)(1)孢子体不育和配子体不育孢子体不育和配子体不育 孢子体不育孢子体不育是指花粉的育性受是指花粉的育性受植株植株(孢子体孢子体)基因基因型所控制，而与花粉本身所含基因无关。型所控制，而与花粉本身所含基因无关。配子体不育配子体不育是指花粉育性直接受是指花粉育性直接受花粉花粉 (雄配子体雄配子体)本身的基因所决定。本身的基因所决定。问题：问题：二者有何区别？二者有何区别？基因型为基因型为S(Rr)S(Rr)的植株分别为孢子体不育和配子的植株分别为孢子体不育和配子体不育时会产生什么样的花粉？体不育时会产生什么样的花粉？Genetics 孢子体不育孢子体不育基因型为基因型为S(Rr)S(Rr)，产生的花粉有两种，一，产生的花粉有两种，一种含有种含有R R，一种含有，一种含有r r，这两种花粉都可育，这两种花粉都可育 基因型为基因型为S S（rrrr），则全部花粉败育），则全部花粉败育 配子体不育配子体不育 配子体内的核基因为配子体内的核基因为R R，则该配子可，则该配子可育；育；配子体内的核基因为配子体内的核基因为r r，则该配子不育。，则该配子不育。RrRr植株花粉是半不育的植株花粉是半不育的 Genetics (2)(2)胞质不育基因多样性与核育性基因的对应性胞质不育基因多样性与核育性基因的对应性 同一植物内可以有多种质核不育类型。由于胞质同一植物内可以有多种质核不育类型。由于胞质不育基因和核基因的来源和性质不同，在表现型特征不育基因和核基因的来源和性质不同，在表现型特征和恢复性反应上往往表现明显的差异。和恢复性反应上往往表现明显的差异。Genetics.单基因不育性和多基因性不育性：单基因不育性和多基因性不育性：核遗传型不育性：多数表现为单基因遗传；核遗传型不育性：多数表现为单基因遗传；质核互作型：既有单基因控制、也有多基因控制。质核互作型：既有单基因控制、也有多基因控制。Genetics 二、雄性不育性的发生机理二、雄性不育性的发生机理 (一一)胞质不育基因的载体胞质不育基因的载体 (二二)关于质核不育型的假说关于质核不育型的假说 不育胞质基因载于何处？不育胞质基因载于何处？它如何与核基因相互作用而导致不育？它如何与核基因相互作用而导致不育？Genetics 三、三、雄性不育性的利用雄性不育性的利用 杂种优势的利用杂种优势的利用 杂交母本雄性不育，就可以杂交母本雄性不育，就可以免去大面积繁育制种时的去雄免去大面积繁育制种时的去雄工作，并保证杂交种子的纯度工作，并保证杂交种子的纯度。Genetics 生产上主要质核互作雄性不育性，生产上主要质核互作雄性不育性，三系配套三系配套(三系法）三系法）。同时解决同时解决不育系繁种和杂种种子不育系繁种和杂种种子生产的问题：生产的问题：繁种：不育系繁种：不育系保持系保持系 不育系不育系 制种：不育系制种：不育系恢复系恢复系 F F1 1杂交种杂交种 湖北光敏核不育水稻与湖北光敏核不育水稻与 两系配套法制种两系配套法制种 19731973年，发现年，发现“湖北光敏核不育水稻农垦湖北光敏核不育水稻农垦58S58S”,在长日在长日照条件下为不育，短日照下为可育。照条件下为不育，短日照下为可育。Genetics 本章重点本章重点 1.1.细胞质遗传的特点：细胞质遗传的特点：4 4点？点？2.2.母性影响：母性影响：区别？表现？区别？表现？3.3.胞质遗传的表现：胞质遗传的表现：叶绿体遗传；线粒体遗传；叶绿体遗传；线粒体遗传；共生体遗传。共生体遗传。4.4.雄性不育的类别及其遗传机理。雄性不育的类别及其遗传机理。核不育型、质核不育型、质 核互作不育型、质遗传型。核互作不育型、质遗传型。三系配套、三系配套、孢子体不育与配子体不育。孢子体不育与配子体不育。Genetics 课后习题课后习题 3、4、5、6、7、9、12、13、14 Genetics 若以两种椎实螺杂交（若以两种椎实螺杂交（dddd左旋左旋DDDD右旋）：右旋）：a.a.写出写出F1F1的基因型和表现型；的基因型和表现型；b.F1b.F1自交，自交，F2F2的基因型和表现型又如何的基因型和表现型又如何 P P：dd dd 左旋左旋DD DD 右旋右旋 F1F1：左旋左旋DdDd F2 DD F2 DD 右旋右旋 Dd Dd 右旋右旋 dd dd 右旋右旋 Genetics 有三种基因型纯合的草履虫品系有三种基因型纯合的草履虫品系A A、B B、C C，其中，其中A A 是放毒型，是放毒型，B B 和和C C 是敏感型。品系是敏感型。品系A A与品系与品系B B 交配交配，并让其子代自体受精，得到的后代都是放毒型。，并让其子代自体受精，得到的后代都是放毒型。品系品系A A 与品系与品系C C 交配，经同样的步骤，得到一半放交配，经同样的步骤，得到一半放毒型一半敏感型（但交配时接合的时间较长）。毒型一半敏感型（但交配时接合的时间较长）。试写出试写出A A、B B、C C三个品系的基因型以及细胞质中是三个品系的基因型以及细胞质中是否有卡巴粒。否有卡巴粒。