细胞质遗传 (2)精选PPT.ppt

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1、第1页，讲稿共68张，创作于星期二219081908年，年，CorrensCorrens发现紫茉发现紫茉莉中有一种花斑植株；莉中有一种花斑植株；这种花斑植株着生有纯绿这种花斑植株着生有纯绿色、白色和花斑色、白色和花斑3 3种枝条；种枝条；白色部分和绿色部分界限白色部分和绿色部分界限明显。明显。第2页，讲稿共68张，创作于星期二3杂种枝条的性状完全由母本枝条所决定，与提供花粉杂种枝条的性状完全由母本枝条所决定，与提供花粉的父本枝条无关；的父本枝条无关；决定枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。决定枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。&紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传 第3页，讲稿共68

2、张，创作于星期二4花斑枝条的绿叶细胞含有正常的花斑枝条的绿叶细胞含有正常的绿色质体绿色质体(叶绿体叶绿体)；白叶细胞只含无叶绿素的白叶细胞只含无叶绿素的白色质体白色质体(白色体白色体)；而在绿白组织之间的交界区域，某些细胞里而在绿白组织之间的交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又有白色体。既有叶绿体，又有白色体。因此，植物的这种花斑现象是叶绿体的前体因此，植物的这种花斑现象是叶绿体的前体质体变异质体变异造造成的。成的。第4页，讲稿共68张，创作于星期二5v细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质，统称为细胞质基细胞质基因组因组(plasmon)。第第1010章章 细细

3、胞胞 质质 遗遗 传传第5页，讲稿共68张，创作于星期二6第第1 1节节 细胞质遗传的概念和特点细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念一、细胞质遗传的概念 由细胞质内的基因所决定的遗传现象和遗传规律由细胞质内的基因所决定的遗传现象和遗传规律 叫做叫做细胞质遗传细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)。细胞质遗传又称细胞质遗传又称 非染色体遗传非染色体遗传(non-chromosomal inheritance)(non-chromosomal inheritance)非孟德尔遗传非孟德尔遗传(non-Mendelian inheritance)(non-Mendelia

4、n inheritance)染色体外遗传染色体外遗传(extra-chromosomal inheritance)(extra-chromosomal inheritance)核外遗传核外遗传(extra-nuclear inheritance)(extra-nuclear inheritance)母体遗传母体遗传(maternal inheritance)(maternal inheritance)等。等。第6页，讲稿共68张，创作于星期二7&紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传 第7页，讲稿共68张，创作于星期二8v原因：原因：受细胞质基因所决定的性状，其遗传信息只能通受细胞质基因所决

5、定的性状，其遗传信息只能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。F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。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。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。F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。第8页，讲稿共68张，创作于星期二9&玉米条纹叶的遗传玉米条纹叶的遗传 19431943年，罗兹年，罗兹(Rhoads,M.M.)发现玉

6、米的第发现玉米的第7 7号染色体上有一个控制白色条纹号染色体上有一个控制白色条纹(iojap)的的基因基因(ij)；纯合的纯合的ijij植株植株的叶片表现为白色和绿色的叶片表现为白色和绿色相间的条纹相间的条纹。第9页，讲稿共68张，创作于星期二10隐性核基因隐性核基因ijij引起了引起了叶绿体叶绿体的变异，的变异，便呈现条纹便呈现条纹 或白色性状。或白色性状。变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式稳定传递。变异一经发生，便能以细胞质遗传的方式稳定传递。第10页，讲稿共68张，创作于星期二114 叶绿体叶绿体DNA DNA 叶绿体叶绿体DNA(chloroplast DNA，ctDNA)是闭合环状

7、的双链是闭合环状的双链结构，浮力密度小；结构，浮力密度小；二、叶绿体遗传及分子基础二、叶绿体遗传及分子基础ctDNActDNA与细菌与细菌DNADNA相似，是相似，是裸裸露的露的DNADNA。高等植物高等植物ctDNActDNA与核与核DNADNA没有明显区别；没有明显区别；第11页，讲稿共68张，创作于星期二12但单细胞的藻类但单细胞的藻类ctDNA与核与核DNA在碱基组成和甲基化等在碱基组成和甲基化等方面方面差别较大；差别较大；某些藻类中每个叶绿体内约有某些藻类中每个叶绿体内约有100100个拷贝。个拷贝。据测定，高等植物中每个叶绿体内含有据测定，高等植物中每个叶绿体内含有30-6030-

8、60个拷贝，个拷贝，大多数植物中，每个细胞内含有几千个拷贝。大多数植物中，每个细胞内含有几千个拷贝。叶绿体叶绿体DNADNA的复制方式与核的复制方式与核DNADNA一样，都是一样，都是半保留复制。半保留复制。但但叶绿体叶绿体DNADNA和核和核DNADNA合成时期是完全独立的。合成时期是完全独立的。第12页，讲稿共68张，创作于星期二13一些植物的一些植物的ctDNA的全部碱的全部碱基序列已被测出来；多数植物基序列已被测出来；多数植物的的ctDNA大小约为大小约为150kb150kb。玉米的叶绿体基因组图玉米的叶绿体基因组图 每个每个ctDNA大约能编码大约能编码126126个个蛋白质。蛋白质

9、。ctDNA序列中的序列中的12%12%专专门为叶绿体的组成编码。门为叶绿体的组成编码。烟草的烟草的ctDNActDNA为为155,844bp155,844bp；水稻的水稻的ctDNActDNA为为134,525bp134,525bp。4 叶绿体基因组的构成叶绿体基因组的构成 第13页，讲稿共68张，创作于星期二14 ctDNA ctDNA的其余部分还与生物体的的其余部分还与生物体的抗药性抗药性，对，对温度的敏温度的敏感性感性以及某些以及某些营养缺陷型营养缺陷型等有密切关系。等有密切关系。ctDNA ctDNA仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质，仅能编码叶绿体本身结构和组成的一部分物质，

10、如如rRNA、tRNA、核糖体蛋白质、光合作用膜蛋白以及核糖体蛋白质、光合作用膜蛋白以及RuBp(RuBp(1 1，5-5-二磷酸核酮糖二磷酸核酮糖)羧化酶的大亚基等。羧化酶的大亚基等。第14页，讲稿共68张，创作于星期二15叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗传系叶绿体基因组是存在于核基因组之外的另一遗传系统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。统，它含有为数不多但作用不小的遗传基因。v因此，叶绿体基因组在遗传上仅有因此，叶绿体基因组在遗传上仅有相对的自主性或半相对的自主性或半自主性。自主性。与核基因组相比，与核基因组相比，叶绿体基因组在遗传上的作用十分有限。叶绿体基因组在遗传上的作用十

11、分有限。叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光合作用中叶绿素合成酶系、电子传递系统以及光合作用中CO2 固定固定途径有关的许多酶类，都是由核基因编码的。途径有关的许多酶类，都是由核基因编码的。第15页，讲稿共68张，创作于星期二164 线粒体线粒体DNADNA的分子特点的分子特点 线粒体线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是裸露的双链分是裸露的双链分子，一般为闭合环状结构，但也有线性的。子，一般为闭合环状结构，但也有线性的。其分子量约为其分子量约为601060106 6道尔顿，长度为道尔顿，长度为15-3015-30 m m。mtDNAmtDNA与核与核DNADNA有明显

12、的不同。有明显的不同。三、线粒体遗传及其分子基础三、线粒体遗传及其分子基础线粒体线粒体DNA，具有转录和翻译的功能，构成非染色体，具有转录和翻译的功能，构成非染色体遗传的又一遗传体系。遗传的又一遗传体系。第16页，讲稿共68张，创作于星期二174 线粒体基因组线粒体基因组人、鼠和牛的人、鼠和牛的mtDNA的全序的全序列是最早被测出来的，三种列是最早被测出来的，三种mtDNAmtDNA均均显示显示相同的基本遗传相同的基本遗传信息结构。信息结构。人、鼠和牛的线粒体基因组图人、鼠和牛的线粒体基因组图 2 2个个rRNArRNA基因；基因；2222个个tRNAtRNA基因；基因；1313个可能的蛋白质

13、结构基因；个可能的蛋白质结构基因；5 5个基因编码已知的蛋白质；个基因编码已知的蛋白质；但其他基因的产物及功能目前尚未但其他基因的产物及功能目前尚未确定。确定。第17页，讲稿共68张，创作于星期二18高等植物的高等植物的mt DNAmt DNA非常大，非常大，并且因植物种类不同而存并且因植物种类不同而存在很大差异，其限制性内切酶谱复杂。在很大差异，其限制性内切酶谱复杂。F 植物的植物的mtDNAmtDNA已将玉米已将玉米mtDNAmtDNA的全序列基本测出来，其环状的全序列基本测出来，其环状 mtDNAmtDNA含含有约有约570kbp570kbp，其内部具有多个重复序列。目前已有不少，其内部

14、具有多个重复序列。目前已有不少基因基因如编码如编码rRNArRNA、tRNAtRNA、细胞色素、细胞色素C C氧化酶等的基因氧化酶等的基因定位于玉米、小麦等的定位于玉米、小麦等的mtDNAmtDNA上。上。第18页，讲稿共68张，创作于星期二19F近几年还发现人和牛线粒体近几年还发现人和牛线粒体DNADNA编码蛋白质的遗传密码与一编码蛋白质的遗传密码与一般通用的密码有几处不同，而般通用的密码有几处不同，而且人、牛线粒体与酵母线粒体且人、牛线粒体与酵母线粒体也不尽相同。也不尽相同。v线粒体能合成与自身结构有关的一部分蛋白质，线粒体能合成与自身结构有关的一部分蛋白质，同时又依赖于核编码的蛋白质的输

15、入。因此，线粒同时又依赖于核编码的蛋白质的输入。因此，线粒体是体是半自主性的细胞器，半自主性的细胞器，它与核遗传体系处于相互它与核遗传体系处于相互依存之中。依存之中。第19页，讲稿共68张，创作于星期二20四、共生体和质粒的遗传四、共生体和质粒的遗传 4 共生体的遗传共生体的遗传 在某些生物的细胞质中存在着一种细胞质颗粒，它们并在某些生物的细胞质中存在着一种细胞质颗粒，它们并不是细胞生存的必需组成部分，而是以某种共生的形式存不是细胞生存的必需组成部分，而是以某种共生的形式存在于细胞中，因而被称为在于细胞中，因而被称为共生体共生体(symbiont)(symbiont)。这种共生体颗粒能够自我复

16、制，或在寄主细胞核基因组这种共生体颗粒能够自我复制，或在寄主细胞核基因组的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主的作用下进行复制，连续地保持在寄主细胞中，并对寄主的表现产生一定的影响，的表现产生一定的影响，类似于细胞质遗传的效果。类似于细胞质遗传的效果。因此，因此，共生体颗粒也是细胞质遗传研究的重要对象。共生体颗粒也是细胞质遗传研究的重要对象。第20页，讲稿共68张，创作于星期二21v草履虫的放毒型遗传草履虫的放毒型遗传 第21页，讲稿共68张，创作于星期二22草履虫含有两种细胞核草履虫含有两种细胞核 F大核大核：多倍体，主要负责营养；多倍体，主要负责营养；F小核小核：二倍体，主要负

17、责遗传；二倍体，主要负责遗传；第22页，讲稿共68张，创作于星期二23无性生殖无性生殖 有性生殖有性生殖第23页，讲稿共68张，创作于星期二24第24页，讲稿共68张，创作于星期二25放毒型放毒型(KK+KK+卡巴粒卡巴粒)敏感型敏感型(kkkk)结合时间较短结合时间较短 敏感型敏感型(KkKk)结合时间较长结合时间较长 放毒型放毒型(Kk+Kk+卡巴粒卡巴粒)自体受精自体受精 kk+kk+卡巴粒卡巴粒 KK+KK+卡巴粒卡巴粒 放毒型放毒型(KK+(KK+卡巴粒卡巴粒)敏感型敏感型 (kkkk)放毒型放毒型(Kk+Kk+卡巴粒卡巴粒)自体受精自体受精 kk+kk+卡巴粒卡巴粒 KK+KK+卡

18、巴粒卡巴粒 放毒型放毒型(KK+(KK+卡巴粒卡巴粒)敏感型敏感型 (kkkk)第25页，讲稿共68张，创作于星期二26v 结论结论 放毒型的毒素是由细胞质中的卡巴粒产生的，放毒型的毒素是由细胞质中的卡巴粒产生的，但但卡巴粒的增殖有赖于核基因卡巴粒的增殖有赖于核基因K K的存在；的存在；若无若无K K基因存在，基因存在，kkkk个体中的卡巴粒经个体中的卡巴粒经5-85-8代代 的分裂后，会消失而变为敏感型；的分裂后，会消失而变为敏感型；若细胞质中没有卡巴粒，即若细胞质中没有卡巴粒，即 使有使有K基因存在，也不能产基因存在，也不能产 生卡巴粒，仍为敏感型；生卡巴粒，仍为敏感型；第26页，讲稿共6

19、8张，创作于星期二274 质粒的遗传质粒的遗传 大部分质粒在染色体外；某些质粒既能独立存在于细大部分质粒在染色体外；某些质粒既能独立存在于细胞中，又能整合到染色体上，这一种质粒则称为胞中，又能整合到染色体上，这一种质粒则称为附加附加体体(episome)(episome)。质粒质粒几乎存在于每一种细菌细胞中，细菌质粒一般几乎存在于每一种细菌细胞中，细菌质粒一般为共价闭合的双链环状为共价闭合的双链环状DNA，是一种自主的遗传成分，是一种自主的遗传成分，能够独立地进行自我复制。能够独立地进行自我复制。第27页，讲稿共68张，创作于星期二28F大部分质粒独立于染色体而复制、转移，并且决定细大部分质粒

20、独立于染色体而复制、转移，并且决定细菌的某些性状，其遗传具有类似细胞质遗传的特征。菌的某些性状，其遗传具有类似细胞质遗传的特征。F大肠杆菌的大肠杆菌的F F因子因子的遗传最具代表性。的遗传最具代表性。第28页，讲稿共68张，创作于星期二29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通常只表现母本的性状，故通常只表现母本的性状，故又称为又称为母性遗传；母性遗传；通过连续回交不能置换细胞质通过连续回交不能置换细胞质基因；基因；由附加体或共生体决定的性由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转状，其表现往往类似病毒的转导或感染；导或感染；遗传方式是非孟德尔式的遗传方式是

21、非孟德尔式的;杂杂交后代一般不表现一定比例的交后代一般不表现一定比例的分离。分离。五、细胞质遗传的特点五、细胞质遗传的特点 第29页，讲稿共68张，创作于星期二30v椎实螺的外壳旋转方向的遗传椎实螺的外壳旋转方向的遗传椎实螺是一种椎实螺是一种、同体的软同体的软体动物，每一个体又能同时产生体动物，每一个体又能同时产生卵子和精子，但一般通过异体受卵子和精子，但一般通过异体受精进行繁殖。精进行繁殖。椎实螺即可进行异体杂交、又椎实螺即可进行异体杂交、又可单独进行个体的自体受精。可单独进行个体的自体受精。4椎实螺外壳的旋转方向有左旋椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋之分，属于一对相对性状。和右旋之分，属于

22、一对相对性状。第30页，讲稿共68张，创作于星期二31v椎实螺外壳旋转方向，由一对基因决定，椎实螺外壳旋转方向，由一对基因决定，右旋右旋(S(S+)对左旋对左旋(S)(S)为显性。为显性。S+s第31页，讲稿共68张，创作于星期二32正交反交3131第32页，讲稿共68张，创作于星期二334某个体的表现型某个体的表现型并不由其自身的基因型直接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。胞的状态又由母本的基因型决定。4椎实螺外壳旋转方向椎实螺外壳旋转方向是由受精卵第一次和第是由受精卵第一次和第二次分裂时纺锤

23、体分裂方向所决定的。二次分裂时纺锤体分裂方向所决定的。第33页，讲稿共68张，创作于星期二34母体基因型母体基因型 受精卵纺锤体分裂方向受精卵纺锤体分裂方向 椎实螺外壳旋转方向。椎实螺外壳旋转方向。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；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。第34页，讲稿共68张，创作于星期二35F由于由于F1F1的旋转方向同母本一致，如果试验只进行到的旋转方向同母本一致，如果试验只进行到F2F2，很可能被误认为细胞质遗传。很可能被误认为细胞质遗传。(SS)(SS)(分离分离)(ss)(ss)正交正交(右旋右旋)SSSS(左旋

24、左旋)ss)ss异体受精异体受精F1 F1 全部为右旋全部为右旋(S Ss)s)自体受精自体受精F2 1F2 1SSSS22S Ss1sss1ss（均右旋）（均右旋）F3 F3 右旋右旋 右旋右旋 左旋左旋3 13 1(SS)(SS)(分离分离)(ss)(ss)反交反交(左旋左旋)ss)ss(右旋右旋)SSSS异体受精异体受精全为全为左旋左旋(S Ss)s)自体受精自体受精1 1SSSS22S Ss1sss1ss（均右旋）（均右旋）右旋右旋 右旋右旋 左旋左旋3 13 1第35页，讲稿共68张，创作于星期二36一、概念：一、概念：母性影响：母性影响：由于母本基因型的影响，使子代表现母本由于母本

25、基因型的影响，使子代表现母本性状的遗传现象。也称为性状的遗传现象。也称为前定作用或延迟遗传。前定作用或延迟遗传。v母性影响所表现的遗传现象与细胞质遗传十分相母性影响所表现的遗传现象与细胞质遗传十分相似，但它不是由于细胞质基因组所决定的，而是似，但它不是由于细胞质基因组所决定的，而是由核基因的产物在卵细胞中积累所决定的，因此，由核基因的产物在卵细胞中积累所决定的，因此，它不属于细胞质遗传的范畴。它不属于细胞质遗传的范畴。二、与细胞质遗传不同：二、与细胞质遗传不同：第第2节母性影响节母性影响第36页，讲稿共68张，创作于星期二37第第3 3节节 植物雄性不育的遗传植物雄性不育的遗传第37页，讲稿共

26、68张，创作于星期二38一、雄性不育的概念与类别一、雄性不育的概念与类别v植物雄性不育性植物雄性不育性(male sterility)：雌雄同株或同花的植物，雄蕊发育不正常，雌雄同株或同花的植物，雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉不能产生有正常功能的花粉雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实雄性不育现象的存在与意义：雄性不育现象的存在与意义：广泛存在广泛存在用于杂种优势利用中，杂交种制种用于杂种优势利用中，杂交种制种以不育系作为母本，免除人工去雄以不育系作为母本，免除人工去雄第38页，讲稿共68张，创作于星期二39v 雄性不育的类别雄性不育的类别细胞

27、核雄性不育的产生与特点细胞核雄性不育的产生与特点（一）核不育型（一）核不育型核基因中与花粉粒发育相关的基因很多，各对核基因中与花粉粒发育相关的基因很多，各对基因突变均可能导致花粉粒发育异常，从而形成基因突变均可能导致花粉粒发育异常，从而形成雄性不育；雄性不育；核基因突变引起的败育过程发生于花粉母细胞核基因突变引起的败育过程发生于花粉母细胞减数分裂期：败育早、败育彻底。减数分裂期：败育早、败育彻底。第39页，讲稿共68张，创作于星期二40遗传基础遗传基础如果败育是由于单基因突变引起，则花粉粒育如果败育是由于单基因突变引起，则花粉粒育性受一对基因控制，并且通常不育性受隐性突变性受一对基因控制，并且

28、通常不育性受隐性突变基因控制。基因控制。MsMs：正常、显性、可育基因：正常、显性、可育基因msms：突变、隐性、不育基因突变、隐性、不育基因第40页，讲稿共68张，创作于星期二41 雄性不育系雄性不育系(A)(A)：基因型为基因型为msmsmsms的品系的品系(由于雄性不育核基因纯合而由于雄性不育核基因纯合而表现雄性不育的品系表现雄性不育的品系/纯系纯系)在杂交中只能作为母本，并且产生的雌配子均带在杂交中只能作为母本，并且产生的雌配子均带雄性不育基因雄性不育基因msms第41页，讲稿共68张，创作于星期二42不同基因型杂交与不育性的遗传不同基因型杂交与不育性的遗传雄性不育性的雄性不育性的恢复

29、恢复(生产杂交种生产杂交种)msmsMsMs msmsMsMsMsmsMsms杂交后代可育，育性得到恢复杂交后代可育，育性得到恢复恢复系恢复系(R)(R)作为父本与不育系杂交，产生的后代都具有雄性作为父本与不育系杂交，产生的后代都具有雄性育性育性(使后代恢复雄性育性使后代恢复雄性育性)的品系的品系用于生产杂交种用于生产杂交种第42页，讲稿共68张，创作于星期二43雄性不育性的雄性不育性的保持保持(繁殖不育系繁殖不育系)msmsMsmsmsmsMsmsMsmsMsmsmsmsmsms部分杂交后代可保持不育性，但两种类型难部分杂交后代可保持不育性，但两种类型难以区分以区分(幼苗期性状、抽穗期性状幼

30、苗期性状、抽穗期性状)保持系保持系(B)(B)作为父本与不育系交配，产生的后代能够保持雄性作为父本与不育系交配，产生的后代能够保持雄性不育特性的品系不育特性的品系用于繁殖不育系用于繁殖不育系第43页，讲稿共68张，创作于星期二44（二）细胞质雄性不育性（二）细胞质雄性不育性v细胞质雄不育的产生与特点细胞质雄不育的产生与特点细胞质的遗传类型有两种：细胞质的遗传类型有两种：N N（可育个体可育个体）：具有正常的细胞质）：具有正常的细胞质(可育胞质可育胞质)，S S（不育个体不育个体）：具有不育的细胞质）：具有不育的细胞质(不育胞质不育胞质)，某些细胞质基因突变也可能导致花粉粒发育某些细胞质基因突变

31、也可能导致花粉粒发育 异常异常(败育败育)，从而形成雄性不育植株，从而形成雄性不育植株遗传基础遗传基础带有雄性不育细胞质基因，并表现雄性不育性带有雄性不育细胞质基因，并表现雄性不育性的品系就是的品系就是细胞质雄性不育系细胞质雄性不育系(A)(A)第44页，讲稿共68张，创作于星期二45v细胞质雄性不育性的遗传细胞质雄性不育性的遗传细胞质雄性不育性可以得细胞质雄性不育性可以得到到保持保持(繁殖不育系繁殖不育系)但是不能够得到但是不能够得到恢复恢复不能够生产杂交种不能够生产杂交种以不育系作为母本以不育系作为母本（非轮回亲本）（非轮回亲本）以可育品系作为父本以可育品系作为父本（轮回亲本）（轮回亲本）

32、连续回交，回交后代总是具有不连续回交，回交后代总是具有不育胞质，因而也是不育系育胞质，因而也是不育系第45页，讲稿共68张，创作于星期二46（三）质核互作雄性不育性（三）质核互作雄性不育性败育的发生败育的发生玉米、小麦、高梁等植物玉米、小麦、高梁等植物败育过程通常发生在减数分裂之后败育过程通常发生在减数分裂之后矮牵牛、胡萝卜等植物矮牵牛、胡萝卜等植物败育发生在减数分裂过程中或之前败育发生在减数分裂过程中或之前受细胞核基因与细胞质基因共同控制受细胞核基因与细胞质基因共同控制育性表现为核基因与细胞质基因的重叠作用育性表现为核基因与细胞质基因的重叠作用只要一方具有可育基因，花粉粒的发育过程就表现只要

33、一方具有可育基因，花粉粒的发育过程就表现为正常为正常第46页，讲稿共68张，创作于星期二47v质核互作雄性不育性的遗传基础质核互作雄性不育性的遗传基础细胞质遗传类型细胞质遗传类型N N：具有正常的细胞质：具有正常的细胞质(可育胞质可育胞质)S S：具有不育的细胞质：具有不育的细胞质(不育胞质不育胞质)细胞核的遗传类型细胞核的遗传类型(单基因单基因)：可育：可育(R)(R)对不育对不育(r)(r)为显性为显性RRRR：显性纯合可育核基因型：显性纯合可育核基因型RrRr：杂合可育核基因型：杂合可育核基因型rrrr：隐性纯合不育核基因型：隐性纯合不育核基因型第47页，讲稿共68张，创作于星期二48存

34、在存在6 6种核质组合类型，当核质基因均为不育型的个种核质组合类型，当核质基因均为不育型的个体表现为雄性不育体表现为雄性不育N(RR)N(RR)：可育可育N(Rr)N(Rr)：可育可育N(rr)N(rr)：可育可育S(RR)S(RR)：可育可育S(Rr)S(Rr)：可育可育S(rr)S(rr)：不育不育不育系不育系(A)(A)第48页，讲稿共68张，创作于星期二49v质核互作雄性不育性的遗传质核互作雄性不育性的遗传育性得到恢复育性得到恢复S(RR)S(RR)和和N(RR)N(RR)可作为可作为恢复恢复系系(R)(R)后代出现育性分离后代出现育性分离 S(Rr)S(Rr)和和N(Rr)N(Rr)

35、不育性得到保持不育性得到保持N(rr)N(rr)可作为可作为保持系保持系(B)(B)SSSSSSSNNNSSSSS第49页，讲稿共68张，创作于星期二50孢子体不育与配子体不育孢子体不育与配子体不育F孢子体不育：孢子体不育：花粉育性受孢子体花粉育性受孢子体(植株植株)基因型控制，而与花粉基因型控制，而与花粉本身所含基因无关；本身所含基因无关；rrrr基因型的孢子体产生的配子全部不育；基因型的孢子体产生的配子全部不育；RrRr基因型可以产生含不育核基因基因型可以产生含不育核基因r r的可育配子；的可育配子；受母体植株基因型控制，败育发生较早而彻底；受母体植株基因型控制，败育发生较早而彻底；是杂种

36、优势利用中的理想类型。是杂种优势利用中的理想类型。v质核互作雄性不育的特点质核互作雄性不育的特点第50页，讲稿共68张，创作于星期二51配子体不育：配子体不育：花粉育性直接受配子体花粉育性直接受配子体(花粉花粉)本身基因本身基因(核基因核基因)决定决定各种核质组合中各种核质组合中核基因型为核基因型为RRRR的类型产生配子全部可育的类型产生配子全部可育核基因型为核基因型为RrRr的类型产生配子半数可育的类型产生配子半数可育核基因型为核基因型为rrrr的类型产生配子全部不育的类型产生配子全部不育可育花粉均为带显性可育基因可育花粉均为带显性可育基因R R的花粉的花粉受花粉粒基因型控制，败育发生较晚受

37、花粉粒基因型控制，败育发生较晚不育性难以保持，在杂种优势中尚无可利用价值不育性难以保持，在杂种优势中尚无可利用价值第51页，讲稿共68张，创作于星期二52配子体不育的遗传配子体不育的遗传第52页，讲稿共68张，创作于星期二53胞质不育基因的多样性与核育性基因的对应性胞质不育基因的多样性与核育性基因的对应性胞质不育基因的多样性胞质不育基因的多样性同一种植物中可能存在多种不育胞质类型同一种植物中可能存在多种不育胞质类型S S各种不育胞质分别是由不同的细胞质基因突变引起各种不育胞质分别是由不同的细胞质基因突变引起细胞质中存在多个与配子育性有关的基因细胞质中存在多个与配子育性有关的基因核育性基因的对应

38、性核育性基因的对应性对于每一种不育胞质都对应存在一个对于每一种不育胞质都对应存在一个(多个多个)核基因核基因R R可可以弥补胞质基因突变，产生可育花粉以弥补胞质基因突变，产生可育花粉细胞核中也存在多个与花粉育性有关的基因细胞核中也存在多个与花粉育性有关的基因核质基因间存在某种程度的专效性与对应性核质基因间存在某种程度的专效性与对应性第53页，讲稿共68张，创作于星期二54核质基因的对应性核质基因的对应性第54页，讲稿共68张，创作于星期二55单基因不育与多基因不育单基因不育与多基因不育F与花粉育性有关的核基因与花粉育性有关的核基因细胞核雄性不育类型多是受单基因控制细胞核雄性不育类型多是受单基因

39、控制核质互作雄不育的核基因遗传基础较复杂核质互作雄不育的核基因遗传基础较复杂存在受存在受1-21-2对主效基因对主效基因控制的细胞核遗传类型控制的细胞核遗传类型也广泛存在由也广泛存在由多基因多基因控制的细胞核遗传类型控制的细胞核遗传类型与其它受多基因控制的数量性状相似，多基因控与其它受多基因控制的数量性状相似，多基因控制的雄性不育类型易受气温等环境影响。制的雄性不育类型易受气温等环境影响。第55页，讲稿共68张，创作于星期二56（一）胞质不育基因的载体（一）胞质不育基因的载体胞质不育基因的载体胞质不育基因的载体线粒体基因组线粒体基因组(mtDNA)(mtDNA)叶绿体基因组叶绿体基因组(ctD

40、NA)(ctDNA)游离的育性因子游离的育性因子(一种质粒一种质粒)其它遗传因素其它遗传因素二、雄性不育的发生机理二、雄性不育的发生机理第56页，讲稿共68张，创作于星期二（二）质核互作不育形成的遗传假说（二）质核互作不育形成的遗传假说4 亲缘假说亲缘假说4 质核互作控制假说质核互作控制假说4 能量供求假说能量供求假说第57页，讲稿共68张，创作于星期二58v亲缘假说亲缘假说基本内容：基本内容：应用：应用：亲缘关系较远的亲本间杂交，杂种后代核质基因亲缘关系较远的亲本间杂交，杂种后代核质基因间不协调，并进而导致生理不协调，达到一定程间不协调，并进而导致生理不协调，达到一定程度后雄配子发育异常度后

41、雄配子发育异常创造不育系，创造不育系，可以用亲缘关系远的亲本间杂交可以用亲缘关系远的亲本间杂交不育系的保持系，不育系的保持系，在亲缘关系较远的品种中在亲缘关系较远的品种中寻找寻找不育系的恢复系，不育系的恢复系，在亲缘关系较近的品种中在亲缘关系较近的品种中寻找寻找第58页，讲稿共68张，创作于星期二59v质核互补控制假说质核互补控制假说线粒体线粒体的结构、遗传基础与功能的结构、遗传基础与功能如前所述，线粒体是一个半如前所述，线粒体是一个半自主的细胞器，其结构、功自主的细胞器，其结构、功能蛋白分别由细胞质与细胞能蛋白分别由细胞质与细胞核编码核编码某些蛋白质同时由细胞核某些蛋白质同时由细胞核与细胞质

42、基因编码与细胞质基因编码第59页，讲稿共68张，创作于星期二60不育性的遗传基础不育性的遗传基础可育类型的遗传基础可育类型的遗传基础核质基因均正常，核质基因均正常，正常细胞质基因正常细胞质基因N可补偿突变的核基因可补偿突变的核基因r的不足的不足正常细胞核基因正常细胞核基因R可补偿突变的核基因可补偿突变的核基因s的不足的不足某个蛋白质的核基因与质基因均发生突变时，某个蛋白质的核基因与质基因均发生突变时，s和和r不能相互补偿，所以，表现不育。不能相互补偿，所以，表现不育。第60页，讲稿共68张，创作于星期二61v能量供求假说能量供求假说生物进化过程，表现为生物进化过程，表现为:生物体生物体(细胞细

43、胞)的能量转换效率提高的过程的能量转换效率提高的过程也表现为生物体也表现为生物体(细胞细胞)的能量需求的能量需求(由核基因控制由核基因控制)提高提高能量供求假说认为，能量供求假说认为，线粒体是细胞质雄性不育的载体，线粒体是细胞质雄性不育的载体，植物的育性与植物的育性与线粒体线粒体的能量转换效率和细胞能量需的能量转换效率和细胞能量需求有关；求有关；第61页，讲稿共68张，创作于星期二62供求平衡状态下，花粉可育供求平衡状态下，花粉可育转换效率高，需求高转换效率高，需求高转换效率低，需求低转换效率低，需求低供求不平衡状态下，花粉败育供求不平衡状态下，花粉败育转换效率高，需求低转换效率高，需求低转换

44、效率低，需求高转换效率低，需求高未能回答：未能回答：能量不平衡，为什么只影响雄性育性，而不影响其能量不平衡，为什么只影响雄性育性，而不影响其它性状？它性状？第62页，讲稿共68张，创作于星期二63三、雄性不育的利用三、雄性不育的利用在遗传、育种中的应用在遗传、育种中的应用细胞质遗传研究细胞质遗传研究杂种优势利用杂种优势利用群体改良群体改良3 3种雄性不育在杂种优势利用中的应用种雄性不育在杂种优势利用中的应用细胞核雄性不育细胞核雄性不育不易保持不育性不易保持不育性细胞质雄性不育细胞质雄性不育育性不能得到恢复育性不能得到恢复质核互作雄性不育质核互作雄性不育第63页，讲稿共68张，创作于星期二64质

45、核不育型的三系配套质核不育型的三系配套第64页，讲稿共68张，创作于星期二65v质核互作雄性不育应用的缺点质核互作雄性不育应用的缺点限制杂种配制的亲本选择限制杂种配制的亲本选择杂交种的两个亲本必须分别为不育系与恢复系杂交种的两个亲本必须分别为不育系与恢复系胞质单一化的隐患胞质单一化的隐患一些由细胞质基因控制的病虫害抗性单一化一些由细胞质基因控制的病虫害抗性单一化病害的某种生理小种聚集形成优势小种后大流行病害的某种生理小种聚集形成优势小种后大流行虫害的某种群在单一的寄主植物上大量繁殖为害虫害的某种群在单一的寄主植物上大量繁殖为害制种程序复杂，制种成本较高制种程序复杂，制种成本较高三系繁殖三系繁殖

46、杂交种的生产杂交种的生产第65页，讲稿共68张，创作于星期二66光温敏雄性不育性与两系法光温敏雄性不育性与两系法光温敏雄性不育性：光温敏雄性不育性：不育性的表现受遗传与环境因素共同影响，也称不育性的表现受遗传与环境因素共同影响，也称为生态不育型为生态不育型受细胞核基因控制的遗传类型受细胞核基因控制的遗传类型在一定光温条件下在一定光温条件下(如短日、适温如短日、适温)表现为可育表现为可育在另一光温条件下在另一光温条件下(如长日、高温如长日、高温)表现为不育表现为不育两系法两系法光温敏不育系光温敏不育系恢复系恢复系第66页，讲稿共68张，创作于星期二67两系法杂交制种两系法杂交制种第67页，讲稿共68张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第68页，讲稿共68张，创作于星期二