细胞质遗传精选课件.ppt

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1、关于细胞质遗传第一页，本课件共有64页第一节第一节 细胞质遗传的概念和特点细胞质遗传的概念和特点 一一细胞质遗传细胞质遗传(cytoplasmicinheritance)由细胞质内的遗传物质即细胞质基因所由细胞质内的遗传物质即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律决定的遗传现象和遗传规律,叫做叫做细胞质遗细胞质遗传；传；(又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传染色体外遗传、核外遗传、母体遗传)第二页，本课件共有64页 真核生物细胞质中的遗传物质主要存在于：真核生物细胞质中的遗传物质主要存在于：线线粒体、质体、中心体粒体、质体、中心体等细胞

2、器中。等细胞器中。在原核和某些真核生物的细胞质中，除细胞器在原核和某些真核生物的细胞质中，除细胞器外，还有另一类称：外，还有另一类称：附加体附加体(episome)(episome)和共生体和共生体(symbiont)(symbiont)的细胞质颗粒，如，的细胞质颗粒，如，大肠肝菌的大肠肝菌的F F因子因子 细胞质基因组：细胞质基因组：所有细胞器和细胞质颗粒中所有细胞器和细胞质颗粒中遗传物质的统称遗传物质的统称第三页，本课件共有64页二、细胞质遗传的特点二、细胞质遗传的特点 真核生物有性繁殖过程：真核生物有性繁殖过程：卵细胞：卵细胞：除除细胞核细胞核外，能为子代提供外，能为子代提供核基因和全部

3、或绝大部分核基因和全部或绝大部分胞质基因胞质基因精细胞：只有细胞核精细胞：只有细胞核，极少或没有，极少或没有细胞质及细胞器，只能提供其核基因，细胞质及细胞器，只能提供其核基因，基本不提供胞质基因基本不提供胞质基因。第四页，本课件共有64页正交正交反交反交第五页，本课件共有64页细胞质遗传的特点：细胞质遗传的特点：1.1.遗传方式遗传方式是非孟德尔式是非孟德尔式的；杂交后的；杂交后 代一般代一般不表现一定比例的分离不表现一定比例的分离；2.2.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通通 常只表现常只表现母本的性状母本的性状；3.3.通过连续回交能将母本的通过连续回交能将母

4、本的核基因几核基因几 乎全部置换掉乎全部置换掉，但母本的细胞质基，但母本的细胞质基 因及其所控制的性状仍不消失；因及其所控制的性状仍不消失；4.4.由附加体或共生体决定的性状，其由附加体或共生体决定的性状，其 表现往往表现往往类似病毒的转导或感染类似病毒的转导或感染。第六页，本课件共有64页第二节第二节母性影响母性影响 在核遗传中，正交及反交的子代表型通常在核遗传中，正交及反交的子代表型通常是一样的。但有时正反交的结果并不相同，子是一样的。但有时正反交的结果并不相同，子代的表型受到母本基因型的影响，而和母本的代的表型受到母本基因型的影响，而和母本的表型一样。这种由于母本基因型的影响，而使表型一

5、样。这种由于母本基因型的影响，而使子代表现母本性状的现象叫做子代表现母本性状的现象叫做母性影响母性影响，又叫，又叫前定作用前定作用。第七页，本课件共有64页母性影响的表现与细胞质遗传相似，但不是母性影响的表现与细胞质遗传相似，但不是由于细胞质基因组所决定的，由于细胞质基因组所决定的，而是由于核而是由于核基因的产物在卵细胞中积累所决定的基因的产物在卵细胞中积累所决定的，例例:椎实螺外壳旋转方向的遗传椎实螺外壳旋转方向的遗传椎实螺外壳旋转方向由一对基因控制椎实螺外壳旋转方向由一对基因控制 右旋右旋(S+)(S+)对左旋对左旋(S)(S)为显性为显性母本基因型母本基因型卵细胞状态卵细胞状态后代表现型

6、后代表现型F3F3出现出现3:13:1分离，故又叫做分离，故又叫做延迟遗传延迟遗传 第八页，本课件共有64页S+S+S+S+SSS+SS+SSSSS第九页，本课件共有64页S+S+SSS+SS+S+S+SSS第十页，本课件共有64页研究发现椎实螺外研究发现椎实螺外壳旋转方向是壳旋转方向是由受由受精卵第一次和第二精卵第一次和第二次分裂时的纺锤体次分裂时的纺锤体分裂方向所决定的。分裂方向所决定的。受精卵纺锤体向中受精卵纺锤体向中线的右侧分裂时为线的右侧分裂时为右旋，向中线的左右旋，向中线的左侧分裂时为左旋。侧分裂时为左旋。第十一页，本课件共有64页第三节第三节叶绿体遗传叶绿体遗传一、叶绿体遗传的表

7、现一、叶绿体遗传的表现1 1、紫茉莉花斑性状的遗传、紫茉莉花斑性状的遗传 早在早在19081908年，孟德尔定律的重新发现者年，孟德尔定律的重新发现者之一之一CorrensCorrens就曾报道过不符合孟德尔就曾报道过不符合孟德尔定律的遗传现象。定律的遗传现象。他发现紫茉莉中有一他发现紫茉莉中有一种，着生纯绿色、白色和花斑三种枝条种，着生纯绿色、白色和花斑三种枝条。第十二页，本课件共有64页花斑植株花斑植株第十三页，本课件共有64页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 杂种植株的表现杂种植株的表现白白色色白白色色白白色色绿绿色色白白色色花花斑斑白白色色绿绿色色白白色色绿绿

8、色色绿绿色色绿绿色色花花斑斑绿绿色色花花斑斑白白色色白色白色绿色绿色花斑花斑绿绿色色花花斑斑第十四页，本课件共有64页研究表明研究表明 绿叶细胞含正常绿色质体绿叶细胞含正常绿色质体(叶绿体）白细叶绿体）白细胞只含白色质体胞只含白色质体(白色体白色体)绿白组织之间的绿白组织之间的交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又有白交界区域，某些细胞里既有叶绿体，又有白色体。色体。植物的这种花斑现象是叶绿体的前体植物的这种花斑现象是叶绿体的前体质体变异造成的。质体变异造成的。由此可见，由此可见，决定枝条和叶色的遗传物质是决定枝条和叶色的遗传物质是通过母本传递的。通过母本传递的。第十五页，本课件共有64页2 2、

9、玉米条纹叶的遗传、玉米条纹叶的遗传19431943年年，RhoadesRhoades报报道道玉玉米米的的第第7 7染染色色体体上上有有一个控制白色条纹的基因一个控制白色条纹的基因(ij)(ij)PIjIj ijij绿色绿色条纹条纹F1Ijij全部绿色全部绿色F2IjIjIjijijij3绿：绿：1白条白条第十六页，本课件共有64页Pijij IjIj条纹条纹绿色绿色F1IjijIjijIjij绿绿条条白白Ijij IjIj绿绿IjIjIjIjIjIjIjijIjijIjij绿绿条条白白绿绿条条白白第十七页，本课件共有64页二、二、叶绿体遗传的分子基础叶绿体遗传的分子基础、叶绿体、叶绿体DNA的

10、分子特点的分子特点:ctDNA与细菌与细菌DNA相似相似，裸露的裸露的DNA；闭合双链的环状结构；闭合双链的环状结构；多拷贝：多拷贝：高等植物每叶绿体中有高等植物每叶绿体中有3060个个DNA，整个细胞约有几千个拷贝；整个细胞约有几千个拷贝；高等植物高等植物ctDNA的的碱基成碱基成分分与与核核DNA无无明显区别明显区别，但单细胞藻类中但单细胞藻类中GC含量较核含量较核DNA小；小；第十八页，本课件共有64页、叶绿体基因组的构成、叶绿体基因组的构成第十九页，本课件共有64页1、低等植物的叶绿体基因组：、低等植物的叶绿体基因组：ctDNA仅能编码仅能编码叶绿体本身结构和组成的叶绿体本身结构和组成

11、的一一 部分物质部分物质；如各种如各种RNA、核糖体（、核糖体（70S）蛋白质、光合作）蛋白质、光合作用膜蛋白和用膜蛋白和RuBp羧化酶羧化酶8个大亚基。个大亚基。特性：特性：与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。与抗药性、温度敏感性和某些营养缺陷有关。第二十页，本课件共有64页2.2.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ctDNA大约为大约为150kbp：烟草：烟草ctDNA为为155844bp、水稻、水稻ctDNA为为134525bp。ctDNA约约能编码能编码126个蛋白质个蛋白质：12%序列是专为序列是专为叶绿体的组成进行编码叶绿体的组成进行编

12、码叶绿体的半自主性有一套完整的复制、转录和叶绿体的半自主性有一套完整的复制、转录和翻译系统，但又与核基因组紧密联系。翻译系统，但又与核基因组紧密联系。第二十一页，本课件共有64页第四节第四节 线粒体遗传线粒体遗传一、线粒体遗传的表现一、线粒体遗传的表现 例例:红色面包霉缓慢生红色面包霉缓慢生 长突变型的遗传长突变型的遗传 两种接合型两种接合型均可产生均可产生 原子囊果原子囊果(卵细胞卵细胞)和和 分生孢子分生孢子(精细胞精细胞)。第二十二页，本课件共有64页无突变型无突变型突变型突变型第二十三页，本课件共有64页二、线粒体的分子遗传二、线粒体的分子遗传 (一一)线粒体线粒体DNA分子特点：分子

13、特点：mtDNA没有重复序列没有重复序列；mtDNA的的浮力密度比较低浮力密度比较低；mtDNA的的G、C含量含量比比A、T少少，如，如 酵母的酵母的GC含量为含量为21%；mtDNA两条两条单链的密度不同单链的密度不同，分，分 别为重链别为重链(H)和轻链和轻链(L)；mtDNA非常小非常小，仅为核，仅为核DNA十万十万 分这之一。分这之一。第二十四页，本课件共有64页、线粒体基因组的构成：、线粒体基因组的构成：19811981年年KandersonKanderson最早测出人的最早测出人的mt DNAmt DNA全全序列为序列为16569bp16569bp。人、鼠、牛的人、鼠、牛的mtDA

14、NmtDAN全序列均被测出：全序列均被测出：2 2个个rRNArRNA基因；基因；2222个个tRNA tRNA 基因；基因；1313个个蛋白质基因等；蛋白质基因等；第二十五页，本课件共有64页第五节第五节 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（不讲（不讲 ）一、共生体的遗传一、共生体的遗传 共生体（共生体（symbionts）：）：不是细胞生存不是细胞生存所必需的组成部分，所必需的组成部分，仅以某种共生的形仅以某种共生的形式存在于细胞之中，能够自我复制，式存在于细胞之中，能够自我复制，或者在核基因组作用下进行复制；或者在核基因组作用下进行复制；对对寄主表现产生影响，类

15、似细胞质遗传寄主表现产生影响，类似细胞质遗传的效应。的效应。第二十六页，本课件共有64页二、草履虫放毒型的遗传二、草履虫放毒型的遗传 结构结构大核：多倍体大核：多倍体负责营养负责营养小核：小核：1-2个，二个，二倍体负责遗传倍体负责遗传繁殖方式：繁殖方式：无性生殖、有性生殖、自体受精无性生殖、有性生殖、自体受精 第二十七页，本课件共有64页AA和和aa二倍体接合二倍体接合 第二十八页，本课件共有64页自体受精自体受精(autogamy)产生基因分离和纯合产生基因分离和纯合 第二十九页，本课件共有64页细胞质内有卡巴粒细胞质内有卡巴粒放毒素放毒素-草履虫素草履虫素核内有显性基因核内有显性基因K使

16、卡巴粒在细胞使卡巴粒在细胞质内持续存在质内持续存在草履虫放毒型品系的遗传基础草履虫放毒型品系的遗传基础：第三十页，本课件共有64页纯合放毒型纯合放毒型(KK+(KK+卡巴粒卡巴粒)与敏感型与敏感型(kk(kk、无、无卡巴粒卡巴粒)的交配可能出现两种情况：的交配可能出现两种情况：接合接合接合后接合后自体受自体受精后精后经多次经多次繁殖后繁殖后Kk第三十一页，本课件共有64页三、质粒的遗传三、质粒的遗传 质粒质粒(plasmid)(plasmid)泛指染色体外一切能进行泛指染色体外一切能进行自主复制的遗传单位，包括共生生物、自主复制的遗传单位，包括共生生物、真核生物的细胞器和细菌中染色体以外真核生

17、物的细胞器和细菌中染色体以外的单纯的的单纯的DNADNA分子。目前已普遍认为质粒分子。目前已普遍认为质粒仅指细菌、酵母和放线菌等生物中染色仅指细菌、酵母和放线菌等生物中染色体以外的单纯体以外的单纯DNADNA分子。分子。大肠杆菌的大肠杆菌的F F因子的遗传最具代表性。因子的遗传最具代表性。第三十二页，本课件共有64页第六节第六节植物雄性不育的遗传植物雄性不育的遗传第三十三页，本课件共有64页因此雄性不育不利于植物自身繁衍后代因此雄性不育不利于植物自身繁衍后代植物雄性不育植物雄性不育(malesterility):是指雌蕊发是指雌蕊发育正常，而雄蕊发育异常，不能产生正常功育正常，而雄蕊发育异常，

18、不能产生正常功能的花粉，导致能的花粉，导致自交不结实，只能异交结自交不结实，只能异交结实的现象。实的现象。雄配子败育雄配子败育雄性不育雄性不育异交能结实异交能结实自交不结实自交不结实第三十四页，本课件共有64页杂交水稻杂交水稻杂交油菜杂交油菜雄性不育成为了我们的好伙伴雄性不育成为了我们的好伙伴第三十五页，本课件共有64页杂交玉米杂交玉米杂交高粱杂交高粱第三十六页，本课件共有64页一、雄性不育的类别一、雄性不育的类别二、雄性不育的遗传特点二、雄性不育的遗传特点三、雄性不育在生产上的应用三、雄性不育在生产上的应用讲解内容讲解内容第三十七页，本课件共有64页质不育质不育一、雄性不育的类别一、雄性不育

19、的类别不存在不存在隐性核不育隐性核不育显性核不育显性核不育三型学说三型学说二型学说二型学说雄性不育雄性不育MS质核不育质核不育CMS核不育核不育NMS第三十八页，本课件共有64页F1Msms可育可育msmsMsMsMsmsF1Msms可育可育msms不育不育二二各种类型雄性不育的遗传特点各种类型雄性不育的遗传特点雄性不育性可恢复得不到保持雄性不育性可恢复得不到保持不育不育可育可育可育可育msms不育不育1、隐性核不育遗传特点：、隐性核不育遗传特点：1MsMs:2Msms:1msms3可育可育1不育不育：第三十九页，本课件共有64页2、显性核不育的遗传特点、显性核不育的遗传特点雄性可育雄性可育雄

20、性不育性得不到恢复与保持雄性不育性得不到恢复与保持雄性不育雄性不育msms雄性可育雄性可育 Msms雄性不育雄性不育Msmsmsms MsMs雄性不育雄性不育F1第四十页，本课件共有64页正常可育雄性不育第四十一页，本课件共有64页胞质不胞质不育基因育基因S核不育基因核不育基因r r雄性不育雄性不育S(S(rrrr)3、质、质-核不育遗传特点核不育遗传特点Sr r核可育基因核可育基因R R胞质不育基因胞质不育基因S S核不育基因核不育基因r r胞质可育基因胞质可育基因N N第四十二页，本课件共有64页SR-雄性可育雄性可育S(R )胞质可育基因胞质可育基因N核基因核基因胞质不育基因胞质不育基因

21、S核可育基因核可育基因R雄性可育雄性可育NN()第四十三页，本课件共有64页N()或或S(R )S(r r)S(RR)N(Rr)S(Rr)可育可育N(r r)N(RR)S(Rr)S(r r)不育不育F1Sr r可育可育（1）遗传可能组配情况）遗传可能组配情况不育不育可育可育S(Rr)S(r r)不育不育第四十四页，本课件共有64页把上述把上述5种杂交组合归纳为：种杂交组合归纳为：S(rr)N(rr)S(rr)具有保持母本不育性在世代中稳定的传递具有保持母本不育性在世代中稳定的传递能力的材料，称为能力的材料，称为保持系保持系(B)。把母本不育性在后代能被保持的雄性不育把母本不育性在后代能被保持的

22、雄性不育材料称为材料称为不育系不育系(A)。第四十五页，本课件共有64页S(rr)N(RR)或或S(RR)F1 S(Rr)把具有恢复不育系后代全部植株育性把具有恢复不育系后代全部植株育性能力的材料，称为能力的材料，称为恢复系恢复系(R)。具有恢复不育系后代部分植株育性能力的具有恢复不育系后代部分植株育性能力的材料，称材料，称恢复性杂合体恢复性杂合体S(rr)N(Rr)或或S(Rr)F1S(Rr)或或S(rr)第四十六页，本课件共有64页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:花粉的育性受植株基因型所控花粉的育性受植株基因型所控制，而与花粉本身所含基因无关制，而与花粉本

23、身所含基因无关孢子体基孢子体基因型因型S(rr)S(RR)S(Rr)rR败育败育正常正常r R正常正常（2）质核雄性不育遗传特征）质核雄性不育遗传特征第四十七页，本课件共有64页配子体配子体基因型基因型S(rr)S(RR)S(Rr)rR败育败育正常正常rR正常正常败育败育配子体不育配子体不育:花粉育性直接受雄配花粉育性直接受雄配子体子体(花粉花粉)本身的基因所决定本身的基因所决定第四十八页，本课件共有64页株间分离株间分离S(Rr)(败育败育)RRRr穗上分离穗上分离孢子体与配子体杂合基因型的遗传鉴定孢子体与配子体杂合基因型的遗传鉴定孢子体孢子体S(Rr)配子体配子体RRrrRrRr正常正常R

24、rRrSRrRrS第四十九页，本课件共有64页胞质不育基因多样性胞质不育基因多样性与核育性基因对应性与核育性基因对应性胞质基因多样性：胞质基因多样性：S1S2S3Sn野败型野败型 红莲型红莲型 滇一型滇一型 包台型包台型核育性基因对应性核育性基因对应性r1R1r2R2r3R3rnRnS1N1SnNn第五十页，本课件共有64页单基因不育性和多基因不育性单基因不育性和多基因不育性单基因不育性：单基因不育性：一对或两对核内主一对或两对核内主基因与对应的不育胞质基因决定的不基因与对应的不育胞质基因决定的不育性育性多基因不育性：多基因不育性：由两对以上的核基因由两对以上的核基因与对应的胞质基因共同决定的

25、不育性与对应的胞质基因共同决定的不育性第五十一页，本课件共有64页1选育不育系选育不育系选育保持系选育保持系选育恢复系选育恢复系杂种优杂种优势利用势利用“三系三系”配套育种配套育种三、雄性不育性在生产上的应用三、雄性不育性在生产上的应用生产杂生产杂交种子交种子第五十二页，本课件共有64页杂交水稻之父杂交水稻之父袁隆平袁隆平第五十三页，本课件共有64页甲材料甲材料乙材料乙材料F1杂交种子杂交种子优势优势很强很强很难得到大很难得到大量杂交种子量杂交种子第五十四页，本课件共有64页1、不育系和保持系的选育、不育系和保持系的选育甲材料甲材料N(r1r1)不育系不育系S(rr)新不育系新不育系S(r1r

26、1)保持系保持系S(r1r1)N(r1r1)S(r1r1)第五十五页，本课件共有64页育性要育性要恢复好恢复好产量产量要高要高制种效制种效益要好益要好2、水稻恢复系的选育、水稻恢复系的选育恢复系恢复系F1杂交种杂交种不育系不育系S(rr)可育水稻可育水稻N(RR)S(Rr)第五十六页，本课件共有64页杂交种生产杂交种生产不育系生产不育系生产不育系不育系（母本）（母本）保持系保持系（父本）（父本）实践上如何应用三系法生产杂交种子？实践上如何应用三系法生产杂交种子？不育系繁殖不育系繁殖第五十七页，本课件共有64页保持系保持系不育系不育系 恢复系恢复系 保持系保持系不育系不育系 杂交种杂交种恢复系恢

27、复系 不育系生产不育系生产杂交种生产杂交种生产3、应用三系法配制杂交种示意图、应用三系法配制杂交种示意图第五十八页，本课件共有64页四、质核基因互作雄性不育性机理的几四、质核基因互作雄性不育性机理的几种假说：种假说：1、质核互补控制假说：、质核互补控制假说：认为胞质不育基因存在于线粒体上。认为胞质不育基因存在于线粒体上。mtDNA某个或某些节段发生变异、胞质基某个或某些节段发生变异、胞质基因由因由Ns时，线粒体时，线粒体mRNA所转录的不育性所转录的不育性信息使某些酶不能形成，或形成某些不正常信息使某些酶不能形成，或形成某些不正常的酶，从而破坏花粉形成的正常代谢过程的酶，从而破坏花粉形成的正常

28、代谢过程最终导致花粉败育。最终导致花粉败育。第五十九页，本课件共有64页mtDNA发生变异后是否一定导致花发生变异后是否一定导致花粉败育，还与核基因的状态有关：粉败育，还与核基因的状态有关：一般情况下，只要质核双方一方一般情况下，只要质核双方一方带有可育的遗传信息，无论是带有可育的遗传信息，无论是N或或R均能形成正常育性的花粉。均能形成正常育性的花粉。R可补偿可补偿S的不足、的不足、N可补偿可补偿r的不的不足。只有足。只有S与与r共存时，由于不能互相共存时，由于不能互相补偿补偿表现不育。表现不育。第六十页，本课件共有64页2、能量供求假说：、能量供求假说：认为线粒体是胞质雄性不育的载体，认为线

29、粒体是胞质雄性不育的载体，育性与线粒体能量转化效率有关。育性与线粒体能量转化效率有关。进化程度较高，栽培品种中线粒体进化程度较高，栽培品种中线粒体能量转化率高、供能高，供求平衡能量转化率高、供能高，供求平衡雄雄性可育。性可育。雄性不育雄性不育 高供能母本、低耗能父本高供能母本、低耗能父本低供能母本、高耗能父本低供能母本、高耗能父本第六十一页，本课件共有64页3、不育系的转育、不育系的转育不育株不育株珍汕珍汕97 回交回交珍汕珍汕97A珍汕珍汕97B珍汕珍汕97A明恢明恢63汕优汕优63 珍汕珍汕97AIR26汕优汕优6号号第六十二页，本课件共有64页 五、本节归纳总结五、本节归纳总结1、雄性不育的概念及其类型、雄性不育的概念及其类型2、雄性不育各种类型的遗传特点、雄性不育各种类型的遗传特点3、雄性不育在生产上的技术利用、雄性不育在生产上的技术利用第六十三页，本课件共有64页09.12.2022感感谢谢大大家家观观看看第六十四页，本课件共有64页